杜克大学科学家发明植入物,可翻译大脑信号成为语言

【华e生活大唐编译】由杜克大学神经科学家、神经外科医生和工程师组成的合作团队开发的语音假肢可以将一个人的大脑信号翻译成他们想说的话。

这项新技术发表在去年11月6日的《自然通讯》杂志上,有一天可能会帮助那些因神经系统疾病而无法说话的人重新获得通过脑机接口进行交流的能力。

杜克大学医学院神经学教授格雷戈里·科根博士(Gregory Cogan, Ph.D.)是该项目的主要研究人员之一,他说:“有许多患者患有使人衰弱的运动障碍,比如肌萎缩性侧索硬化症(ALS)或闭锁综合征,这些疾病会损害他们的说话能力。”“但目前可供他们交流的工具通常非常缓慢和繁琐。”

想象一下,用半速听有声书。这是目前可用的最佳语音解码速率,每分钟可解码约78个单词。然而,人每分钟大约说150个单词。

说话速率和解码速率之间的滞后部分是由于相对较少的大脑活动传感器,这些传感器可以融合到大脑表面上薄薄的一块材料上。较少的传感器提供较少的可解码信息。

为了改进过去的局限性,科根与杜克大学脑科学研究所的教授乔纳森·维文蒂博士(Jonathan Viventi, Ph.D.)合作,他的生物医学工程实验室专门制造高密度、超薄和柔性的大脑传感器。

在这个项目中,维文蒂和他的团队将256个令人印象深刻的微型大脑传感器装在一张邮票大小的柔性医用级塑料上。只有一粒沙子的神经元在协调语言时可能有截然不同的活动模式,因此有必要区分来自邻近脑细胞的信号,以帮助准确预测预期的语言。

在制造出新的植入物后,杜克大学医院的几位神经外科医生帮助招募了4名患者来测试植入物。该实验要求研究人员将该装置暂时放置在因其他疾病(如治疗帕金森病或切除肿瘤)接受脑部手术的患者身上。科根和他的团队在手术室里测试他们的设备,整个过程只有15分钟。

结果表明,解码器的准确率为40%。这看起来似乎是一个不起眼的测试分数,但已经是相当惊人的进步。

“我们现在正在开发无线录音设备。”科根说,“这样患者可以四处走动,而不必被绑在电源插座上,这真的很令人兴奋。”

虽然他们的工作令人鼓舞,但要想让维文蒂和科根的语音假肢很快上市,还有很长的路要走。

维文蒂最近在《杜克杂志》(Duke Magazine)上发表了一篇关于这项技术的文章,他说:“我们现在所处的位置仍然比自然语音慢得多,但你可以看到,你可能会到我们前进的步伐。”

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