AI让瘫痪失语者“恢复”表达能力!在脑海中“书写”,每分钟66字符

以往,许多不幸瘫痪失语的人,很难与外界进行交流,哪怕只有一句话。他们想表达的信息都隐藏在他们的大脑中,却缺乏一个传达的媒介,或者说我们无法直接破解这些信号。随着科技的进步,这些问题逐渐得到解决。

来源 / sciencemag 编译 / 张大笔茹、牛婉杨 出品 / 公众号“大数据文摘”(ID:BigDataDigest)理论派经授权发布

就在今年的4月25日,Nature 杂志发表了加州大学旧金山分校的一项研究成果,该校神经外科华裔教授Edward Chang及同事开发出一种可以将脑活动转化为语音的解码器。

它可以解码与人类下颌、喉头、嘴唇和舌头动作相关的脑信号,并合成出受试者想要表达的语言。

这项研究成果为瘫痪和失语患者带来了新的希望,这可能是让他们恢复“说话”的重要一步。

研究显示,通过向大脑中参与运动的部分植入电极可以使一些瘫痪的患者移动光标,并根据他们的想法来选择屏幕上的字母,他们每分钟最多可以输入39个字符,虽然已经很不错了但这仍然比自然手写慢了大约三倍。

近日,伊利诺伊州芝加哥市的研究人员将完全瘫痪的患者与外界进行交流的速度提高了近一倍。

在一项新的实验中,研究人员邀请了一名脖子以下全部瘫痪的志愿者,让他想像要动手臂写的每个字母,然后以大脑活动为背景,训练了一个神经网络来解释他的命令,并跟踪想象中笔尖的预期轨迹,以此来创建字母。

由于字母具有不同的轨迹,因此即使只是一种心理上的尝试,书写尝试也会触发大脑活动的类型,这些类型的差异足以通过微电极分别记录并用于训练神经网络。

然后将网络合并到脑机接口(BCI)中,以便可以通过机器实时识别大脑的书写并尝试将其翻译为文本。

该小组在近期的神经科学学会年会上报告称,最终,计算机可以以大约每分钟66个字符的速度读出志愿者想象中的句子,准确率高达95%。

错误主要发生在一些看似相近的字母,例如“g”和“q”,因为在书写这些字母时的准备状态是相同的,仅在末端出现细微差异。这表明要想提升计算机识别的准确率,这些字母在完成书写时需要付出更多努力。

研究人员预计,随着更多的实践,计算机“读写”速度必定会更高。但是,BCI技术在广泛应用之前将面临一段长期的挑战,尤其是它十分繁琐。

实际上,实验需要内部的神经生理学家和工程师团队来完成,并且不能在专有实验室之外进行。在改进技术的同时,他们还用神经记录来更好地了解大脑是如何计划以及协调精细运动的。

因此,尽管此类“读写“工具的诞生与进步是一件令人兴奋的事情,但要成为瘫痪及失语患者的日常交流工具,还有很长的路要走。

相关报道:https://www.sciencemag.org/news/2019/10/ai-allows-paralyzed-person-handwrite-his-mind

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