盡管腦機接口取得了一定進步,，但從第一例臨床到產(chǎn)品上市到大規(guī)模臨床應用,，仍需較長時間驗證,，不過,，萬里征途已踏出關(guān)鍵一步,。

每經(jīng)記者蔡鼎每經(jīng)編輯高涵

8月23日,，刊登在國際頂級期刊《自然》上的兩篇文章指出,，科學家利用人工智能（AI）技術(shù),，讓兩名癱瘓患者能夠以前所未有的準確性和速度進行交流。

在兩項獨立的研究中,，研究人員描述了腦機接口（BCI）在患者身上的應用,，該接口可以將神經(jīng)信號翻譯成文本或單詞。兩組研究中腦機接口設備解碼語音的速度分別為每分鐘62個單詞和78個單詞,，且錯誤率分別降至23.8%和25.5%,。要知道，正常人類的自然對話速度約為每分鐘160個單詞,，因此,，這兩項最新的研究表明，腦機接口已經(jīng)取得重大突破,。

盡管取得了一定進步,，但從第一例臨床到產(chǎn)品上市到大規(guī)模臨床應用，仍需較長時間驗證,，但萬里征途已踏出關(guān)鍵一步,。

《自然》的文章也指出，這些腦接機口設備必須在更多的患者身上進行測試,，以證明其可靠性,。

錯誤率顯著降低：每4個單詞就有3個被正確破譯

其中一篇論文的合著者、加州斯坦福大學的神經(jīng)科學家Francis Willett在8月22日的新聞發(fā)布會上表示,，“現(xiàn)在可以想象這樣的未來：我們可以讓癱瘓患者恢復流暢的對話,，讓他們能夠自由地‘說出’他們想要表達的東西，而且準確度高到足以被理解,?！?/p>

論文指出，Willett和他的同事們開發(fā)的這種腦機接口設備,，可以在細胞水平上翻譯神經(jīng)活動,，并將其轉(zhuǎn)換為文本,。

荷蘭馬斯特里赫特大學的計算神經(jīng)科學家Christian Herff表示，這些腦機接口設備“可能在不久的將來成為（商業(yè)）產(chǎn)品,?！?/p>

其中一位研究對象是67歲的Pat Bennett，她患有運動神經(jīng)元疾?。ㄒ脖怀蔀榧∥s性側(cè)索硬化癥）,，這種疾病會導致患者肌肉逐漸失去控制，導致其行動和語言表達障礙,。

在研究中,，研究人員對Bennett進行了手術(shù)，將一組小硅電極插入其大腦中與語言表達有關(guān)的部位,。隨后,，科學家們對深度學習算法進行了訓練，以便在Bennett嘗試使用包含125000個單詞的大型詞匯集和包含50個單詞的小型詞匯集說出各種短語時,，識別出她大腦中的獨特信號,。在這個過程中，AI從音素（phonemes,，構(gòu)成口語的單位）中解碼單詞,。

研究結(jié)果表明，對于50個單詞的詞匯表,，該腦機接口設備的工作速度比同一團隊開發(fā)的早期設備快3.4倍,，且錯誤率被降低到9.1%。在12.5萬個單詞的詞匯量中,，該腦機接口的錯誤率上升到23.8%,。對此，Willett表示,，“大約每四個單詞中就有三個被正確破譯,。”

《自然》文章截圖

在另一項研究中,，加州大學舊金山分校的神經(jīng)外科醫(yī)生Edward Chang和他的同事們治療了一位名為Ann的47歲女性,，后者在18年前腦干中風后失去了說話的能力。

與Willett團隊的方法不同,，Chang的團隊在患者大腦皮層表面放置了一個跟紙一樣薄的矩形結(jié)構(gòu),，其中包含253個電極。這項技術(shù)被稱為皮質(zhì)電圖（ECoG）,，被認為對患者的傷害較小,，且可以同時記錄數(shù)千個神經(jīng)元的綜合活動。

在Ann嘗試用1024個單詞說出249個句子的過程中,，研究小組對AI算法進行了訓練,，以識別Ann的大腦活動模式,。最終，該腦機接口設備的結(jié)果是每分鐘產(chǎn)出78個單詞,，錯誤率的中位數(shù)為25.5%。

Chang團隊研究過程視頻（圖片來源：視頻截圖）

此外,，Chang和他的團隊還創(chuàng)建了定制算法,，將Ann的大腦信號轉(zhuǎn)換為合成聲音和模仿面部表情的動畫?？茖W家們根據(jù)Ann的婚禮錄像進行訓練,，讓她的聲音聽起來就像她本人。

Ann在研究結(jié)束后的反饋會議上也告訴研究人員：“聽到與自己相似的聲音,，讓我非常激動,。”

全球每年新增約480萬中度功能障礙患者,，腦機接口醫(yī)療需求廣泛

盡管取得重大進展,，但在腦機接口可以用于臨床前，還需要進行許多的改進,。

Ann對研究人員稱,，最理想的情況是腦機接口與患者的無線鏈接。法國格勒諾布爾神經(jīng)科學研究所的神經(jīng)技術(shù)研究員Blaise Yvert也補充稱,，一個適合日常使用的腦機接口必須是一個完全可植入的系統(tǒng),，沒有可見的連接器或線纜。

上述兩個研究團隊也都希望通過更強大的解碼算法繼續(xù)提高其設備的速度和準確性,。Willett指出,，“我們認為這是對腦機接口概念的驗證，只是為這個領(lǐng)域的專家提供進一步研究的動力,，將其轉(zhuǎn)換為人們可以實際使用的產(chǎn)品,。”

文章還指出,，這些腦接機口設備必須在更多的患者身上進行測試,，以證明其可靠性。加拿大溫哥華英屬哥倫比亞大學神經(jīng)倫理學研究員Judy Illes表示,，“無論這些研究數(shù)據(jù)多么好看,，在技術(shù)上多么復雜，我們都必須以一種非常謹慎的方式去看待,。我們必須謹慎對待對大量人群的廣泛推廣,，我不確定我們是否已經(jīng)到了那個地步?！?/p>

《每日經(jīng)濟新聞》記者注意到,，就在今年5月25日,，美國腦機接口公司Neuralink宣布獲得美國食藥監(jiān)局（FDA）的臨床許可。Neuralink采用的是侵入式方案,，通過神經(jīng)手術(shù)機器人,，將柔性電極植入至大腦皮層中，植入后不可移除,。此前,，2022年初，F(xiàn)DA基于安全等因素拒絕了該公司的臨床申請,，此次獲批,，表明Neuralink在安全性等方面已經(jīng)獲得更多的證據(jù)。

除了Neuralink之外,，Precision Neuroscience等多家腦機接口公司也計劃在2023-2024年申請人體臨床,。雖然從第一例臨床到產(chǎn)品上市到大規(guī)模臨床應用，仍需較長時間驗證,，但萬里征途已踏出關(guān)鍵一步,。

腦機接口是一種變革性的人機交互技術(shù)，其中既有不依賴外周神經(jīng)和肌肉系統(tǒng)即可從大腦直接向外部設備或機器輸出指令的腦機接口,，也包括繞過外周神經(jīng)和肌肉系統(tǒng)從外部設備或機器直接向大腦輸入電,、磁、聲和光等刺激或神經(jīng)反饋的腦機接口,。隨著腦機接口技術(shù)的發(fā)展,，其不僅在醫(yī)學領(lǐng)域具有潛在的應用，而且在非醫(yī)學領(lǐng)域,，如教育,、金融、娛樂,、智能家居等方面也具有應用前景,。

華鑫證券在研報中指出，目前藥物和手術(shù)等技術(shù)對于因卒中,、肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）等引起的中樞神經(jīng)受損患者，缺少足夠的治療效果,，患者長期處于癱瘓等功能失常狀態(tài),，生活質(zhì)量差。腦機接口的技術(shù)突破了傳統(tǒng)機體組織修復的范圍,，以人機方式實現(xiàn)了功能替代,，具有革命性的意義，并且在一些個案上取得突破,。2014年巴西世界杯開幕式上,，一位高位截癱的青年借助機械輔助,，利用腦機接口開出第一腳球，向全世界展示了腦機接口最直觀的臨床價值——為運動障礙患者提供輔助工具,。目前全球每年新增1200萬卒中患者,，其中約40%的人群存在中度功能障礙，未來腦機接口在醫(yī)療上應用存在廣泛的需求,。

封面圖片來源：《自然》文章截圖