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(yīng)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(xué)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(yīng)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(shè)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(yīng)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(shè)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(xué)的神經(jīng)科學(xué)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(fù)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,。”

論文指出,，Willett和他的同事們開發(fā)的這種腦機接口設(shè)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(xué)的計算神經(jīng)科學(xué)家Christian Herff表示,，這些腦機接口設(shè)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)元疾病（也被成為肌萎縮性側(cè)索硬化癥）,，這種疾病會導(dǎo)致患者肌肉逐漸失去控制,，導(dǎo)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(xué)家們對深度學(xué)習(xí)算法進行了訓(xùn)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(shè)備的工作速度比同一團隊開發(fā)的早期設(shè)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?！?/p>

《自然》文章截圖

在另一項研究中,，加州大學(xué)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(fēng)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(xùn)練，以識別Ann的大腦活動模式,。最終，該腦機接口設(shè)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,。科學(xué)家們根據(jù)Ann的婚禮錄像進行訓(xùn)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(xué)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(shè)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?！?/p>

文章還指出,，這些腦接機口設(shè)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(xué)神經(jīng)倫理學(xué)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(fù)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(yīng)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(shè)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(shè)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(xué)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用,，而且在非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,，如教育、金融,、娛樂,、智能家居等方面也具有應(yīng)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(fù)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(yīng)用存在廣泛的需求,。

封面圖片來源：《自然》文章截圖