尖端脑植入技术在人工智能的帮助下让肌萎缩侧索硬化症患者恢复了真实的声音

脑机接口背后的团队表示，这是有史以来最准确的系统。

当ALS患者凯西·哈勒尔第一次尝试脑机接口时，他欣喜若狂地听到系统说出了他想说的话。

图片来源：加州大学摄政王

革命性的脑机接口 (BCI) 能够以约 97% 的准确率解码 ALS 患者的语音，并且借助其内置的人工智能技术，它可以用患者的实际声音大声朗读该语音。

45 岁的凯西·哈雷尔 (Casey Harrell) 患有 ALS（肌萎缩侧索硬化症，又称卢伽雷氏病），病情进展导致肌肉无力，导致他出现构音障碍，之后一直难以进行语言交流。对于像 Harrell 这样的患者来说，脑机接口提供了改变生活的前景，让他们恢复通过言语与他人互动的能力。 

“无法沟通真是令人沮丧和士气低落。就像你被困住一样，”哈雷尔在一份声明中说。

Harrell 是参与 BrainGate 临床试验的众多患者之一，该试验测试了有望恢复他们声音的尖端脑机接口。就哈勒尔而言，他的设备不仅达到了前所未有的准确性，而且通过集成人工智能，它能够精确地复制他过去的声音。  

BrainGate 联盟的设备使用植入左中央前回的四个微电极阵列，左中央前回是大脑中在言语协调中发挥重要作用的区域。这些阵列记录了总共 256 个皮质电极检测到的大脑活动。 

联合首席研究员谢尔盖·斯塔维斯基博士在另一份声明中解释说：“我们确实发现他们试图活动肌肉和说话。”定向到头部和颈部肌肉的大脑信号被翻译成称为音素的声音单位，然后将其组合成该人试图说的单词。 

正如您可能想象的那样，这个过程非常复杂，并且以前的 BCI 系统速度缓慢且容易出错。研究人员一直在努力提高速度和准确性，并且可以用两种语言或在甚至无法再尝试口头语言的人身上运行的脑机接口已经显示出此类系统令人印象深刻的能力。但哈雷尔的准确度达到了前所未有的水平。

植入设备 25 天后，Harrell 开始了 32 周内 84 次数据收集活动中的第一次，总共进行了 248 小时的口头交流。在第一个会话中，仅仅 30 分钟后，系统在 50 个单词的词汇中就达到了 99.6% 的准确率。后来，词汇量扩大到125,000个单词，准确率达到90.2%。经过持续训练，BCI 保持了 97.5% 的准确率，这是此类设备有史以来的最佳准确率。

联合首席研究员 David Brandman 博士表示：“目前，我们可以正确解读凯西试图说出的内容，准确率约为 97%，这比许多试图解读人的声音的商用智能手机应用程序要好。” “这项技术具有变革性，因为它为那些想说话但不能说话的人带来了希望。 ”

也许更令人难以置信的是，哈勒尔的脑机接口能够尽可能地再现他自己的声音。

语音脑机接口通常与微弱的机器人声音联系在一起——最著名的可能是已故的斯蒂芬·霍金教授使用的设备，他也患有肌萎缩侧索硬化症。对于哈勒尔来说，一个复杂的人工智能模型在他生病之前接受了他声音的音频样本的训练，因此输出听起来就像他当时一样。

在一个人类生活的大部分内容都被视频记录的世界里，我们可能希望这样的事情对于未来的患者来说会变得更加容易。

Harrell 的经验以及 BCI 技术的潜在影响可以通过反思他在设备打开时的反应来最好地总结。 “我们第一次尝试这个系统时，当他试图说出的单词正确地出现在屏幕上时，他高兴地哭了，”斯塔维斯基回忆道。

“我们都做到了。 ”

该研究发表在《新英格兰医学杂志》上。