摘要
研究人员成功利用深度电极技术,使一名无声者仅通过思想产生语音。实验中,参与者想象发出两个音节,植入大脑的深度电极将电信号传输到计算机,计算机随后将其转化为语音。这项技术为瘫痪患者恢复语言能力带来了希望,标志着脑机接口在自主通信领域迈出了重要一步。
关键事实
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技术:深度电极将大脑信号传输到计算机以生成语音。
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参与者:实验对象为一名植入电极的癫痫患者。
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未来影响:可能使瘫痪患者通过思想进行交流。
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来源:特拉维夫大学
研究背景
特拉维夫大学和特拉维夫苏拉斯基医学中心(伊奇洛夫医院)的研究人员取得了一项科学突破,展示了仅通过思想使无声者产生语音的潜力。实验中,一名无声的参与者想象发出两个音节之一,植入其大脑的深度电极将电信号传输到计算机,计算机随后将其转化为语音。
研究方法
该研究由特拉维夫大学医学与健康科学学院的Ariel Tankus博士和伊奇洛夫医院功能神经外科主任Ido Strauss博士领导。研究结果发表在《神经外科》杂志上。
实验过程
研究中的患者是一名癫痫患者,因需要切除大脑中的癫痫病灶而住院。为了精确定位病灶,医生在其大脑深处植入了电极。这一过程为研究人员提供了罕见的机会,能够深入观察活体人类大脑的活动。
在实验的第一阶段,研究人员要求患者大声发出两个音节:/a/和/e/,并记录其大脑活动。通过深度学习和机器学习,研究人员训练人工智能模型识别与这两个音节相关的大脑细胞电活动模式。随后,患者被要求仅想象发出这两个音节,计算机根据电信号播放预先录制的/a/或/e/声音。
研究意义
Tankus博士表示:“这项研究首次将语音的组成部分与大脑特定区域的单个细胞活动联系起来。我们能够区分代表/a/和/e/的电信号。尽管目前仅涉及两个音节,但未来这项技术可能使完全瘫痪的患者通过思想表达‘是’或‘否’。”
未来展望
研究人员的目标是实现完整的语音生成,但即使是两个音节也能为瘫痪患者提供基本的交流能力。例如,未来可以在ALS(肌萎缩侧索硬化症)患者仍能说话时,训练计算机识别其大脑中的电信号,从而在其失去肌肉控制能力后仍能进行交流。
结论
这项研究是开发脑机接口的重要一步,未来可能替代大脑的语音生成控制通路,使完全瘫痪的患者能够重新与周围环境进行自主交流。
关于这项脑机接口与神经技术研究
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作者:Ariel Tankus
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来源:特拉维夫大学
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联系人:Ariel Tankus – 特拉维夫大学
参考文献
“A Speech Neuroprosthesis in the Frontal Lobe and Hippocampus: Decoding High-Frequency Activity into Phonemes” by Ariel Tankus et al. Neurosurgery