新设备或能帮助失语者说出心中所想:监控脑部活动说出单词

科学家正在研制一种能将人类思维“翻译”成语音的机器,不久即将成为现实。这项研究已经开展了好几年,近日终于取得突破,能够通过监控受试者的脑部活动,回放出受试者刚才所想的一个单词。

       科学家正在研制一种能将人类思维“翻译”成语音的机器,不久即将成为现实。这项研究已经开展了好几年,近日终于取得突破,能够通过监控受试者的脑部活动,回放出受试者刚才所想的一个单词。

           
       研究人员在清醒的病人脑部的语言区表面安放了电极,利用这些电极来监测病人在收听录音时脑细胞的电反应模式。然后他们建立了一个计算机模型,可以让播放出来的语音与这些电信号相匹配。


       科学家正在研制一种能将人类思维“翻译”成语音的机器,不久即将成为现实。这项研究已经开展了好几年,近日终于取得突破,能够通过监控受试者的脑部活动,回放出受试者刚才所想的一个单词。

       虽然还有很长的路要走,但科学家认为,该机器能够帮助中风患者或其它无法开口说话的人与自己所爱之人交流。

       加州大学伯克利分校的罗伯特·奈特教授(Robert Knight)和他的团队一直在研究,在听单词、说单词和想单词时,大脑中相互重叠的区域是如何运作的。“我们目前面临的挑战是,当人们在脑海中思考自己准备说的单词时,如何将脑部活动记录转化为能够让人理解的语句。”奈特说道。

       奈特称,该设备的目标是,为那些患有瘫痪或肌萎缩侧索硬化症等运动神经元疾病的人提供帮助。“有很多种神经元疾病会限制患者说话的能力,虽然他们心里清楚自己要说什么,但却说不出来。”奈特说道,“我们希望能研制出一种植入式设备,能够破解我们想说话时的脑部信号,并将其转化为音频文件播放出来。”

       这样的设备能够通过电子扬声器或写作设备,让病人与他人沟通心中所想。但该研究团队还有很多工作要开展。目前,他们已经可以通过监测颞叶活动,让机器重复出受试者刚才听到的一个词汇。

       研究人员在清醒的病人脑部的语言区表面安放了电极,利用这些电极来监测病人在收听录音时脑细胞的电反应模式。然后他们建立了一个计算机模型,可以让播放出来的语音与这些电信号相匹配。

       “我们记录了受试者在接听语音时、脑部语言区发出的电信号,”奈特解释道,“然后我们对这些信号进行解码,将其转化为音频文件。转化后的音频能够重放受试者刚才听到的内容,并且有着相当高的准确度。”最了不起的是,该研究团队能利用脑部活动记录,破译出受试者所想的是哪一个单词。“新的技术和大脑信号数学处理方法让我们离获得提取信号所需的细节又近了一步。”

       研究人员使用了一种更加聪明的方法来打破研究时遇到的限制。例如,他们先让受试者在脑海中想一个词,然后将这个词说出来,并记下这两个步骤所需时间的差别。“我们使用了一种时间调整方法,使该设备能够更加精确地识别,某个单词是被人张口说出来的,还是在心中想出来的。”

       证据显示,大脑能够识别出人声的物理特性,然后将其转化为具有特定含义的语言单位,如单词等。该研究团队使用的方法正是建立在这一事实之上的。 “我们的研究工作说明,代表某一特定单词的大脑信号是可以被我们捕获到的。”

       取得了这样的重大进展之后,该研究团队离研发出真正有效的假体设备又近了一步,但他们仍需继续进行大量的研究工作。如果我们能更好地理解语言的构成,并采用更精良的记录设备,就能帮助我们研发出真正有效的、可植入式的、由电池供电的无线语言假体设备。

       到目前为止,该研究使用的数据还很少,而且都来自于即将进行神经外科手术的病人(手术原因与实验无关,如治疗癫痫等)。“我们的终极目标是,打造一款体积较小的设备,满足人们的日常需求。”
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