科学家们开发出了脑植入设备，可以解码内心语言——识别两个人心中默念而没有动嘴唇或发出声音的词语。
尽管这项技术仍处于早期阶段——它被证明仅适用于少数单词，而非短语或句子——但未来可能具有临床应用。
类似的脑机接口（BCI）设备，可以将大脑中的信号转化为文本，对于某些人来说，已经达到了每分钟62-78个单词的速度。但这些技术经过训练，可以解读至少部分发声或模仿的言语。
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最新研究——于5月13日发表在《自然·人类行为》杂志上——是首个通过实时记录大脑中单个神经元的信号来解码完全在内心说出的词语的研究。
瑞士日内瓦大学的神经工程师西尔维娅·马尔凯索蒂说：“这可能是迄今为止在解码想象语言方面最先进的研究。”
该研究的合著者，神经工程师莎拉·万德尔特说：“这项技术对于那些不再能够移动的人来说尤其有用，她在研究完成时就职于加州理工学院帕萨迪纳分校。例如，我们可以想到像闭锁综合征这样的疾病。”
读心术技术
研究人员将微小的电极阵列植入了两名脊髓损伤患者的大脑中。他们将设备放置在缘上回（SMG）中，这是大脑中先前未在言语解码BCI中探索过的区域。
马尔凯索蒂说，找出大脑中植入BCI的最佳位置是解码内心语言的关键挑战之一。作者决定测量SMG中神经元的活动，这是基于先前的研究表明，大脑的这一部分在无声言语和诸如判断单词是否押韵的任务中是活跃的。
在参与者左侧SMG中植入微电极阵列两周后，研究人员开始收集数据。他们使用六个单词（battlefield，cowboy，python，spoon，swimming 和 telephone）和两个无意义的伪词（nifzig 和 bindip）训练了BCI。“这里的重点是看看意义对于表征是否是必要的，”万德尔特说。
在三天的时间里，团队要求每位参与者想象说出屏幕上显示的单词，并对每个单词重复此过程多次。然后，BCI将参与者的大脑活动测量结果与计算机模型相结合，以实时预测他们的内心语言。
对于第一位参与者，BCI捕获了所有单词的独特神经信号，并能够以79%的准确率识别它们。但是，第二位参与者的解码准确率仅为23%，他表现出对“spoon”和“swimming”的优先表征，并且每个单词的独特活跃神经元较少。“缘上回中不同的子区域可能更多或更少地参与了这个过程，”万德尔特说。
荷兰马斯特里赫特大学的计算神经科学家克里斯蒂安·赫尔夫认为，这些结果可能突显了人们处理内心语言的不同方式。“先前的研究表明，在执行想象任务和BCI控制能力方面存在不同的能力，”马尔凯索蒂补充道。
作者还发现，在内心语言期间活跃的神经元中，有82-85%在参与者发声说出单词时也活跃。但是，有些神经元仅在内心语言期间活跃，或者对不同任务中的特定单词的反应不同。
下一步
尽管这项研究代表了在解码内心语言方面的重大进展，但临床应用仍然遥遥无期，并且许多问题仍然没有答案。
赫尔夫说：“内心语言的问题是我们不知道发生了什么以及它是如何处理的。”例如，研究人员一直无法确定大脑是以语音方式（通过声音）还是语义方式（通过意义）来表示内心语言。“我认为我们需要更大的词汇量”来进行实验，赫尔夫说。
马尔凯索蒂还想知道这项技术是否可以推广到已经失去说话能力的人，因为两位研究参与者都能够说话并且具有完整的大脑言语区域。“我认为这是未来可以解决的事情之一，”她说。
该团队的下一步将是测试BCI是否可以区分字母表中的字母。“我们也许可以有一个内心语言拼写器，这将真正帮助患者拼写单词，”万德尔特说。
本文经许可转载，并于2024年5月13日首次发表。