15多年前，一名年仅20岁的男子因大脑动脉破裂而突发严重中风。 这次事件导致他无法控制四肢或任何与言语相关的肌肉。 借助一种依靠头部运动来控制键盘的设备，他每分钟可以产生大约五个单词，一次一个字符。 而正常人流利说话时的速度可达每分钟 200 个单词。
现在，他成为有史以来第一个通过计算机中介解码大脑信息来产生完整单词的人。 连接到植入他大脑中的电极阵列的处理器接收这些信息，并将它们翻译成屏幕上显示的单词。 正如研究人员 7 月 14 日在《新英格兰医学杂志》上报道的那样，这位现年 30 多岁的男子使用了这种脑机接口 (BCI)，自中风以来首次在大脑之外产生完整单词。 事实上，凭借至少 50 个单词的词汇量，他甚至可以传输多达 1,000 个完整的句子。
早期几代的神经修复装置依赖于大脑向肢体或手部肌肉的通信，以激活键盘上的字母。 信息绕过无反应的肌肉传递到处理器，处理器将它们翻译成单字母按键。 与使用头部运动一样，单词生成速度缓慢且乏味，通常每分钟只能生成几个单词。 现在，研究人员已经解码了控制言语的大脑信号的起源，并创建了新的神经修复装置，该装置有助于生成完整单词，从而提高了每分钟单词生成速率。
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“这是一个巨大的进步，是我们能够迈出的众多重要一步中的一步，”加州大学圣地亚哥分校电气与计算机工程副教授维卡什·吉尔贾说，他没有参与这项研究。 他说，关键的进步是“令人难以置信的概念验证”，即一个已经十多年无法说话的人仍然可以产生语音信号以用于这些界面。
“这不像一夜之间就能完成的事情，我们只是把它插上电源，”该研究的资深作者、加州大学旧金山分校神经外科主任爱德华·张说。 他和他的同事首先花了多年时间整理大脑如何控制与言语相关的肌肉，查明与英语字母表中每个元音和辅音相关的消息和运动。 当他们启动 BCI 恢复手臂和声音 (BRAVO) 研究以测试他们开发的 128 电极脑植入物时，第一位参与者是 20 岁时中风的男子，他化名为“Bravo-1”。
在研究的 81 周内，他完成了 50 次每次大约半小时的疗程。 在疗程中，研究人员会在屏幕上显示目标单词或句子。 当 Bravo-1 调动大脑发送相关的语音信号时，处理器通过植入的电极接收到这些信号，并将它们的信息传输到计算机。 该设备的计算机端正确解码 Bravo-1 的消息的准确率为 74.5%（偶尔记录到超过 90% 的准确率）——并且产生的平均速率约为每分钟 15.2 个单词。
当然，这远不及一个快嘴青少年的流利程度。 吉尔贾说，要实现更好的性能和准确的消息解码，需要结合通过上肢发出信号的设备的高精度，以及“语音信号存在并且可以被利用的关键演示”。
张说，对于他的团队来说，接下来的步骤是看看“这在更多人身上是更好、更差还是相同”，同时研究人员还使用更大的词汇量来训练解码大脑输出的机器。 他说，词汇量已经扩展到超出本研究报告的 50 个单词，“看到事物以这种方式增长令人兴奋。”
当被问及 Bravo-1 对他迄今为止所取得的成功有何反应时，张说，“我认为他真的很兴奋和激动，而这真的只是一个开始。”