研究人员成功让患者仅凭意念的力量就能说话
特拉维夫大学和特拉维夫索拉斯基医疗中心(伊奇洛夫医院)的研究人员取得了一项科学突破，证明了沉默者仅凭思想的力量就能说话的潜力。在一项实验中，一位沉默的参与者想象说出两个音节中的一个。植入他大脑的深度电极将电信号传输到计算机，然后计算机将音节发出来。
这项研究由特拉维夫大学医学与健康科学学院和特拉维夫索拉斯基医疗中心(Ichilov 医院)的 Ariel Tankus 博士以及特拉维夫大学医学与健康科学学院和 Ichilov 医院功能神经外科主任 Ido Strauss 博士共同领导。这项开创性研究的结果发表在著名期刊《神经外科》上，该期刊是神经外科医师大会的官方出版物。这些发现为完全瘫痪(因 ALS、脑干中风或脑损伤等疾病而导致)的人重新获得自主说话的能力带来了希望。
“研究中的患者是一名癫痫患者，他因脑部癫痫病灶切除术而住院，”Tankus 博士解释道。“当然，为了做到这一点，你需要找到病灶，也就是&luo;短路&ruo;的源头，它会向大脑发送强大的电波。这种情况适用于一小部分对药物反应不佳且需要神经外科干预的癫痫患者，以及一小部分疑似病灶位于大脑深处而非皮层表面的癫痫患者。为了确定确切位置，必须将电极植入他们大脑的深层结构。然后他们住院，等待下一次癫痫发作。当癫痫发作时，电极会告诉神经科医生和神经外科医生病灶的位置，让他们能够精确地进行手术。从科学角度来看，这提供了一个难得的机会，让我们可以一窥活体人类大脑的深处。幸运的是，伊奇洛夫医院住院的癫痫患者同意参加实验，这可能最终能帮助完全瘫痪的患者通过人工语言重新表达自己。”
在实验的第一阶段，在患者大脑中植入深层电极后，特拉维夫大学的研究人员要求患者大声说出两个音节：/a/ 和 /e/。研究人员记录了患者发出这些声音时的大脑活动。研究人员利用深度学习和机器学习训练人工智能模型，以识别特定脑细胞的电活动，这些脑细胞的电活动表明患者想要说 /a/ 或 /e/。一旦计算机学会识别患者大脑中与这两个音节相关的电活动模式，患者就被要求想象自己正在说 /a/ 和 /e/。然后，计算机翻译电信号，并相应地播放预先录制的 /a/ 或 /e/ 的声音。
“我的研究领域是语音的编码和解码，即单个脑细胞如何参与语音过程——语音的产生、语音的聆听、语音的想象，或者&luo;无声地说话&ruo;，”Tankus 博士说。“在这次实验中，我们有史以来第一次能够将语音的组成部分与我们记录的大脑区域中单个细胞的活动联系起来。这使我们能够区分代表声音 /a/ 和 /e/ 的电信号。目前，我们的研究涉及语音的两个基本组成部分，即两个音节。当然，我们的目标是实现完整的语音，但即使是两个不同的音节也能让完全瘫痪的人发出&luo;是&ruo;和&luo;否&ruo;的信号。例如，未来将有可能在疾病早期为 ALS 患者训练计算机，而此时他们仍然可以说话。计算机将学会识别患者大脑中的电信号，即使患者失去移动肌肉的能力，它也能解读这些信号。这只是一个例子。我们的研究是开发脑机接口的重要一步，它可以取代大脑控制语音产生的通路，让完全瘫痪的人再次自愿与周围环境交流。”
该研究得到了以色列创新、科学和技术部的资助。
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