科学家已经成功将心理变化产生的大脑活动转化为文本

医牛资讯原创 2021-05-13 BCI|机器学习技术 (908)

美国科学家已经成功开发出一种脑机接口(BCI),旨在恢复脊髓损伤和神经系统疾病(如肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS))患者的沟通能力。研究显示,他们使用的这套系统具有巨大的潜力,比以前的BCI工作得更快,它利用了我们最古老的通信方式之一——书写。该研究工作由美国国家大脑研究推进创新计划资助,其成果发表在最新一期全球顶级科技期刊《自然》杂志上。

思维转化为文字: 两个植入电极阵列记录了思考写信时产生的大脑活动。这些信息随后被计算机实时收集和处理,并将数据转换为屏幕上的文字

研究人员定焦在大脑中负责精细运动的区域,并记录下了当实验参与者试图手写单个字母时产生的信号。实验过程中,一名因脊髓损伤而颈部以下瘫痪的参与者训练了一个人工智能学习算法来识别代表单个字母的神经活动模式。

到目前为止,虽然该系统在这名患者身上验证只是一种概念验证,但它表明这套系统比现有的沟通BCI更准确、更高效。

研究人员表示,这项研究是BCI和机器学习技术发展的一个重要里程碑,利用这些技术可以揭示人类大脑如何控制像通信这样复杂的过程。这为改善其他神经损伤和障碍患者的生活提供了关键的实验基础。

当一个人因为脊髓损伤而瘫痪时,大脑中控制运动的部分仍在工作。这意味着,虽然参与者不能移动他的手或手臂来写字,但他的大脑仍然会产生与预期运动相关的类似信号。目前类似的BCI系统已经被开发出来,可以通过机械臂等设备恢复运动功能。

对于因脑干中风或晚期肌萎缩性侧索硬化症而瘫痪或患有“闭锁综合症”的人来说,在没有技术干预的情况下,他们的交流能力基本上甚至完全丧失。虽然还处于初级阶段,但目前这项正在开发的技术有可能帮助那些完全失去书写和说话能力的人。

未来,该研究团队希望在丧失说话能力的患者身上测试这套系统,比如患有渐冻人症的晚期患者。此外,他们还希望增加可供参与者使用的字符数量(如大写字母和数字)。

这项名为BrainGate2的临床试验,是由斯坦福大学、布朗大学、麻省总医院等国际公认的科学实验室、大学和医院共同合作开展。其研究目的是致力于推进脑机接口技术,并测试将人脑直接连接到计算机的BCI的安全性。

循证来源:医牛独家循证原文(点击获取链接)


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