“意念打字”新方法：每分钟能写近30个字母，错误率仅6.13%

戴上一套特殊装备后，你可以在屏幕上展示你的想法。

——没错，不能说话的瘫痪者在思考。回想ing...

他在脑子里默读字母的代号*，平均2秒左右就能输出一个字母最终平均字符错误率仅为6.13%

研究人员表示，这种脑机接口堪称截瘫和渐冻人的福音:

从大脑活动中解码语音，帮助患者说话，是一个很有潜力的新方案！

去年，斯坦大学的研究团队还将一个脑机接口植入了一位瘫痪且无法说话的老人体内，该成果还登上了《自然》杂志的封面。

虽然准确率超过99%，但他们用的是另一种方式:让患者在脑海中手写字母。

现在使用脑机接口读取大脑中声音的团队来自加州大学旧金山分校。

最近几天，他们的相关论文发表在《自然通讯》上。

我们来看看这群研究人员具体是怎么操作的。

植入脑机接口读取大脑声音

植入患者头部的装置如下:

一组高密度电极，即128通道皮层脑电图阵列，还有一种经皮连接器，用于连接植入装置和外部系统。

事实上，早在2019年，这些设备就被植入了患者的头部几年过去了，目前没有手术并发症

在拼写测试正式开始之前，是数据的收集和预处理。

研究人员使用植入的ECoG阵列和外部计算机系统来提取和分析患者的神经特征，包括高伽马活动和低频信号。

其中，高γ活动度是判断成年人认知功能的重要指标，低频振荡的分析有助于判断大脑中的想象声音和脑损伤程度。

为了提高数据质量，研究人员使用过滤器对获得的数据进行降噪处理。

从这些数据中，研究人员得出结论，虽然患者瘫痪，不能说话，但大脑基本正常。

接下来，拼写测试正式开始——首先，患者在大脑中默念一个单词，自动唤醒AI。

然后根据屏幕上显示的问题，在脑海中按字母顺序回答，根据提示每2秒左右想象一个字母。

可是，他在脑海中默念的不是每个字母本身的发音，而是它的北约代码。

因为北约代码比字母本身更长更多变，应该更容易区分。

为了证明不发音的北约代码的发音确实比字母本身更好，研究人员还做了一个对比实验。

结果显示，默读NATO码时，大脑神经活动的整体差异确实比读字母的原读音更明显，整体识别准确率也更高。

同时，患者输出想法，基于RNN的字母分类模型会处理每一个神经时间窗。

研究人员设计了单词错误率，字符错误率，每分钟字数等指标来评估解码后的句子。

结果显示，对于一个1152个单词的词汇，字符的中位错误率接近6.13%，单词的中位错误率为10.53%。

也就是说，患者想象的这些话，有近90%是可以一次性准确表达出来的。

此外，研究人员还将这种方法推广到9170个单词的词汇中，字符的平均错误率仅为8.23%。

事实上，该团队去年开发了一种类似的思维输出设备，当时他们让第一位瘫痪和失语症患者成功说话，每分钟表达约15个单词。

但当时这个AI掌握的总词汇量少得可怜，只有50多个，解码错误率在25%左右。

可以看出，在一年左右的时间内，研究团队已经完成了这个脑机接口的跨越式升级。

当然，他们也表示，目前患者必须以预设的速度想象字母的发音，不够灵活。

更何况结果现在只限一个参与者这种方法效果如何随访需要在更多患者身上验证

研究团队简介

最后，我们来看看这项研究背后的团队:他们来自加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所。

UCSF是加州大学系统的十个分支之一。

本文有三位合著者:Sean L. Metzger，Jessie R. Liu和David A. Moses，他们目前都是UCSF的博士生。

常教授毕业于，后在加州大学柏克莱分校从事认知神经科学博士后研究。

他的重点研究方向是语言，运动和人类情绪的大脑机制，希望帮助瘫痪和言语障碍患者恢复一些正常功能。

论文地址:

参考链接:

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