《自然》双重磅：脑机接口里程碑进展！全身瘫痪者交流速度大幅接近自然水平，甚至还能做表情

这项研究使用了植入的微电极阵列（MEA）识别受试者说话时口面动作相关的脑区神经信号，经机器学习模型解码，最终令受试者可以以每分钟62词的速度与人交流，这是以往同类技术最高速度的3倍，已经大大接近了无语言障碍者的自然交流速度（160词/分钟）。

左为ECoG脑机接口，右为MEA脑机接口

脑机接口的发展其实已经铺垫多年。

1969年，人类首次在恒河猴中证明，通过训练可以增加单个神经元的活动，以实现特定的行为。

20世纪90年代末，人体试验开始了。人类首次将电极植入了一名因肌萎缩性侧索硬化症（ALS）引起闭锁综合征的患者神经元。

2006年，毫米级的微电极阵列（MEA）出现了，它被植入一名脊髓损伤患者的大脑中。MEA能够记录运动皮层中数百个神经元的活动，从而控制机械手臂。也是从那时候开始，人们尝试使用MEA来解码写字过程中的手部运动，完成语言交流的任务。

同时，脑电图（EEG）及其衍生技术也在蓬勃发展。1999年开始，脑电图就被用于记录大脑活动，并通过自定义的拼写软件来协助瘫痪者交流。在此基础上，放置于大脑皮层表面的电极能够比头皮电极获得更高质量的信号，由此，皮层电描记术（ECoG）诞生了。

MEA和ECoG两项技术成为了脑机接口的基础。如今，有约50名不同程度的瘫痪患者能够通过脑机接口进行交流。

ECoG脑机接口的电极与MEA有所不同，它是一片面积更大的硅基电极，上面集成了253个ECoG电极，每一个都能记录数千个神经元的平均活动。

ECoG脑机接口植入在感觉运动皮层的左侧“面部区域”，这里控制口腔和包括声道在内的面部肌肉。参与试验的受试者在17年前因中风瘫痪，如今已经无法清晰说话。

此外，ECoG脑机接口能够解码表情，为文本或语音配上视觉反馈，提高受试者的交流能力。

两篇论文带来的新技术不失为脑机接口的里程碑进展，不过仍旧有许多问题等待下一步研究解答。例如两项技术都通过识别受试者的口头表达运动来解码语言，这两位患者均有微弱的语言能力保留，但对于那些病情更加严重的患者是否有用还未可知；而脑机接口目前仍然无法做到“无线”，如何在未来取消患者头顶的“天线”也是个非常值得探究的方向……

总而言之，这两个脑机接口意味着神经科学的巨大进步，也为因病失去语言能力的患者提供了无穷的希望。

参考资料：

[1]Willett, F.R., Kunz, E.M., Fan, C. et al. A high-performance speech neuroprosthesis. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06377-x

[2]Metzger, S.L., Littlejohn, K.T., Silva, A.B. et al. A high-performance neuroprosthesis for speech decoding and avatar control. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06443-4

[3]https://www.nature.com/articles/d41586-023-02546-0

来自： 奇点网