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據The Register報道,試想一下,全身重度癱瘓,手腳動彈不得,連話都說不出來。多年來,腦機接口技術一直承載著誘人的前景:精準讀取腦電波,讓患者得以與人溝通、操作電腦。
如今一項全新突破證明,即便身患剝奪行動能力的疾病,患者依然能夠表達想法,甚至正常工作(Now, a new breakthrough shows how someone can talk and even work a job while afflicted with a motion-robbing disease)。
美國加州大學戴維斯分校的一組科研人員于周一發表論文,詳述了一項持續數年的腦機接口系統臨床研究。
該系統被成功植入一名肌萎縮側索硬化癥(ALS,又稱盧伽雷氏癥)患者體內。這種疾病會摧毀運動神經元,致使人體運動功能喪失,最終全身癱瘓。
研究團隊表示,患者凱西·哈雷爾自2023年植入腦機接口設備,至今設備仍正常運行。依靠這套系統,他不僅能僅憑意念操控電腦光標,還能實現語音表達(giving him the ability not only to control a computer cursor with his thoughts, but also to speak)。
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戴維斯分校研究團隊隸屬于由多所高校與美國退伍軍人事務部聯合組建的大型合作項目組——“腦之門”。
該項目組正開展多項神經科學研究,目標包括重建語言功能、操控計算機,部分研究還致力于恢復肢體活動能力。
而針對哈雷爾的案例,戴維斯分校團隊旨在將實驗性技術轉化為耐用、可走出實驗室投入實際使用的成熟設備。
本次論文的共同主要研究員、通訊資深作者,同時也是為哈雷爾完成植入手術的戴維斯分校神經外科醫生戴維·布蘭德曼表示,團隊此次公布的研究成果標志著腦機接口技術實現了關鍵性跨越:哈雷爾體內的植入設備自2023年投入日常使用以來運行穩定,且信號識別精準度極高(Not only has Harrell’s implant been working well with daily use since 2023, but it’s also incredibly accurate)。
在對照試驗中,該系統根據哈雷爾的腦部活動合成語句的準確率達到99%;即便走出實驗室、投入日常使用,哈雷爾本人評定其準確率仍有92%。
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布蘭德曼在接受《The Register》采訪時表示:“對我而言,最關鍵的一點是,這套設備讓一位有表達意愿卻無法開口說話的普通人實現了日常交流。
哈雷爾全身癱瘓,但他現已重返全職工作,還能和女兒進行完整深入的對話——女兒從未聽過他原本的聲音(his daughter who’s never heard the sound of his voice)。”
布蘭德曼介紹,以往腦機接口領域的相關研究存在一大局限:患者使用設備時,要么研究人員必須上門陪護,要么患者得親自前往實驗室。
而這套新系統打破了該限制,哈雷爾的居家護理團隊可獨立為他安裝調試設備。過去幾年間,他累計使用該設備時長超3800小時。
結合論文提交時間(論文于本周一正式刊發,2025年7月便進入同行評審階段)推算,哈雷爾日均使用設備時長超過5小時(that would mean Harrell was using the device for more than five hours a day, on average)。
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哈雷爾通過腦機接口設備向加州大學戴維斯分校表示:“如今我的生活充實鮮活,能和親友、同事相伴相處。相較于我用過的所有其他輔助設備,這套系統讓我得以用最貼合自身習慣的方式與人溝通。”
人工智能落地的真實實用案例
布蘭德曼深耕腦機接口技術多年,對此領域并不陌生。他不僅是腦門聯盟的核心成員,還擔任臨床試驗負責人,開展帕拉卓米克斯商用腦機接口設備的安全性研究。該企業與辛克朗、神經鏈接并列為行業頭部廠商。
布蘭德曼解釋稱,加州大學戴維斯分校此次研究并未定制專用硬件,而是采用布萊克洛克神經科技現成的腦機接口設備。
這位戴維斯分校神經外科醫生表示,本次研究的重大突破,在于團隊對機器學習技術的創新應用(The big advancement, says the Davis neurosurgeon, is with his team’s use of machine learning technology)。
該實驗室自主開發了一套用于操控腦機接口設備的軟件平臺,名為快速自適應神經解碼腦機接口系統(英文縮寫BRAND),加州大學戴維斯分校博士后尼克·卡德為這套平臺編寫了機器學習算法。
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目前腦之門組織全體成員機構均在使用BRAND平臺,也是本次研究取得突破性成果的核心關鍵。
論文介紹,BRAND搭載的人工智能算法可解析哈雷爾腹側中央前回的腦部神經信號。該腦區負責控制面部、口腔與下頜的運動功能,算法能將此處神經活動轉化為英語音素(the part of the brain that controls motor function in the face, mouth, and jaw, into English-language phonemes)。
軟件內置的其他算法再把音素匹配成單詞,繼而拼接成完整語句。最終生成精度極高的語音合成輸出,也正因這套系統,哈雷爾得以全職從事環保倡導相關工作。
談及加州大學戴維斯分校團隊研發的這項技術何時能夠推向商用市場,布蘭德曼表示,腦機接口領域的其他技術方案(包括神經鏈接等企業的產品),研發目標都大同小異。
而他團隊的核心初衷,只是證明腦機接口系統絕非僅止步于實驗室、沒有實際落地價值的試驗品(His team’s objective is just to prove that BCI systems are more than just dead-end laboratory experiments)。
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布蘭德曼表示:“我的工作就是消除這項技術的風險。”
他將當下腦機接口技術的發展階段比作早期心臟起搏器。上世紀50年代問世的初代起搏器需要外接體外設備,這些設備要么連著巨型電池,要么直接接市電。七十年后的今天,起搏器植入手術操作簡便,多數僅需門診即可完成。
布蘭德曼說:“我們正處在這類技術發展的初期階段。凱西已經證實,這項技術具備實用價值。”
哈雷爾如今身上還連著一堆笨重的外置計算機,但加州大學戴維斯分校團隊取得的人工智能突破,再疊加其他企業在硬件領域的研發成果,無數因癱瘓及其他身體障礙而生活受限的人群,將迎來更光明的未來。
哈雷爾稱:“我打心底不希望自己是個特例。如果不再特殊,要么意味著我徹底痊愈,要么所有和我患同種病癥的人,都能開具腦機接口設備的診療處方。”
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腦門目前正在招募后續臨床試驗受試者(BrainGate is currently accepting applications for future study participants)。
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