語(yǔ)音腦機(jī)接口（BCI）是一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，通過(guò)用戶的大腦信號(hào)在用戶和某些設(shè)備之間建立通信通道，它們?cè)诨謴?fù)殘疾患者的言語(yǔ)和通信能力方面具有巨大潛力。

早期的研究雖然很有希望，但尚未達(dá)到足夠高的精度來(lái)解碼大腦活動(dòng)，以促進(jìn)從大量詞匯中交流不受約束的句子。

為了彌合這一差距，在一篇新論文《高性能言語(yǔ)神經(jīng)假體》中，來(lái)自斯坦福大學(xué)、華盛頓大學(xué)圣路易斯分校、弗吉尼亞州RR&D神經(jīng)恢復(fù)和神經(jīng)技術(shù)中心、布朗大學(xué)、哈佛醫(yī)學(xué)院的研究小組提出了一種高性能的語(yǔ)音轉(zhuǎn)文本BCI，能夠以62個(gè)單詞/分鐘的速度處理來(lái)自大詞匯的不受約束的句子， 這大大超過(guò)了癱瘓患者傳統(tǒng)技術(shù)的通信速率。

該團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)記錄BrainGate2試點(diǎn)臨床試驗(yàn)中的神經(jīng)活動(dòng)，研究了運(yùn)動(dòng)皮層中口腔面部運(yùn)動(dòng)和言語(yǔ)產(chǎn)生的組織方式。他們發(fā)現(xiàn)，在6v區(qū)，所有類別的測(cè)試運(yùn)動(dòng)都有很強(qiáng)的調(diào)節(jié)性。

接下來(lái)，他們探索了每次運(yùn)動(dòng)的信息如何在6v區(qū)域分布，他們發(fā)現(xiàn)腹側(cè)陣列的語(yǔ)音解碼率更準(zhǔn)確，而背側(cè)陣列攜帶更多的口面部運(yùn)動(dòng)信息。然而，6v陣列包含所有運(yùn)動(dòng)類別的豐富信息。最后，所有語(yǔ)音發(fā)音器都可以在 3.2 × 3.2 mm^2 數(shù)組中清晰表示。

接下來(lái)，他們探索了每個(gè)動(dòng)作的信息是如何分布在6v區(qū)域的，他們發(fā)現(xiàn)腹側(cè)陣列的語(yǔ)音解碼率更準(zhǔn)確，而背側(cè)陣列攜帶更多的口面動(dòng)作信息。盡管如此，6v陣列包含了所有運(yùn)動(dòng)類別的豐富信息。最后，所有的語(yǔ)音咬合架都可以在3.2×3.2毫米^2的陣列內(nèi)清晰地表示出來(lái)。

展望未來(lái)，研究人員測(cè)試了他們是否可以實(shí)時(shí)中立地解碼整個(gè)句子。他們利用改編自現(xiàn)代語(yǔ)音識(shí)別的自定義機(jī)器學(xué)習(xí)方法來(lái)訓(xùn)練遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) （RNN），從而在有限數(shù)量的神經(jīng)數(shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)高性能。

通過(guò)利用他們的所有觀察結(jié)果，所提出的方法在33個(gè)口臉運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)了92%的解碼準(zhǔn)確率解碼，在39個(gè)音素中實(shí)現(xiàn)了62%的解碼準(zhǔn)確度，在50個(gè)單詞中實(shí)現(xiàn)了94%的解碼準(zhǔn)確。此外，語(yǔ)音到文本的腦機(jī)接口達(dá)到了每分鐘62個(gè)單詞的速度。

結(jié)果驗(yàn)證了所提出的語(yǔ)音BCI向前邁進(jìn)了一步，以恢復(fù)與說(shuō)話困難的人的快速溝通。據(jù)研究人員所知，這是語(yǔ)音BCI首次顯著超過(guò)癱瘓患者所有現(xiàn)有技術(shù)的通信速率。

論文《自然界上的高性能言語(yǔ)神經(jīng)假體》。