新型腦機(jī)接口可作意念打字“鍵盤”

　　《自然·神經(jīng)科學(xué)》17日發(fā)表的一項(xiàng)研究，報道了一種可將大腦中“嘗試打字”的活動轉(zhuǎn)化為實(shí)際文字的腦機(jī)接口裝置。該成果有望為癱瘓患者提供一種“鍵盤”，以更接近人們?nèi)粘Ａ?xí)慣的溝通方式進(jìn)行交流。

　　腦機(jī)接口技術(shù)旨在建立大腦與外部設(shè)備間的直接通信通道，是幫助嚴(yán)重運(yùn)動功能障礙患者恢復(fù)交流能力的重要研究方向。

　　此前，該領(lǐng)域已發(fā)展出多種技術(shù)路徑，譬如非侵入式系統(tǒng)（如基于腦電圖或眼動追蹤）更安全，但信號精度和速度有限；侵入式系統(tǒng)通過植入電極直接記錄神經(jīng)信號，能實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的解碼。

　　在交流功能重建方面，現(xiàn)有方案主要包括控制光標(biāo)選擇字符、解碼試圖發(fā)聲的腦活動以合成語音，或解碼手寫筆跡。然而，這些方式要么速度較慢，要么對患者的殘余運(yùn)動或發(fā)聲能力有特定要求。許多人因長期使用習(xí)慣，更傾向于QWERTY鍵盤（即全鍵盤，是最為廣泛使用的鍵盤布局方式）這種直觀的輸入方式。

　　為此，美國麻省總醫(yī)院研究團(tuán)隊(duì)將新型腦機(jī)接口植入兩名四肢癱瘓患者的大腦運(yùn)動皮層。參與者被要求嘗試做出在QWERTY鍵盤上打字的手指動作，其間，植入中央前回的電極記錄其腦活動。基于這些數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立模型，用以預(yù)測患者想要輸入的字符。

　　結(jié)果顯示，一名參與者每分鐘可輸出110個字符（約22個單詞），相當(dāng)于健全人智能手機(jī)打字速度的81%，錯誤率僅為1.6%；另一名參與者每分鐘可打出47個字符。該系統(tǒng)僅需約30句話的訓(xùn)練即可開始有效運(yùn)行。

　　盡管仍需在更多患者中進(jìn)行驗(yàn)證，但研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，該裝置能幫助癱瘓患者實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確且更易上手的交流。與語音轉(zhuǎn)文字系統(tǒng)相比，它在保護(hù)溝通隱私方面也具備優(yōu)勢。

　　這項(xiàng)研究展示了通過解碼運(yùn)動意圖來實(shí)現(xiàn)高效文本輸出的新路徑，為因肌萎縮側(cè)索硬化癥、脊髓損傷等導(dǎo)致嚴(yán)重癱瘓的患者提供了新的溝通可能。（記者 張夢然）

來源：科技日報