科技日報記者 劉霞

美國科學(xué)家開發(fā)出了首款雙語大腦閱讀設(shè)備。這種大腦植入物能實時解碼使用者腦中用西班牙語或英語說的話，幫助無法發(fā)聲的雙語者用兩種語言與他人交流。這一成果為人腦如何處理語言提供了新見解，還有望帶來一種長效設(shè)備，讓無法進行言語交流的人恢復(fù)多語言溝通。相關(guān)論文發(fā)表于20日出版的《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》雜志。

醫(yī)學(xué)成像顯示語音產(chǎn)生過程中的大腦活動(人工著色)。圖片來源：《自然》網(wǎng)站

參與這項研究的志愿者潘喬20歲時中風(fēng)，導(dǎo)致身體大部分癱瘓，只能發(fā)出呻吟和咕噥聲，無法說出清晰的單詞和句子。潘喬30多歲時，加州大學(xué)舊金山分校神經(jīng)外科醫(yī)生愛德華·張與其合作，研究中風(fēng)對大腦的持久影響。在2021年發(fā)表的一項開創(chuàng)性研究中，張的團隊通過手術(shù)將電極植入潘喬腦皮層以記錄神經(jīng)活動，并將其翻譯成屏幕上的單詞。

潘喬“說出”的第一句話“我家在外面”是用英語翻譯的，但潘喬的母語是西班牙語，中風(fēng)后才學(xué)會英語。為了讓潘喬能用雙語交流，張的團隊開發(fā)了一個AI系統(tǒng)，并用潘喬腦中所想的近200個單詞對該系統(tǒng)進行訓(xùn)練。潘喬在腦中說出每個單詞，形成一種獨特的神經(jīng)模式，并通過電極記錄下來。

然后，當(dāng)潘喬在腦中大聲說出短語時，研究團隊將AI系統(tǒng)應(yīng)用于短語。該系統(tǒng)有一個西班牙語模塊和一個英語模塊。對于短語中的第一個單詞，西班牙語模塊選擇與神經(jīng)模式最匹配的西班牙語單詞;英語部分也是如此，只是從英語詞匯中進行選擇。結(jié)果顯示，這些模塊能夠根據(jù)第一個單詞以88%的準(zhǔn)確率區(qū)分英語和西班牙語，并以75%的準(zhǔn)確率解碼出正確句子。

加州大學(xué)戴維斯分校神經(jīng)科學(xué)家謝爾蓋·斯塔維斯基表示，這項研究是對語音恢復(fù)神經(jīng)假體這一新興領(lǐng)域的重要貢獻。

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