脑机接口新技术:为失语者带来“发声”希望
AI导读:
美国加州大学戴维斯分校团队开发出一种新型脑机接口技术,成功将大脑活动转化为语音,为因神经系统疾病而失去说话能力的人带来希望。该技术已在一名渐冻症患者身上测试成功,未来有望广泛应用于更多患者,推动神经假体领域智能化发展。
美国加州大学戴维斯分校团队开发出一种创新性脑机接口技术,有望为因神经系统疾病而失去说话能力的人重新带来“发声”的希望。这项革命性的成果已发表在最新一期《自然》杂志上,详细展示了该技术如何实时将大脑活动转化为语音,成功创建出一种前所未有的“数字声带”。
这项技术在一名患有肌萎缩侧索硬化症(俗称“渐冻症”)的志愿者身上取得了显著的测试效果。通过植入式脑机接口,该志愿者能够借助计算机与家人进行实时对话,不仅自如地控制语调,还能轻松唱出简单的旋律,极大地提升了交流的自然度和流畅性。
传统的语音脑机接口主要依赖将神经活动转化为文本,类似于发送短信,存在一定的延迟,影响了自然交流的效果。而这款新型实时语音合成系统则实现了质的飞跃,使用户能够更贴近真实对话的体验,极大地促进了交流的自然与顺畅。
新植入式脑机接口系统巧妙地由4个微电极阵列构成,这些电极通过精密的手术植入大脑负责语音生成的区域。当用户试图说话时,电极会精准捕捉并记录神经元的活动,随后将信号传输至外部计算机进行解码,最终高效重建并输出语音。研究团队还独创了一种先进算法,能够实时且精确地将大脑活动转换为对应的语音,用户甚至可以通过调整音高来细腻表达不同的情感或意图,如提问、感叹或强调。
新技术的响应速度令人惊叹,从神经信号采集到语音合成仅需惊人的1/40秒,这一极短的延迟几乎等同于人们正常说话时听到自己声音的自然反馈时间。
更令人振奋的是,参与者还能利用该系统“唱”出简短的旋律,充分展示了语音合成的灵活性与多样性。听众对合成语音的理解率高达近60%,而在未使用该系统的情况下,其语音的理解率仅为约4%,进步显著。
这一突破的关键在于团队所研发的人工智能算法。通过对数百个神经元放电模式的深入分析与精准同步,算法成功地在没有语音输入的情况下,仅凭神经信号就重建了用户想要表达的声音,实现了前所未有的语音合成精度。
这项研究不仅标志着脑机接口技术在恢复自然语言能力方面迈出了重要的一步,更为因疾病或损伤而失去语言能力的人群带来了全新的希望与曙光。展望未来,该技术有望广泛应用于更多患者,推动神经假体领域向更加智能化、人性化的方向迈进。
(文章来源:科技日报)
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