比打字快5倍？科学家利用大脑电极实现将思想直接转化为语言！(2)

　　早在2007年，波士顿大学的计算神经学家FrankGuenther就开发出了第一个语言BCI。研究人员将电极植入一名患有闭锁综合症的男子的大脑中，监听他大脑运动皮层的讲话意图。他们接收到与移动舌头、嘴唇、喉部、下颚和脸颊相对应的信号，这些信号会产生特定的音素(尽管这项研究只涉及元音)。

　　在Guenther的合作者，神经病学家PhilKennedy与联邦健康监管机构发生冲突、并被禁止在更多的病人身上植入电极之后，这个项目就结束了。Kennedy对该领域的缓慢进展感到失望，2014年，伯利兹的一名神经外科医生为他的大脑植入了电极、一个功率线圈和收发器，起初他似乎遭受了脑损伤。

　　其他神经科学家没有被这些名誉上的挫折所吓倒，他们正与电子工程师合作开发一种囊括植入物、译码器和语音合成器的系统，这种系统可以读取病人想要表达的词语(编码在大脑信号中)，这些词语随后将会被转换成听得见的语音。语言BCI有一个方面可能有一天会使得这种技术得到广泛使用，那就是，Guenther说：“这种硬件要比花费数十万美元的机器人手臂便宜得多。”

　　Guenther说，他在2007年的系统“以今天的标准来看已经相当古老了”，我不认为(阻碍语言BCI的)问题是无法解决的。

　　哥伦比亚大学(ColumbiaUniversity)的电气工程师尼马·梅斯加拉尼(NimaMesgarani)同样认为这些问题可以得到解决。Nima现在正在领导一个项目，旨在使用像Mehta植入的那些电极所接收到的信号来重新组织语言。

　　这种设备能够工作的原理是人类的大脑不会在幻想和现实之间做出硬性的区分。当大脑想象某件事的时候，神经元的活动在位置和模式上与它正在做某事的时候极其相似。南瓜派的大脑想象图像在视觉皮层产生的活动与你看到一个真正的南瓜派时非常相似;想象跳投会激发的神经元活动和真的跳投所产生的的神经元活动也别无二致。

　　Mesgarani说，无声语言也是如此：在不动嘴唇或舌头的情况下彩排你要说的话，“会产生和实际说话一样的大脑活动模式”。

　　在心里听你自己的无声演讲也一样。伯克利的Pasley说：“把它想成大脑的耳朵”。说长颈鹿(giraffe)这个词，然后再默念。在你的大脑中，这个单词第二个音节应该比第一个音节听起来更响亮，而且可能会提高音高。Pasley解释说，这些和单词的其他性质构成了这个单词的光谱图。

　　至关重要的是，与“大脑的耳朵”相对应的大脑活动发生在听觉皮层，而听觉皮层也能听到外界的声音：Pasley和他的同事在下个月的《大脑皮层》(braincortex)杂志上发表的一篇论文中称，这种重叠“是实质性的”。

　　这使得“窃听设备”可以粗略地重建我们脑中无声的语言。在马丁和Pasley于伯克利大学进行的一项研究中，研究人员要求在大脑中植入了电极的参与者去想象自己正在大脑中大声说出牛仔、游泳、蟒蛇和电话等一系列单词。不幸的是，软件对“勺子”和“战场”等词的大脑信号的解释准确性仅略高于50%。但这已经是一个很大的进步了，早期的系统在识别大脑活动在秘密讲话的编码信号时，它分辨哪些是元音哪些是辅音(甚至都不是一个完整的单词)的正确率要低于40%。

　　伯克利分校的研究结果足以证明这一概念，但也只是仅此而已。Mesgarani说：“(从那项研究和类似的研究中)重建的语言根本无法理解，我们正在努力克服这个可理解性障碍。”

　　他说，克服这个障碍最好的方法就是通过机器学习，或者训练软件来解释与无声语言相对应的大脑活动，从它自己的错误中学习，然后逐渐变得更好。

　　为了验证他的想法，Mesgarani和Mehta进行了合作，Mehta为这项研究招募了5名癫痫患者。在他们的手术过程中，他在病人听觉皮层的两个区域的表面放置了电极网格(这个平面阵列被称为皮质电图)，这两个区域分别是颞横回和颞上回。后者包含威尔尼克语言区(该区域负责确定使用哪些词)。这两个脑回区域都涉及到处理语言的特征，包括音量、语调、频率，以及至关重要的音素——构成口语的最小的声音单位，如“sh”。