世界上首次的突破：美國研究人員成功地將癱瘓男子的腦波轉換成文字

根據 2021 年 7 月 15 日所發表的科學論文，美國研究人員研發出一台神經義肢設備，能夠成功地將一位癱瘓男子的腦波翻譯成完整的句子。這是世界上首次的突破。

每一年，都有數千名人因為中風、意外或是疾病而失去了說話的能力。這項突破研究中的受試者是一位 36 歲的男士。他在 20 歲時中風，造成他產生發音障礙（anarthria），也就是無法清晰地說話，雖然他的認知功能仍然保留完整。

在過去，這個領域的研究集中於藉由電極以讀取腦波，來發展出能夠讓使用者拼出字母的活動義肢。而現在，這個新方法的目的是要提供更快速且更具組織性的溝通。

加利福尼亞大學舊金山分校（University of California San Francisco，UCSF）的研究人員先前有將電極陣列擺於正接受大腦手術，但是語言能力正常的病人上，目的是要將控制聲道的訊號進行解碼，來表達出母音與子音，而他們之後能夠分析這些訊號圖案以預測出單字。然而，這個概念還沒有在癱瘓的病人上試驗過，來證實其於臨床上所能提供的利益。

UCSF 的博士後工程師、暨刊登於期刊《新英格蘭醫學雜誌》（New England Journal of Medicine）的研究主要作者群之一的大衛·摩斯博士（David Moses）說：「對於一個無法自然溝通的人來說，這個研究是相當重要的科技里程碑。它展示了這個方法的潛在能力，能夠替嚴重癱瘓以及失語的人發聲。」

該研究團隊決定開啟一個新研究，稱為「手臂與聲音的大腦—電腦介面修復」（Brain-Computer Interface Restoration of Arm and Voice，BRAVO），而第一名受試者被稱作為 BRAVO1。在一次嚴重的腦幹中風後，BRAVO1 的頭部、頸部以及肢部的活動就很有限。他是藉由使用連接到棒球帽上的指針，在螢幕上點選字母以進行溝通。

研究人員與 BRAVO1 合作，來做出他日常生活必需的字彙庫，包括「水」、「家庭」、以及「好」等共 50 個字，接著透過手術，將一個高密度電極植入其語言運動皮層（speech motor cortex）。

接下來幾個月中，當 BRAVO1 嘗試說出這 50 個字時，研究團隊記錄下他的神經活動，並使用人工智慧來分辨資料當中的細微模式，並將這些模式連結到單字上。

為了測試這個方法是否能夠運作，研究人員對他呈現由字彙庫中的單字所構成的句子，並在螢幕上記錄下結果。接著，研究人員對他提出問題，像是「你今天如何？」、以及「你想要喝點水嗎？」針對這些問題，他能夠給出例如「我很好」、以及「不用，我口不渴」等回應。

研究人員的系統以每分鐘最多18 個字的速率進行解碼，且平均準確率為 75%。類似於手機當中所使用的「自動校正」（auto-correct）功能，替系統帶來成功表現。

BRAVO1 的神經外科醫生暨研究共同作者的艾德華·張醫師（Edward Chang）說：「就我們所知，這是第一次成功地，從一位癱瘓且無法說話的人的大腦活動中，直接解碼出完整的字句。」

期刊中附上的評論高呼這項研發為「神經工程的壯舉」，並且認為科技上的進步，例如更小的電極，可能可以進一步改善準確率。