美研究发现:“读脑”具有可行性

2010-9-10 11:01 来源: 中国科学院
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  直接从脑电波中解码单词,这种设想似乎已经离我们不远。美国物理学家组织网、英国《每日电讯报》报道,在9月版的《神经工程杂志》上,美国犹他州立大学的研究人员描述了从大脑信号解码单词的可行性。他们在一名志愿者大脑上放置了微电极阵列,通过区分脑电波的不同,可以将一些单词在计算机上转换为口语单词,研究人员表示,该技术或能让无法说话的人与他人“说话”。

  该项研究由美国国家卫生研究院、国防部高级研究计划署、犹他州立大学研究基金会和美国国家科学基金会共同资助,一名癫痫病人志愿配合。志愿者之前已经做过一次开颅手术,医生在其大脑中放置了较大的传统电极来定位癫痫发作源区。

  实验中,研究人员使用了两个4×4的微电皮质造影阵列,每个电极间隔一毫米,分别放置在大脑的两个语言中枢:一个是面部运动皮质区,它控制嘴唇、舌头、脸部等基本语言肌的运动;另一个是威尼克区,它和语言综合理解有关。

  实验连续进行了4天,每天让志愿者在一个小时内重复10个单词:是、不、热、冷、饿、渴、你好、再见、更多和更少。每个单词被重复31次到96次不等,取决于病人是否感到疲惫。微电极阵在此期间记录大脑的信号。

  研究人员发现,每个单词会产生不同的脑信号。他们通过分析每个单词神经信号的强度变化和频率差异,找出了不同单词的脑信号形式。

  在对两个单词进行区分时,如果使用来自面部运动皮质区的脑信号,其准确率最高可达85%;而使用威尼克区脑信号,准确率下降到76%。把两个区的数据结合起来并不能提高准确率,这说明威尼克脑区的信号不能增加面部运动皮质区的信号。

  另一项发现是,志愿者重复单词时,面部运动皮质区最活跃,而威尼克区最不活跃。当志愿者完成任务接受道谢时,威尼克区则活跃起来。格瑞杰说,这表明威尼克区与更高层次的语言理解功能有关,而面部运动皮质区仅仅控制肌肉帮助发声。

  格瑞杰说,这意味着我们的研究是有效的,我们现在要使它更加精确。下一步,我们计划使用更大的11×11的微电极阵列,来获得更多的脑信号数据,以识别出更多的单词,达到更高的准确性。

  格瑞杰说,因瘫痪而无法说话的病人需要和人沟通,他们经常试图以任何动作来和人们“说话”,比如眨眼或轻微地动一下手,或艰难地吐出一个单词或字母等。现在,我们可以只通过脑信号,分析出口语单词。这种设备能在病人身上长期使用,但还需要更多改进,包括在大脑上放置电极等。也许再过几年,我们就能用它来追踪那些无法说话的“自闭综合征”患者的想法。