科學家們開發出了腦植入裝置，可以解碼內心語言——識別兩個人心中默唸而沒有動嘴唇或發出聲音的詞語。
儘管這項技術仍處於早期階段——它被證明僅適用於少數單詞，而非短語或句子——但未來可能具有臨床應用。
類似的腦機介面（BCI）裝置，可以將大腦中的訊號轉化為文字，對於某些人來說，已經達到了每分鐘62-78個單詞的速度。但這些技術經過訓練，可以解讀至少部分發聲或模仿的言語。
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最新研究——於5月13日發表在《自然·人類行為》雜誌上——是首個透過即時記錄大腦中單個神經元的訊號來解碼完全在內心說出的詞語的研究。
瑞士日內瓦大學的神經工程師西爾維婭·馬爾凱索蒂說：“這可能是迄今為止在解碼想象語言方面最先進的研究。”
該研究的合著者，神經工程師莎拉·萬德爾特說：“這項技術對於那些不再能夠移動的人來說尤其有用，她在研究完成時就職於加州理工學院帕薩迪納分校。例如，我們可以想到像閉鎖綜合徵這樣的疾病。”
讀心術技術
研究人員將微小的電極陣列植入了兩名脊髓損傷患者的大腦中。他們將裝置放置在緣上回（SMG）中，這是大腦中先前未在言語解碼BCI中探索過的區域。
馬爾凱索蒂說，找出大腦中植入BCI的最佳位置是解碼內心語言的關鍵挑戰之一。作者決定測量SMG中神經元的活動，這是基於先前的研究表明，大腦的這一部分在無聲言語和諸如判斷單詞是否押韻的任務中是活躍的。
在參與者左側SMG中植入微電極陣列兩週後，研究人員開始收集資料。他們使用六個單詞（battlefield，cowboy，python，spoon，swimming 和 telephone）和兩個無意義的偽詞（nifzig 和 bindip）訓練了BCI。“這裡的重點是看看意義對於表徵是否是必要的，”萬德爾特說。
在三天的時間裡，團隊要求每位參與者想象說出螢幕上顯示的單詞，並對每個單詞重複此過程多次。然後，BCI將參與者的大腦活動測量結果與計算機模型相結合，以即時預測他們的內心語言。
對於第一位參與者，BCI捕獲了所有單詞的獨特神經訊號，並能夠以79%的準確率識別它們。但是，第二位參與者的解碼準確率僅為23%，他表現出對“spoon”和“swimming”的優先表徵，並且每個單詞的獨特活躍神經元較少。“緣上回中不同的子區域可能更多或更少地參與了這個過程，”萬德爾特說。
荷蘭馬斯特裡赫特大學的計算神經科學家克里斯蒂安·赫爾夫認為，這些結果可能突顯了人們處理內心語言的不同方式。“先前的研究表明，在執行想象任務和BCI控制能力方面存在不同的能力，”馬爾凱索蒂補充道。
作者還發現，在內心語言期間活躍的神經元中，有82-85%在參與者發聲說出單詞時也活躍。但是，有些神經元僅在內心語言期間活躍，或者對不同任務中的特定單詞的反應不同。
下一步
儘管這項研究代表了在解碼內心語言方面的重大進展，但臨床應用仍然遙遙無期，並且許多問題仍然沒有答案。
赫爾夫說：“內心語言的問題是我們不知道發生了什麼以及它是如何處理的。”例如，研究人員一直無法確定大腦是以語音方式（透過聲音）還是語義方式（透過意義）來表示內心語言。“我認為我們需要更大的詞彙量”來進行實驗，赫爾夫說。
馬爾凱索蒂還想知道這項技術是否可以推廣到已經失去說話能力的人，因為兩位研究參與者都能夠說話並且具有完整的大腦言語區域。“我認為這是未來可以解決的事情之一，”她說。
該團隊的下一步將是測試BCI是否可以區分字母表中的字母。“我們也許可以有一個內心語言拼寫器，這將真正幫助患者拼寫單詞，”萬德爾特說。
本文經許可轉載，並於2024年5月13日首次發表。