15多年前，一名年僅20歲的男子因大腦動脈破裂而突發嚴重中風。 這次事件導致他無法控制四肢或任何與言語相關的肌肉。 藉助一種依靠頭部運動來控制鍵盤的裝置，他每分鐘可以產生大約五個單詞，一次一個字元。 而正常人流利說話時的速度可達每分鐘 200 個單詞。
現在，他成為有史以來第一個透過計算機中介解碼大腦資訊來產生完整單詞的人。 連線到植入他大腦中的電極陣列的處理器接收這些資訊，並將它們翻譯成螢幕上顯示的單詞。 正如研究人員 7 月 14 日在《新英格蘭醫學雜誌》上報道的那樣，這位現年 30 多歲的男子使用了這種腦機介面 (BCI)，自中風以來首次在大腦之外產生完整單詞。 事實上，憑藉至少 50 個單詞的詞彙量，他甚至可以傳輸多達 1,000 個完整的句子。
早期幾代的神經修復裝置依賴於大腦向肢體或手部肌肉的通訊，以啟用鍵盤上的字母。 資訊繞過無反應的肌肉傳遞到處理器，處理器將它們翻譯成單字母按鍵。 與使用頭部運動一樣，單詞生成速度緩慢且乏味，通常每分鐘只能生成幾個單詞。 現在，研究人員已經解碼了控制言語的大腦訊號的起源，並建立了新的神經修復裝置，該裝置有助於生成完整單詞，從而提高了每分鐘單詞生成速率。
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“這是一個巨大的進步，是我們能夠邁出的眾多重要一步中的一步，”加州大學聖地亞哥分校電氣與計算機工程副教授維卡什·吉爾賈說，他沒有參與這項研究。 他說，關鍵的進步是“令人難以置信的概念驗證”，即一個已經十多年無法說話的人仍然可以產生語音訊號以用於這些介面。
“這不像一夜之間就能完成的事情，我們只是把它插上電源，”該研究的資深作者、加州大學舊金山分校神經外科主任愛德華·張說。 他和他的同事首先花了多年時間整理大腦如何控制與言語相關的肌肉，查明與英語字母表中每個母音和子音相關的訊息和運動。 當他們啟動 BCI 恢復手臂和聲音 (BRAVO) 研究以測試他們開發的 128 電極腦植入物時，第一位參與者是 20 歲時中風的男子，他化名為“Bravo-1”。
在研究的 81 周內，他完成了 50 次每次大約半小時的療程。 在療程中，研究人員會在螢幕上顯示目標單詞或句子。 當 Bravo-1 調動大腦傳送相關的語音訊號時，處理器透過植入的電極接收到這些訊號，並將它們的資訊傳輸到計算機。 該裝置的計算機端正確解碼 Bravo-1 的訊息的準確率為 74.5%（偶爾記錄到超過 90% 的準確率）——並且產生的平均速率約為每分鐘 15.2 個單詞。
當然，這遠不及一個快嘴青少年的流利程度。 吉爾賈說，要實現更好的效能和準確的訊息解碼，需要結合透過上肢發出訊號的裝置的高精度，以及“語音訊號存在並且可以被利用的關鍵演示”。
張說，對於他的團隊來說，接下來的步驟是看看“這在更多人身上是更好、更差還是相同”，同時研究人員還使用更大的詞彙量來訓練解碼大腦輸出的機器。 他說，詞彙量已經擴充套件到超出本研究報告的 50 個單詞，“看到事物以這種方式增長令人興奮。”
當被問及 Bravo-1 對他迄今為止所取得的成功有何反應時，張說，“我認為他真的很興奮和激動，而這真的只是一個開始。”