新型脑机接口将手写想法转化为文本供瘫痪患者使用

科学家们已经开发出一种脑机接口（BCI）能够成功识别与手写单个字母相关的大脑活动，并利用这些活动在屏幕上生成文本。他们在期刊上描述了他们的工作自然研究作者透露，该系统在一位瘫痪患者身上进行了测试，这位患者只需想象自己是手写这创下了脑机接口打字速度的世界新纪录。

研究参与者是一名 65 岁的男子，2007 年脊髓受伤后颈部以下瘫痪。十年后，他的大脑中负责协调运动的运动皮层被植入了两个电极。使用这个系统，他能够通过可视化移动光标和点击屏幕上显示的字母所需的手部动作，每分钟输入 40 个字符。

这在当时是任何 BCI 所能达到的最快打字速度，但最新研究的结果却使这一记录提高了一倍多。

资深研究作者杰米·亨德森在一篇论文中表示：“这种方法可以让瘫痪者以几乎与同龄健全成年人在智能手机上打字的速度相当的速度撰写句子。”陈述“目标是恢复沟通能力通过文本”。

尽管测试对象无法真正移动手，但他们被要求想象自己拿着笔记本和笔，并集中精力书写单个字母。与这些动作相关的大脑活动被电极捕捉并输入算法，然后算法就能学习与字母表中每个字母相关的特定神经特征。

虽然解读这种精细动作背后的大脑活动听起来比解读与直线移动光标等基本动作相关的活动更具挑战性，但研究人员报告称，事实恰恰相反。

“我们已经了解到，与以稳定速度沿直线移动光标等简单有意动作相比，涉及改变速度和弯曲轨迹的复杂有意动作（如手写）可以更容易、更快速地被我们正在使用的人工智能算法解读，”主要研究作者弗朗西斯·威利特 (Francis Willett) 说。

这是因为每个字母都会引发一种高度独特的神经活动模式，使它们很容易区分。正如威利特所解释的那样，“字母彼此不同，因此更容易区分。”

在学会识别与每个字母相关的大脑活动后，BCI 能够在受试者想象这些字符后大约半秒内将这些字符显示在屏幕上。最初，该系统的准确率为 94.1%，但后来研究人员添加了自动更正功能（类似于大多数智能手机上安装的功能），准确率提高到了 99.1%。

本周 IFLSCIENCE

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