一个准确且快速校准的语音神经假体
Nicholas S Card1, Maitreyee Wairagkar1, Carrina Iacobacci1
1From the Departments of Neurological Surgery (N.S.C., M.W., C.I., X.H., T.S.-C., M.V.N., A.S., K.S., S.D.S., D.M.B.), Computer Science (X.H., M.V.N.), and Biomedical Engineering (T.S.-C., A.S.), University of California, Davis, Davis, and the Departments of Neurosurgery (D.R.D., E.Y.C., J.M.H.), Electrical Engineering (E.M.K.), and Computer Science (C.F.), the Wu Tsai Neurosciences Institute (E.M.K., J.M.H.), the Howard Hughes Medical Institute (F.R.W.), and Bio-X (J.M.H.), Stanford University, Stanford - both in California; the Departments of Radiology and Neuroscience, Washington University School of Medicine, Saint Louis (M.F.G.); the School of Engineering and Carney Institute for Brain Sciences, Brown University (L.R.H.), and the Center for Neurorestoration and Neurotechnology, Department of Veterans Affairs Office of Rehabilitation Research and Development, VA Providence Healthcare (L.R.H.) - both in Providence, RI; and the Center for Neurotechnology and Neurorecovery, Department of Neurology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, Boston (L.R.H.).
一个新的脑电脑接口将语音尝试解码为文本,恢复患者的沟通. 这种语音神经假体实现了高准确度,并在经过最低限度的训练后实现了对话能力.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 辅助技术 辅助技术 辅助技术
背景情况:
- 大脑-计算机接口 (BCI) 通过将大脑活动转化为文本,为患者提供沟通途径.
- 由于广泛的培训需求和低于最佳的准确性,当前的BCI面临限制,这阻碍了广泛采用.
研究的目的:
- 评估皮质内语音神经假体在恢复患有肌缩侧面硬化症 (ALS) 患者的对话沟通方面的疗效.
- 在现实世界对话环境中使用BCI系统评估语音解码的准确性和速度.
主要方法:
- 微电极阵列的手术植入到45岁的男性参与者的左腹前中心,患有ALS和严重的性关节障碍.
- 记录256个皮质内电极以捕捉试图说话期间的神经活动.
- 解码皮质神经活动以生成文本,然后使用文本转化为语音软件来发音.
主要成果:
- 在30分钟的校准后,在使用的第一天 (手术后25天) 实现了50个词汇的高精度 (99.6%).
- 经过1.4小时的额外训练,该系统实现了90.2%的准确性,拥有125,000个单词的词汇.
- 在8.4个月内保持了97.5%的准确性,使对话通信能够在248小时内以每分钟约32个单词的速度进行对话.
结论:
- 皮层内语音神经假体可以有效地恢复ALS和严重脱节症患者的对话沟通.
- 该系统在短时间的培训后显示出高精度和可用性,显著提高了参与者的沟通能力.


