引領趨勢

人們常常因為意外造成肢體受傷，四肢傷殘有人工義肢等輔具可以使用，但是，如果是失去了聲音呢？美國加州大學舊金山分校 (UCSF) 的研究人員提出了一種獨特的「神經義肢」(neuroprosthesis) 裝置，幫助了一名癱瘓男子恢復了語言能力。這項革命性的研究發表在七月份的《New England Journal of Medicine》上。

這項研究，科學家先是在加州大學舊金山分校癲癇中心進行。試驗時，他們將電極置入五名受試者大腦中，其最初的目的原本是用來確認患者的癲癇發作源，以為神經外科手術做準備；這些患者被要求大聲朗讀幾百個句子，研究人員則使用電極來記錄和繪製大腦中心參與語言生成的活動。

接著，利用這些音訊紀錄，以及語言學原理，對聲道運動進行逆向工程，透過繪製每個參與者的大腦和聲帶活動圖，研究人員開發了兩個以神經網路為基礎的機器學習演算法：一個解碼器將說話時產生的大腦活動模式轉化為虛擬聲道的運動，一個合成器將這些聲道運動轉化為參與者聲音的合成近似值 (使機器發出的聲音與參與者的聲音相似)。

後來，研究團隊透過手術，將高密度電極陣列植入一名代號為 BRAVO-1* 的病患的語言皮質區域，並在數個月裡，進行了 48 次的療程、每次都試圖多次說出 50 個詞彙，藉此記錄了病患語言皮質區域超過 22 小時的神經活動。最後，該系統能夠以每分鐘多達 18 個單詞的速度從大腦活動中解碼，準確率高達 93%，中位數為 75%。經過多次嘗試後，該裝置成功地將來自他的大腦訊號以文字的形式，翻譯成了螢幕上的文字，使用了人工智慧 (AI) 演算法和自然語言模型的混合，他能夠再次用完整的句子進行交流。這項具有里程碑意義的概念驗證研究相當成功，該團隊現在將朝向嘗試增加詞彙量和呈現患者說話的速度努力。

* 補充：
1. 受試者 (代號: BRAVO-1)：36 歲，在 15 年前腦幹中風，一直生活在失語症和痙攣性四肢癱瘓中。他的頭部、頸部和四肢活動極為有限，過去透過使用連接在棒球帽上的指標在螢幕上戳字母來進行交流。

2. 什麼是「神經義肢」？
「神經義肢」指的是各種人工設備或系統，可用於幫助患有嚴重腦損傷或腦功能衰弱疾病的人，如帕金森氏症、多發性硬化症和肌萎縮側索硬化症 (ALS，或盧伽雷氏症)。該技術可以幫助他們恢復至少一部分的自理能力，並使他們能夠繼續進行日常生活活動。這些設備或系統可能包括輔助技術、功能性電刺激、肌電義肢、機器人技術、虛擬實境遊戲和腦刺激。

該技術的基本原理是使用人工方法來加強後天腦損傷造成的運動、感覺、認知、視覺、聽覺和交流方面的缺陷。神經調控是透過使用產生電流或磁力的顱外刺激裝置來啟動大腦的特定部位，或使用腦機介面和深層腦刺激器等植入式裝置來實現。

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資料來源：BioSpace、UCSF