语言脑机接口技术突破：中文失语患者重拾“新声”

近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所宣布在语言脑机接口领域取得突破性进展。这一研究首次实现了脑机接口实时汉语解码和语句合成，为中文失语患者重拾语言能力带来了新希望。

研究团队开发出植入式高通量柔性脑机接口系统和汉语言实时神经网络解码算法。这项研究不仅为失语患者提供了新的沟通方式，也为脑机接口在多语言、多场景下的应用打开了新空间。

实现汉语实时解码的重大突破

语言是人与人之间沟通的主要形式。然而，脑卒中、渐冻症、脑外伤等重大脑疾病常让患者失去语言表达能力，陷入意识清醒却无法开口的困境。

“中国有近800万因各类脑疾病失去语言能力的患者，汉语解码对他们有着很大的意义和应用价值。”中科院上海微系统与信息技术研究所研究员周志涛表示，国际上多个顶尖科研团队在脑机接口英语解码上取得了多项突破性进展，但汉语解码由于起步较晚而进展相对缓慢。

“首次实现了汉语实时解码，以及实现了覆盖汉语几乎全部音节的全谱解码。”——周志涛

“音节+声调”解码策略

研究团队提出了以“音节+声调”为核心的中间解码单元。与音素相比，音节是更完整的发音单位，持续时间更长，神经表征更稳定，更有利于从脑电信号中提取区分特征。

在具体实现上，研究团队通过构建多级实时解码数据流，以50毫秒滑动窗口提取70Hz至170Hz的High-γ频段脑电信号，驱动双流解码器同步生成音节与声调的概率分布，进而融合语言模型进行最合适的句子组合选择，实现实时汉语语句输出。

研究显示，受试者经过9天的语言解码任务后，394个汉语音节的纯神经解码平均准确率达到71.2%，单音节解码延时65ms，实时汉语语句解码速率达到49.6字/分钟。

拓展“说话”的边界

研究团队进一步将语言脑机接口与人工智能、具身智能技术相融合，基于自主研发的通用型脑机操作系统，实现了多种全新交互方式。受试者可以通过脑电解码，驱动数字分身进行表达，甚至直接与人工智能大模型对话。

“语言解码在AI时代，已经不局限于单纯实现‘说话’。”周志涛认为，语言解码还可以增强人本身的能力，极大地拓展控制和交互的想象力和可能性。

面向未来的挑战与机遇

尽管取得了显著进展，语言脑机接口仍面临一些挑战。例如，如何长期稳定植入，以及在更长时间内保持高质量脑信号采集。此外，汉语神经编码机制本身也需进一步探索。

研究团队表示，下一步他们将优先考虑利用团队最新的全无线全植入全功能脑机接口设备，开展长期植入实验，实现实时静默解码，进一步提高实时解码速率和准确性。

这一突破不仅为中文失语患者提供了新的希望，也为未来脑机接口技术的广泛应用奠定了基础。