我国科学家突破汉语脑机接口技术 失语患者重获"新声"指日可待

语言丧失困境与现实需求 脑卒中、渐冻症、脑外伤等重大脑疾病每年夺去众多患者的语言表达能力。

这些患者往往意识清醒、思维完整,却因神经损伤而陷入"有口难言"的困境。

据统计,中国目前有近800万因各类脑疾病失去语言能力的患者,他们对恢复交流能力的渴望十分迫切。

然而,长期以来,国际脑机接口研究主要聚焦于英语、西班牙语等西方语言的解码,而对使用人数最多、语言结构差异巨大的汉语研究起步较晚、进展相对缓慢。

这一空白亟待填补。

汉语特性与技术突破 与英语的多音节、非声调特征不同,汉语是以单音节为主的声调语言。

英语需要解码海量词汇,而汉语则可通过约400个汉语音节与4个声调的组合,构建出覆盖日常需求的3500多个常用汉字。

这一独特的语言结构蕴含着被充分利用的优势。

研究团队正是基于这一认识,提出了以"音节+声调"为核心的中间解码单元策略。

相比音素,音节是更完整、更充分的发音单位,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。

这一策略省去了声母、韵母再组合的复杂中间步骤,大幅提升了解码效率。

技术实现与性能指标 在具体实现层面,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,对齐脑电信号与发音起始点,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优句子组合选择,最终实现实时汉语语句输出。

这一流程完成了从"脑电—音节—汉字—语句"的完整闭环。

研究数据表明,受试者经过9天的语言解码任务训练后,394个汉语音节的纯神经解码平均准确率达到71.2%,单音节解码延时仅为65毫秒,实时汉语语句解码速率达到49.6字每分钟。

这些指标表明该技术已具备实际应用的可行性。

应用拓展与能力增强 在此基础上,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。

患者可通过脑电解码驱动数字分身进行表达,可直接与人工智能大模型对话,也可将解码出的语言转化为控制指令,实时操控灵巧手完成抓握等精细动作。

这意味着语言脑机接口的功能已超越单纯的"说话"恢复,转向增强人本身能力的更广阔领域。

现实挑战与发展方向 面向临床应用,语言脑机接口依然面临重要挑战。

如何实现植入芯片的长期稳定性,在更长时间内保持高质量脑信号采集,降低组织的免疫反应,都需要进一步突破。

同时,汉语神经编码机制本身也需深入探索。

研究团队表示,下一步将优先利用最新研发的全无线全植入全功能脑机接口设备,开展长期植入实验,推进从实验室走向临床应用的转化进程。

从实验室到病房,从“能读懂一点”到“能实时交流”,汉语语言脑机接口迈出的这一步,既是技术突破,也是面向民生需求的回应。

越是接近临床应用,越需要以安全、可靠、可评估为底线,推动工程、医学与治理体系同向发力。

让更多失语患者获得重新表达的机会,不仅关乎科技高度,更关乎社会温度。