撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

腦機接口（BCI）系統(tǒng)能夠?qū)⒋竽X信號轉(zhuǎn)化為文本或音頻，已成為幫助癱瘓或肌肉控制受限者恢復(fù)言語能力的有前景的新工具。大多數(shù)腦機接口設(shè)備需要使用者嘗試大聲說話，這可能會讓他們感到疲憊和不適。

而最近，有研究開發(fā)出了首個用于解碼“內(nèi)部言語”（Internal speech）的腦機接口 ，該腦機接口依賴于大腦中與語言密切相關(guān)的大腦緣上回（Supramarginal Gyrus）信號。內(nèi)部言語是指個體在腦海中無聲進行的語言活動，例如默讀、自我對話或計劃說話時的心理語言過程。

然而，這種腦機接口存在著一種風(fēng)險——可能會意外解碼出使用者本不打算說出來的言語。

而現(xiàn)在，來自斯坦福大學(xué)的研究人員解決了這一風(fēng)險——他們開發(fā)了一種帶有密碼保護的用于解碼內(nèi)部言語的腦機接口，只有當(dāng)使用者想到預(yù)先設(shè)定的密碼時，該腦機接口才能發(fā)揮作用。這項研究代表著能夠準(zhǔn)確解碼內(nèi)部言語的腦機接口的重大突破，而且還提供了一種簡單直接的方法來保護使用者的隱私，推動了其實際應(yīng)用。

該研究于 2025 年 8 月 14 日發(fā)表在了國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Cell上，論文題為：Inner speech in motor cortex and implications for speech neuroprostheses 。論文通訊作者為斯坦福大學(xué)的Erin M. Kunz。

這種腦機接口（BCI）能夠近乎實時地解碼那些難以清晰發(fā)音的人大腦中所想象的話語，解讀準(zhǔn)確率高達 74%，此外，該腦機接口具有密碼保護，只有使用者先想到預(yù)設(shè)的關(guān)鍵詞密碼，才會開始解碼，從而確保了不會意外翻譯出使用者希望保密的話語。

首先，研究團隊分析了通過植入四名參與者的運動皮層（負(fù)責(zé)自主運動的大腦區(qū)域）的微電極所收集到的大腦信號。這四名參與者說話都有困難，其中一人因中風(fēng)，另外三人因運動神經(jīng)元疾病所致。研究團隊指示參與者要么嘗試說出一組單詞，要么想象說出這些單詞。

微電極記錄的參與者大腦活動顯示，嘗試發(fā)聲和內(nèi)部言語起源于大腦的同一區(qū)域，并產(chǎn)生了相似的神經(jīng)信號，只是內(nèi)部言語相關(guān)的信號較弱。

接下來，研究團隊利用這些數(shù)據(jù)訓(xùn)練了一個人工智能（AI）模型，以識別神經(jīng)記錄中的音素（即語音的最小單位）。他們使用語言模型將這些音素實時拼接成單詞和句子，詞匯量達125000個單詞。

研究團隊讓兩名參與者在腦海中想象特定的一組短語，測試結(jié)果顯示，該腦機接口設(shè)備正確解讀了他們腦海中想象的74%的語句，這一準(zhǔn)確率與該團隊早期開發(fā)的針對嘗試發(fā)聲的腦機接口的識別準(zhǔn)確率相當(dāng)。

此外，參與者還被要求在屏幕上出現(xiàn)粉色矩形時，腦海中默數(shù) 1、2、3...結(jié)果顯示，該腦機接口能夠解碼出他們腦海中所想的數(shù)字，這表明該腦機接口能夠探測參與者的自發(fā)自我對話（即在無外部指令或刻意控制下自然產(chǎn)生的內(nèi)在言語活動）。

為應(yīng)對使用者本不打算說出來的言語被解碼的風(fēng)險，研究團隊在該腦機接口系統(tǒng)添加了一個密碼，只有當(dāng)參與者在腦海中想象密碼“Chitty-Chitty-Bang-Bang”（一部英文兒童小說的名字）時（識別準(zhǔn)確率超過 98%），腦機接口系統(tǒng)才開始解碼。

該研究的核心發(fā)現(xiàn)：

• 嘗試性言語、內(nèi)部言語和感知言語在運動皮層中具有共同的表征；

• 一種內(nèi)部言語腦機接口能夠解碼通用句子，且用戶體驗得到改善；

• 在諸如數(shù)數(shù)之類的認(rèn)知任務(wù)中，可以解讀出個人內(nèi)部言語的某些方面；

• 高保真度的解決方案能夠防止言語腦機接口解碼個人內(nèi)部言語。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00681-6