去年8月，凯西·哈雷尔(Casey Harrell)对她的母亲莱瓦娜·萨克森(Levana Saxon)重复了他对她的结婚誓言，这是他5岁的女儿记忆中听到的第一句话。房间里的大人们都哭了。
这一刻之所以成为可能，要归功于医学中最具挑战性的领域之一的一波创新:一旦发生事故或疾病，切断了大脑和身体的联系，就重新连接大脑和身体。虽然埃隆·马斯克(Elon Musk)的Neuralink公司在该领域获得了大部分关注和投资者的资金，但学术实验室和竞争对手的初创公司在修复这种断裂的纽带方面也取得了重大进展。
“我现在正在以一种非常实用的方式使用它，”46岁的哈雷尔说。他于2019年被诊断出患有肌萎缩性侧索硬化症，几年后失去了清晰说话的能力。“对我来说，这就是真实的生活，”他哽咽着描述着自己能够再次用自己的声音交流的那一天。
去年夏天，加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的研究人员将256个微小电极植入他的大脑，进行了近5个小时的手术。虽然这种被称为脑机接口的技术通常旨在恢复运动，但哈雷尔在《新英格兰医学杂志》(New England Journal Of Medicine)上详细描述的讲话能力的改善，突显了其更广阔的前景。
随着突破揭示神经系统用来控制嘴唇、下巴、舌头和喉部的复杂信号，以及人工智能的进步使其能够解码这些信号以恢复交流，创业公司正在竞相关注。就像替换缺失肢体的假肢一样，该领域对这种设备也有自己的术语:语音神经假肢。
一开始，“鉴于语言的复杂性，恢复语言的想法似乎是不可能实现的，”加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)神经外科主任爱德华·张(Edward Chang)在一篇随该研究发表的社论中写道。“在过去的十年里，语音神经假肢的概念已经从科幻小说变成了现实。”
现在还早呢。这项技术既昂贵又笨重，需要哈雷尔家里的电脑。它很慢，帮助他以每分钟33个单词的速度说话，远远低于自然语言每分钟160个单词的速度。长期性能仍不得而知:荷兰研究人员在同一版杂志上详细描述了一名因ALS而严重瘫痪的女性使用了7年的类似设备的缓慢退化。
神经细胞破坏
哈雷尔在女儿出生后不久得知自己患上了肌萎缩性侧索硬化症，也被称为卢·格里克氏症。这种疾病会破坏大脑和脊髓中的神经细胞，使患者无法控制自己的肌肉。他的自然语言在未经训练的人听起来就像咕哝或咿呀学语，即使他的思维仍然很敏锐。
然而现在他很容易被理解。他大脑中的电极跟踪他的神经元的放电，以预测他想说什么，然后一个语音发生器使用他在als之前的声音的数字重建版本为他说话——让所有参与其中的人都很高兴。
这项技术非但没有让他觉得自己是个半机械人，反而增强了他与人类的联系。朋友之间的对话在一年前是不可能的。他和妻子的讨论比单纯的交易更深入。植入物给了他正常的感觉。
“像我这样的人不会经常有这种感觉，”他说。
电连接
包括Neuralink、Paradromics公司、Synchron公司和Precision Neuroscience公司在内的公司都在研究类似的技术。今年早些时候，Neuralink的设备首次被植入一名截瘫男子的体内，他称其结果令人兴奋。Synchron已经在几个病人身上植入了植入物，尽管它们没有那么多电极。
哈雷尔的电极位于他的中央前回，这是一条与语言有关的通路，它大致在大脑顶部的耳朵到耳朵之间运行。2023年7月，在一位亲戚在加州大学戴维斯分校听说这项技术几周后，他们在5个小时的手术中植入了这些芯片，当时研究人员正在那里寻找他们的第一位病人。
“一方面，你不想急于做脑部手术，”哈雷尔今年5月在家中接受采访时说。“另一方面，当你患有这种疾病时，你能接受的风险水平肯定会更高。”
使用轮椅的哈勒尔缺乏操纵传统鼠标的马达控制。手术前，他用头部鼠标敲出文本和电子邮件，现在他可以借助该设备编写文本和电子邮件。
加州大学戴维斯分校的神经外科医生大卫·布兰德曼(David Brandman)植入了这个装置，他说:“这让他可以在想说的时候说他想说的话。”“这是一个不同的层面。”
跟踪运动
随着俏皮话和观察的流动，BCI似乎正在读懂哈雷尔的想法。但根据布兰德曼和他的神经科学家同事谢尔盖·斯塔维斯基(Sergey Stavisky)的说法，事实并非如此。他们共同管理着加州大学戴维斯分校的神经修复实验室。
相反，它追踪的是与他想说的话相关的尝试动作。当大脑试图激活舌头、喉部和喉咙的肌肉时，植入的电极接收到这些信息，而这些指令由于哈雷尔的神经元死于渐冻症而被搁置了。
这些信号由他在奥克兰公寓里运行的四台电脑处理和解码，加州大学戴维斯分校神经外科博士后学者、该研究的主要作者尼古拉斯·卡德(Nicholas Card)说，这台电脑可能会随着时间的推移而缩小。
一个循环神经网络首先预测他试图说出的音素或声音单位的概率。一个初步的语言模型将这些声音单元组装成可能的单词和短语，然后第二个更精细的语言模型制作最可能的单词集。在一个短语被解码后，哈雷尔可以用自己的声音播放音频版本。
它并不总是完美地工作:当彭博记者在那里时，它错误地显示了“肮脏”而不是“书呆子”。在这种情况下，Harrell可以使用Tobii AB公司生产的便携式眼动仪，激活屏幕上的一个按钮，让它再试一次。
提高准确性
这项技术的初级版本可以追溯到2004年，马特·内格尔被植入马萨诸塞州一名男子的大脑，他在一次刺伤中瘫痪。虽然从那以后的许多创新都集中在速度上，但哈雷尔的设备的真正突破在于准确性。
经过不到两个小时的训练，BCI的准确率达到了90%，其中大部分训练是在12.5万个单词的词汇上进行的。几天之内，这一比例就升至95%，后来又达到97%。
尽管解码速度较慢，但这足以让他在家参与对话，并帮助他的雇主——澳大利亚非营利组织“日出计划”(Sunrise Project)制定战略。他致力于应对气候变化的项目，包括针对金融机构的项目。
该技术的商业潜力受到当前患者人数少和成本高的限制。但这种情况可能会改变，投资者正在关注。
红杉资本(Sequoia Capital)的风险投资家康斯坦丁·布勒(Konstantine Buhler)称赞加州大学戴维斯分校的研究“令人印象深刻”，他说:“我们一直在跟踪研究的进展，尤其是在大学里。”“学术机构在资助科学研究方面处于有利地位，而当一项技术从‘研究’过渡到‘开发’时，风险资本是最有帮助的。”
哈雷尔的设备的一个突出之处是:经过训练，他的妻子可以自己操作。这与许多植入物形成对比，这些植入物需要有执照的医务人员操作，而且主要在实验室使用。
到目前为止，他是唯一一个接受加州大学戴维斯分校技术的病人，该技术通过头顶的连接器插入。这使他容易感染，对于那些第一次看到神经和大脑并置的人来说，这可能会让他感到不安。哈勒尔说这些都不重要。
“像我这样的人没有时间等待完美的产品，”他说。“现在对我来说还是足够好了。——彭博社
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