科學創舉 癱瘓者用「想」的說話 腦部電極轉譯語言

舊金山加大的華裔醫師張復倫正在為病人進行腦部手術。(美聯社)

20歲因車禍嚴重中風癱瘓患者潘丘(Pancho)，在失去語言能力18年後，因為一項由華裔專家領軍的畫時代科學創舉，終於得以「用想的就能『說』出話來」！

華裔張復倫領導研究

紐約時報報導，由舊金山加州大學(UCSF)神經外科主任張復倫(Edward Chang)率領、深具里程碑意義的「語言神經科技輔具」(speech neuroprosthesis)研究計畫成果，15日在「新英格蘭醫學期刊」(NEJM)發表。此研究在患者大腦語言區植入128個電極，即時擷取大腦控制說話功能肌肉發出的信號，利用人工智慧技術直接在電腦轉譯成語言文字，代替患者「說話」。

來源：UC San Francisco (UCSF)

張復倫表示，「這是醫界首次將癱瘓無法說話病患的腦部活動，直接解碼出完整文字。結果顯示，利用腦部自然語言機制恢復溝通能力，大有可為。」他表示，此研究是為了「恢復個人的說話」，幫助眾多因病失去語言能力的患者；未來或許還能「傳遞出人們的想法」。

受試者：改變人生的體驗

研究人員表示，潘丘利用這套系統首度說出的可識別句子是：「我的家人在外面。」

未參與研究的奧勒岡健康與科學大學(Oregon Health & Science University)神經病學及兒科教授弗里德-奧肯(Melanie Fried-Oken) 指出，「這項研究成果，比我們想像的還要走得更遠；將大腦語言運動區的信號破譯為語音，深具開創性。」

舊金山加大華裔醫師張復倫(右)領導的團隊正在研究，如何藉電腦的幫助讓癱瘓者與外界溝通。(美聯社)

現年38歲、不願透露真名的潘丘，在三年前同意與研究人員合作。他以數周時間接受紐約時報電郵採訪，以多年慣用的頭控滑鼠逐鍵輸入文字回信道，以大腦植入物來識別說話是「改變人生的體驗」，「醫生以前總是告訴我，我好轉的機會是零。」潘丘用頭控滑鼠逐鍵輸入，每分鐘只能輸入大約五個正確單詞。

研究團隊在潘丘頭部植入由128個電極組成的長方形片，偵測與語言相關的感覺與動作信號；在81周共50次測試中，潘丘嘗試說出他協助建議的50個常用字，包括「餓」、「音樂」和「電腦」等；人工智慧(AI)系統成功識別電極傳送出的訊號，在電腦螢幕呈現他打算說的字句，如「我的護士就在外面」和「請拿我的眼鏡來」等。

AI系統轉譯 正確率近五成

這套AI系統由博士後工程師摩西斯(David Moses)、研究生莫茨格(Sean Metzger)與潔西．劉(Jessie R. Liu)共同研發。摩西斯表示，「AI系統將控制聲道(vocal tract)運作的腦部活動，直接譯成單字與句子。」

研究過程中，潘丘先後嘗試說出單字約9000次，AI系統轉譯正確率近五成；如果讓他透過一種自動校正語言預測系統(autocorrect language-prediction system)說出螢幕上呈現的句子時，正確率更高：句中單字正確率近七成五，全句正確率逾五成。

無法與人交流 曾感到悲慘

美國每年有數千人像潘丘一樣，因受傷或疾病而失去語言能力，其中包括患有腦損傷或肌萎縮側索硬化症 (ALS，漸凍症) 或腦癱等疾病患者。

潘丘以電郵向紐約時報表示，「無法與任何人交流，無法進行正常對話表達自己，人生很悲慘，」如今參與這項研究，「很像獲得再度開口說話的機會。」

這套系統目前可讓潘丘每分鐘表達15至18個字，未來可望提高處理效率，但計畫主持人張復倫不確定能否達到正常人對話約每分鐘150字的速度。