【刘健医生说心脏】AI，让中风失语患者“开口说话”

当脑血管堵塞或破裂，就会引起脑梗死或者脑出血，这两类急症在医学上合称脑卒中，大众也称之为“中风”。由于大脑受损，患者中风后可能出现语言功能障碍，也就是“失语症”。

失语症患者虽然意识清晰、精神正常，而且发音和构音器官没有病变，但由于脑部病变使其缺乏或丧失理解和语言运用能力，表现为完全不能说话，或者只能讲单字、单词，又或者不能理解，胡言乱语，答非所问。

目前，中风后失语多采取康复训练，但对于完全性失语治疗效果较差。不过，日前在全球顶级医学期刊《自然》（Nature）发表的一项研究[1]，为中风失语者带来希望。

这项研究由加州大学旧金山分校神经外科团队完成，目标是帮助由于中风、脑瘫和肌萎缩性脊髓侧索硬化症等疾病而无法说话的人，可以通过人工智能（AI）模拟进行实时对话，并且传达语调、抑扬和喜悦、愤怒等情绪。

这项研究的受试者是48岁的约翰逊女士，她在18年前由于脑干中风瘫痪，完全丧失了语言表达能力。

研究团队为她研发出一种植入式的脑机接口，这种接口通过在脑部植入数十个微型电极，解码大脑产生的电信号，通过AI算法将脑电信号转化为文字和音频语音。在实验中，约翰逊女士只需要在脑海中思考语言，植入电极就可以捕捉到相关语言中枢的活动电信号，并输出为完整流畅的语句。

这已经不是该研究团队的首次尝试，两年前，他们就使用简单的植入物和算法生成了50基本单词，比如“你好”和“饿了”等简单词语，让一位瘫痪的男士在思考语音后，在计算机上以文本形式显示出来。

而在这次研究中，为约翰逊女士植入的电极更多，可以检测来自与口腔、嘴唇、下巴、舌头和喉部相关的感觉和运动过程的大脑信号，在这项研究中，约翰逊女士使用植入装置时，语音合成速率可达到每分钟78个词，更接近正常语速（160词/分钟），而且语音表达也更为准确。

更令人惊喜的是，为了让语音交流更自然，科研团队还创建了一个类似约翰逊本人的数字化身，能够实时模拟她的面部表情，包括下巴张开和闭合、嘴唇撅起和抿紧、舌头上翘和下垂等动作，以及快乐、悲伤和惊讶的面部表情。现在，当约翰逊尝试说话时，数字化身就会呈现动作，并说出她想说的话。

划重点

虽然这里介绍得很简单，但是，从电极植入捕获大脑信号，再应用人工智能深度学习，从这些大脑信号中预测发音、语音和口腔动作，最终将这些预测转化为文本、合成语音和虚拟化身的动作，整个过程都需要很多高精尖的技术支持，在研究过程中，也遇到了很多难题和困境。在研究团队的努力下，才呈现出目前的成果。

这项研究为中风后不能言语的患者提供了重新说话的希望，虽然人机接口技术和AI还存在许多难题，比如植入物可能引发感染、信号解码准确率有待提高、AI数据安全等。但这项技术让我们看到了科技进步的力量，它正在一步步扩展人类自身可以到达的边界，让更多因疾病陷入绝望的人能重拾希望。