系统将想象的笔迹转化为文本

科技的进步使失去行动或说话能力的人能够再次进行交流。脑机接口(bci)可以实现大脑和外部计算机之间的直接通信。脑机接口解码神经活动并将其转化为命令以实现用户的目标。使用脑机接口技术，瘫痪的人可以通过大脑活动控制机械臂或用电脑光标打字。

然而，使用bci的点击键入可能是一个缓慢的过程，使其使用效率低下。研究人员正在寻找加快脑机接口通信速度的新方法。关注用于快速精细动作(如书写)的大脑信号可能会加快这一过程。由斯坦福大学的弗朗西斯·威利特博士和克里希纳·谢诺伊博士领导的一个团队开发了一种脑机接口，可以解码手写动作的想法，并将其实时翻译成文本。他们用一个因脊髓损伤而瘫痪的人来评估该系统的速度和准确性。

这项研究的部分资金来自于美国国立卫生研究院的BRAIN计划，国家神经疾病和中风研究所(NINDS)和国家耳聋和其他交流障碍研究所(NIDCD)。研究结果发表于自然2021年5月12日。

研究人员要求参与者试着像他的手没有瘫痪一样写字。他被要求想象自己拿着一支笔，写在一张纸上。然后，他想象着复制屏幕上显示的单个字母，以及空格和句号的符号。

植入大脑的电极记录了参与者的运动皮层(大脑中控制精细运动的区域)发出的信号。即使一个人因脊髓损伤而瘫痪，他们的运动皮层仍在工作，并为预期的运动产生神经信号。电极记录了大约200个神经元的大脑活动，这些神经元对每个字符的“书写”做出了集体反应。

然后，这些大脑信号被用来训练机器学习计算机算法，以识别代表单个字母的神经模式。经过一系列的训练，该系统允许参与者组成新句子，计算机实时显示字母。

手写BCI系统是对现有BCI的显著改进，现有BCI通过移动光标在屏幕上“键入”单词。使用新系统，参与者能够以每分钟90个字符的速度造句并与他人交流，准确率为94%。这个速度与同龄的人在智能手机上打字相当。相比之下，“点击式”界面每分钟只能输入40个字符。

威利特解释说:“尝试写每个字母会在大脑中产生一种独特的活动模式，使计算机更容易以更高的准确性和速度识别所写的内容。”

“这项研究代表了脑机接口和机器学习技术发展的一个重要里程碑，它揭示了人类大脑如何控制像沟通这样复杂的过程，”美国国立卫生研究院大脑计划主任约翰·恩盖博士说。“这些知识为改善其他神经损伤和疾病患者的生活提供了重要的基础。”

虽然还处于初步阶段，但这项技术可以帮助那些失去读写能力的人。临床试验，叫做BrainGate2他继续测试这一技术和其他脑机接口技术。