凯西·哈雷尔的大脑里植入了一组电极,已经快三年了——差不多相当于我们大多数人花在找钥匙上的时间总和。哈雷尔患有肌萎缩侧索硬化症(ALS),全身瘫痪,他于2023年首次使用脑机接口(BCI)在研究团队的帮助下“说出”句子。

从那以后,哈雷尔已经积累了数千小时的使用时间,让他成为科技界那种“上周刚出的游戏,他已经玩了1万小时”的朋友。一旦护理人员帮他“插上电”,他基本能独立使用设备。他的团队还添加了新功能,哈雷尔也用这个设备上网冲浪、完成工作——因为就算脑子里插着电极,你也逃不开邮件。

“患有ALS这样的疾病,人们认为你应该梦想破灭。但我没有,”哈雷尔告诉《麻省理工科技评论》,“这些功能中的任何一个都堪称天赐之物。而拥有所有这些,甚至更多,真是革命性的。”

在设备植入后的前22.6个月里,哈雷尔在没有研究人员在场的情况下,在家使用了超过3800小时,团队今天在《自然·医学》杂志上报告。“他是语音脑机接口的第一位高级用户,”团队成员、加州大学戴维斯分校的神经工程师谢尔盖·斯塔维斯基说。终于,有人可以诚实地宣称自己整天都插在电脑上。

三年前,哈雷尔将自己的大脑托付给了加州大学戴维斯分校神经外科副教授大卫·布兰德曼及其同事。当时45岁的哈雷尔已被诊断出患有ALS,这种退行性疾病会剥夺人的肌肉功能。

哈雷尔依赖他人控制轮椅、穿衣和喂食。他说话困难,人们很难理解他在说什么。然后布兰德曼和他的同事问他是否愿意试用一种可能帮助他交流的脑植入物。“这个行业正处于变革的前夜,我想成为其中一部分,”哈雷尔说。他同意了。

2023年7月,在一次长达五小时的手术中,医生在他的大脑中植入了四组电极阵列,每组64个电极。每对阵列连接到一个“基座”连接点——在他的颅骨外部创建了两个对接点,用于将电极连接到计算机。这就像头上有个USB接口,只是风险高得多。

团队长期致力于开发解码大脑活动为语音的算法。他们的系统通过记录来自言语运动皮层(负责产生说话动作的大脑区域)的活动来工作。

“美式英语的所有声音由39个音素组成,”加州大学戴维斯分校的神经工程师、团队成员尼古拉斯·卡德说。映射与每个音素产生相关的神经活动,可以让团队创建个性化的语音解码器和能够“说出”这些单词的软件。“我们首先从大脑数据到音素,然后从音素到单词,”他说。

手术后大约一个月,他们开始使用该设备。团队在第一天就让哈雷尔的语音解码器工作了,卡德说。在那八月的某天,哈雷尔用设备以50个单词的词汇量说话,99.6%的单词符合他的意图。后来词汇量扩展到12.5万个单词,准确率97.5%。这意味着他现在拥有与一个中等阅读量的青少年大致相当的词汇量,但标点符号用得好多了。

当时,还不清楚设备能持续多久。脑机接口还很新——没有多少人长期植入过。例如,疤痕组织可能在大脑中的电极周围形成,干扰它们拾取神经活动的能力。但