新型神经植入物可将大脑活动翻译成两种语言

现在，多个大脑植入物可以将用户的想法翻译成文字，但新设备是首款可以处理两种语言的设备。它不仅能让瘫痪男子用西班牙语和英语交谈，还可能让我们深入了解人类语言处理的本质。

这项突破性的双语植入物由加州大学旧金山分校的研究人员设计，并在 5 月 20 日发表在《自然生物医学工程》上的一项研究中进行了详细介绍。该团队的进展建立在他们 2021 年的开创性研究的基础上，当时神经科学家和工程师通过手术将电极植入男性大脑皮层以记录神经活动，然后将信息转换成计算机屏幕上的相应文本。

然而，当时病人的思维只能用英语表达。尽管他在中风后成年后才学会了英语，但他对自己的母语西班牙语更为熟悉和依恋。

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“一个人说什么语言实际上与他们的身份息息相关，”加州大学旧金山分校神经外科医生、研究合著者爱德华·张 (Edward Chang) 在其论文的随附声明中说道。“因此，我们的长期目标从来不是仅仅取代语言，而是恢复人与人之间的联系。”

此后，Chang 的团队开发了一个结合人工智能和预测模型的系统来解释神经假体数据。从那里，他们通过让患者尝试说大约 200 个单词来训练程序，同时电极传输每个相应的神经模式。一旦这些被记录下来，研究人员就进入双语阶段。

新系统由西班牙语和英语两个模块组成，每个模块都试图匹配各自语言中短语第一个单词的神经数据。每个模块的选择都伴随着一个准确率的估计——西班牙语模块可能计算出神经活动与“trabajo”（工作）匹配的概率为 50%，而英语模块则评估出与“they”匹配的概率为 80%。

但从那时起，人工智能程序改变了策略。模块不再重复第一个神经匹配步骤，而是根据概率预测后续单词。一旦完成英语和西班牙语句子的估计，系统就会显示总体概率较高的短语。

在他们的研究结束时，新的人工智能模块准确率达到 88%，而最终的句子选择准确率达到 75%。经过额外的练习，他们的病人甚至可以使用植入物的升级功能与研究人员进行自发对话。

这些额外的数据似乎与之前的神经科学研究相矛盾，这些研究表明，不同的大脑区域会根据特定的语言而激活。然而，在这种情况下，大部分特定区域的活动在西班牙语和英语中是重叠的。

还有证据表明，尽管该患者的成年后才学习第二语言，但他的神经活动在很大程度上反映了双语人士的神经活动。研究人员认为，这可能意味着语言具有一些共同的神经特征，在这种情况下，未来的植入翻译技术可能会更具普遍性。尽管目前只在一名患者身上研究了大脑植入技术的进步，但该团队希望扩大范围，让更多的参与者参与进来，并使用其他语言进行实验。