对于全球数百万因脑损伤或神经系统疾病而失去说话或沟通能力的人来说，传统的解决方案往往依赖于侵入性脑植入。这些设备可以将大脑信号转化为文字或动作，但需要进行有风险的手术，并可能导致感染或脑损伤等威胁。

然而，一项新的研究揭示了一种突破性的替代方案：无需手术即可将人类思维解码为书面句子。科学家们利用先进的人工智能（AI）开发了一种名为Brain2Qwerty的非侵入性方法。这项技术可以从颅外读取大脑信号，并将其转化为书面语言，从而有可能改变那些无法说话或移动的人的交流方式。

弥合沟通鸿沟

每年，许多患者因中风、肌萎缩侧索硬化症（ALS）或严重瘫痪等疾病而丧失说话能力。脑机接口（BCI）可以通过捕获大脑信号并将其转化为口语或书面语言来恢复这种能力。然而，目前的BCI通常依赖于直接植入大脑的电极，这使得它们既有风险又难以推广。

尽管这些侵入性BCI取得了令人瞩目的成果，但它们也带来了重大的健康风险。研究表明，它们可能导致感染或脑出血。此外，这些植入物通常会随着时间的推移而退化，导致重复手术或有限的长期使用。

基于脑电图（EEG）的非侵入性BCI可以通过头皮测量大脑活动。虽然更安全，但脑电图也有其局限性，主要是由于其信号强度较弱。患者必须非常集中注意力或反复想象身体动作，导致准确性有限。

Brain2Qwerty：人工智能“读心术”

研究人员利用脑磁图（MEG）解决了这些挑战。这种方法记录了大脑活动产生的磁场，并提供了比脑电图更清晰的信号。通过将脑磁图与人工智能相结合，科学家们创建了Brain2Qwerty，这是一种创新的AI工具，能够解释大脑活动以预测输入的句子。

为了测试这种方法，35名健康的志愿者参与了研究，他们短暂地看到了构成句子的字母。在记住句子后，他们在键盘上输入句子，同时使用脑磁图记录他们的大脑活动。然后，研究人员训练Brain2Qwerty将大脑模式与输入的字母相匹配。

结果令人印象深刻：Brain2Qwerty平均准确地解码了参与者大脑信号中68%的字符。虽然并不完美，但这远远超过了传统的基于脑电图的方法。事实上，在类似条件下，基于脑电图的解码仅实现了33%的准确率。

有趣的是，Brain2Qwerty犯的错误揭示了更深层次的见解。错误通常涉及QWERTY键盘上彼此相邻的字母，例如混淆“k”和“l”。这表明该模型不仅解码了抽象的语言信号，还解码了与打字动作相关的运动指令。

理解大脑的语言

除了解码句子，科学家们还探索了大脑如何产生语言。通过每秒捕获1000次大脑活动快照，他们观察到想法变成字母和单词的确切时刻。研究人员发现，大脑将字母和单词区分开来，使用动态神经代码来防止混淆或重叠。

一位研究人员解释说：“在每个单词产生之前，神经活动都表现为上下文、单词、音节和字母级别表征的依次上升和下降。”

这意味着大脑将语言精心组织成清晰的顺序阶段，从广泛的想法到具体的动作。这类似于计算机处理数据的方式，逐步构建信息以确保清晰和准确。

前景光明，挑战犹存

虽然Brain2Qwerty标志着非侵入性BCI向前迈出了一大步，但研究人员承认仍然存在障碍。目前，脑磁图需要专门的磁屏蔽室，受试者必须完全静止，这使得它在日常生活中并不实用。此外，这项技术仅在健康个体身上进行了测试；未来的研究必须包括患有实际沟通障碍的患者。

尽管如此，研究团队仍然乐观。“总的来说，这些发现提供了人类大脑中协调语言产生的神经动力学的精确计算分解，”研究人员指出。他们认为这种方法很快就能为那些因受伤或疾病而失去声音的人提供实用的沟通工具。

通过合作促进人工智能发展

这项突破性的研究成果来自顶尖人工智能科学家和神经科学家的合作，强调了开放科学的重要性。通过公开分享他们的模型和发现，研究人员希望加速医疗保健领域的发现和实际应用。

最近，类似的人工智能驱动方法已成功应用于其他医学领域。例如，人工智能模型已帮助识别未出生婴儿的心脏缺陷，并改进了内窥镜视频的分析。这突显了人工智能在解决复杂医学挑战中的作用日益增强。

为了支持正在进行的研究，最近宣布捐赠220万美元以扩大这些研究。此类资金将帮助科学家探索使Brain2Qwerty在实验室条件之外实用的方法，从而更接近现实世界的解决方案。

无需手术，改变生活

最终，这项研究为数百万遭受沟通障碍的人带来了希望。虽然侵入性植入仍然存在风险且受到限制，但像Brain2Qwerty这样的技术可能很快就能提供安全有效的替代方案。通过将大脑信号转化为清晰易懂的语言，这种非侵入性人工智能模型使科学更接近于安全和广泛地恢复言语。

研究人员得出结论，他们的工作才刚刚开始。在将这项技术广泛应用之前，仍有许多挑战需要解决。然而，让那些失去声音的人重新发声的希望激励着持续的创新。

通过持续的研究，人工智能驱动的非侵入性脑机接口可能很快就会带来改变生活的益处，将无声的心灵再次与世界连接起来。