脑机启侦 | 探测言语和运动交叉点以辨“内部声音”信号（9.17）

来自斯科尔科沃科技学院的俄罗斯研究人员对两名脑部植入电极的患者进行了脑活动研究，研究期间，患者完成了与语言和手写相关的任务。

研究介绍

这项研究的结果已发布在medRxiv预印本存储库中，这对于构建一套知识体系至关重要，该体系最终将能够开发出“读心”神经接口，这些接口能够识别用户的想法和未指定的意图，无需针对特定任务进行训练。

斯科尔科沃科技学院神经科学高级研究员、研究合著者尼古拉·西罗夫评论道：“在神经科学领域，我们过去常常是以一对一的方式将特定的脑功能与特定的脑区联系起来”。

“但在当下来看，某种潜在的多脑区网络在动态相互作用中支撑着某种功能，比如协调运动正是如此”。

他进一步指出：“一个令人兴奋的结论是：既然这种功能倾向于在大脑中分布，我们是否能在不知道答案的情况下，捕捉到其电活动并确定它打算做什么？”

这个问题是多模态神经接口概念的基础，这些脑芯片与大多数最先进的设备不同，它们并不针对某一特定功能。相反，多模态接口会根据脑活动来判断用户的意图性质，而不是仅寻找编码移动假肢意图的信号或与语言相关的信号。

斯科尔科沃科技学院的研究人员认为，脑机接口的未来需要采用这种方法，以增强功能到脑区复杂映射的理解。

研究意义

该研究选取了两名癫痫患者，他们在俄罗斯秋明联邦神经外科中心被植入了多个大脑电极。

手术由医生们进行指导，以精确定位癫痫发作的起始区域，这也是癫痫治疗的一部分。这意味着电极的位置选择并未考虑斯科尔科沃科技学院研究中手写和语言相关任务应激活的区域。

在第一项任务中，患者在平板电脑上手写数字，同时监测其脑活动。在第二项任务中，他们首先正常发音单词，然后默读相同的单词，最后仅凭想象给出单词答案，保证在这个过程中不移动舌头、嘴唇等。

研究团队发现，手写任务基本上是一项运动任务，无论电极放置位置如何，都能通过电极检测到其引起的反应，这与预期一致，即协调运动与大脑皮层（大脑最外层）的活动分布相关。一些脑区在参与说话或写字中的任何一种功能时都会表现出活动，这对于多模态接口研究来说是一个线索。

在语言相关任务中，正常发音和默读引起的电反应彼此非常接近。虽然“内心声音”信号非常微弱，但它很好地融入了正常的语音信号中。这是行得通的，因为这个微弱的信号可以被视为正常的语音减去语音器官和耳朵正在做的事情。

“残余”信号可能包括从记忆中检索单词等内容。“尝试捕捉内心声音信号本身就是一件令人兴奋的事情，因为这就像是读心术。没有多少研究团队在从事这方面的研究。”斯科尔科沃科技学院神经科学初级研究员、研究首席作者古尔根·索格霍扬如是说道。

斯科尔科沃科学家实验设置的新颖之处在于，他们在同一患者身上记录了与语言和运动相关的脑活动。这两种功能通常被分别处理。

然而，说话预设了一个运动成分，因为发音涉及所有运动。在同一患者身上捕捉每项任务中的信号将使我们能够确定这两种功能在神经上的交集。这对于创建能够解码多种功能（包括移动和说话的意图）的多功能神经接口至关重要。

新闻来源：MedRxiv