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近日，脑机接口技术（Brain–computer interface，简称BCI）迎来了革命性进展，它将为因神经系统疾病如肌萎缩侧索硬化症（ALS）或其他损伤而失去语言能力的人士重新带来沟通的希望。传统上，BCI能够将说话时的大脑神经活动解码为文字信息，但这远未达到人类复杂语言交流的水平，尤其是语调和即时听到自我声音的感知。
在最近的一项临床试验中，BrainGate公司开发的新型BCI系统首次成功实现了将瘫痪患者的脑内想法实时转化为富有情感的语音甚至还包括歌声。这项里程碑式的研究结果于2025年6月12日发表在国际权威学术期刊《Nature》上，论文题为“An instantaneous voice-synthesis neuroprosthesis”。研究团队由来自加州大学戴维斯分校的科学家组成。
该研究采用了植入式脑机接口技术，结合快速的处理技术和AI驱动的解码模型，能将渐冻症患者所无法表达的神经活动实时转变为计算机生成的语言。通过扬声器，该语言以极短的8.5毫秒延迟被合成并输出，从而帮助患者实现了流畅自然的“交流”。
科学家们在一位几乎完全丧失发声能力的ALS患者大脑中植入了256个微电极，这些电极位置于负责语言运动的腹侧中央前回。这种设计能够精准记录该区域内的神经活动，并利用AI技术对其进行语音合成，并在闭环音频反馈过程中完成对声音的调整。经过这一过程，团队不仅成功合成了该患者的声音，还实现了从脑中解码副语言特征，使患者能够实时调节言语的语调和旋律。
研究显示，通过这种创新性的BCI技术，瘫痪的患者也能以清晰且具有情感的方式进行表达。在这项试验中，患者参加了在加州大学戴维斯分校健康中心进行的BrainGate2项目团队手术植入了一个包含四个微电极阵列的实验性脑机接口在其大脑中。这些电极能够记录并发送神经元活动至计算机系统，再经过复杂的算法处理以重建患者的声音，其重建的个人声音与原本几乎无异。
将大脑的想法转变为即时声音的主要挑战在于准确判断患者尝试说话的时机与方式。通过AI算法，研究人员破解了将神经活动精确映射到实时语音的技术难题，使得合成语音发挥出细腻变化，并能由患者自己控制音速。这一技术使得患者能够在新词汇产生时、在疑问句中调整语调及着重强调特定词语或哼唱旋律。
临床试验结果表明，使用者通过脑机接口说出的合成声通常清楚可辨，听众能够正确理解约六成的词语，而没有该技术的支持时，这一比例仅为四分之一。这种实现依托于AI复杂算法，该算法通过参与者在屏幕上看到并尝试说出的句子时收集的神经信号进行训练，从而让电极能够测量数百个神经元放电模式并对其进行高效解码。
对于因神经系统疾病而丧失语言能力的患者而言，声音不仅是身份的象征，也是内心的窗口。这一研究通过将大脑无法传达的想法转化为合成声音，打开了瘫痪患者与外界交流的大门，这一突破性的技术或将显著地提升他们的生活质量。
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