前沿 | 脑机接口内心言语解码新突破，用户可沉默或锁定系统

BrainGate联盟

美国脑机接口项目BrainGate是由布朗大学、麻省总医院、斯坦福大学等机构组成的学术研究联盟，成立于2004年，旨在开发侵入式脑机接口技术，帮助因脊髓损伤、肌萎缩侧索硬化症（ALS）等疾病导致瘫痪的患者恢复运动和交流能力。其核心技术是通过植入大脑皮层的微电极阵列捕捉神经信号，转化为控制外部设备的指令，目前已在临床试验中取得多项突破性进展。

@BrainGate

BrainGate的主要研究领域包括辅助通信、运动恢复、神经科学、神经技术、神经疗法、言语恢复等。截至2025年，BrainGate已完成14名患者的长期试验，涵盖脊髓损伤、脑卒中、肌萎缩侧索硬化症（ALS）等病因，平均植入时间2.8天（最长7.6年），累计安全分析达超过12000天。研究表明，设备相关不良事件主要为皮肤刺激，无感染、电极移位或永久性神经损伤报告。（往期BrainGate研究报道：前沿 | 脑机接口让渐冻症患者实时自然地说话）

内心言语解码

8月14日，BrainGate联盟团队发表在《Cell》期刊的最新研究首次系统揭示了人类运动皮层中内心言语的神经表征机制，并证实通过脑机接口（BCI）可实时解码内心言语（Inner Speech），同时提出了保护隐私的解决方案。该研究由斯坦福大学、埃默里大学等机构的研究团队完成，为瘫痪患者恢复沟通能力开辟了新路径。

研究摘要图示 @Cell

研究团队通过对4名患有严重构音障碍或失语症的参与者（包括肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者和脑卒中患者）进行颅内微电极阵列记录，发现内心言语在运动皮层中存在稳定且可识别的神经信号。这些信号与尝试言语（试图发声但无法实现的言语）、感知言语（倾听或默读）共享核心神经编码，但强度更弱，如同“弱化版本”的尝试言语。

为了评估对不同言语行为的适应性，在一组7个单词的尝试言语、内心言语、阅读和聆听过程中记录了神经活动 @Cell

进一步分析显示，尽管共享编码，内心言语与尝试言语可通过一个“运动意图”维度区分——这一维度反映了神经活动基线水平的差异，即使在完全无法发声的失语患者中也依然存在。这一发现为避免脑机接口误解码私人内心言语提供了关键依据。

研究团队开发的内心言语脑机接口系统实现了实时解码功能。在实验中，系统对包含125000个词汇的句子进行解码，词错误率（WER）低至26%（部分参与者），最高为54%，显著优于现有依赖“尝试言语”的脑机接口技术；在小词汇表（50词）任务中，词错误率则更低（三名参与者分别为24%、14%、16%）。参与者反馈，内心言语解码更省力，且无需依赖面部或喉部肌肉运动，有效解决了传统脑机接口的疲劳和速度限制问题。

在线和离线言语解码性能测试结果 @Cell

自由言语解码与隐私保护

更重要的是，即使在未明确指令使用内心言语的任务中（如序列回忆、静默计数），系统仍能解码出相关内容。例如，在计数任务中，解码出的数字序列随时间呈现显著递增趋势，证实了自由形式内心言语的可解码性。

针对内心言语可能被无意解码的隐私顾虑，研究团队提出两种解决方案：

1. “意象沉默”训练：通过在模型训练中标记内心言语为“沉默”，系统可在保留尝试言语解码性能的同时，显著抑制对内心言语的误解码（相关系数从高降至接近零）；

2. 关键词解锁机制：用户需通过特定内心关键词（如 “ChittyChittyBangBang” ）激活系统，检测准确率达98.75%，确保只有有意输出才被解码。

采用关键词策略时，内心言语脑机接口处于“锁定”模式，直到检测到解锁关键词“ChittyChittyBangBang”才会进行解码 @Cell

研究意义

这项研究的科学意义在于首次系统揭示了运动皮层中内心言语的神经表征规律，证实其与尝试言语、感知言语的“共享编码-差异维度”特性，为理解人类语言的神经基础提供了新视角。技术层面，实时解码大词汇表内心言语的词错误率低至26%，接近实用水平，而运动意图维度及隐私策略的提出，有效解决了“功能-隐私”的核心矛盾。

临床价值方面，该成果为ALS、脑卒中等导致的言语障碍患者提供了低疲劳、高隐私的交流方案，尤其适用于闭锁综合征患者（如参与者T17）。不过，研究存在样本量小（4人）及自由思维解码准确性有限等局限，未来需扩大样本并优化技术。

BrainGate系列已经积累了二十余年的研究，才从实验室概念发展到目前可切实改善患者生活的医疗技术，足以可见科学发现与技术突破并非旦夕之功。这项最新研究进一步推动脑机接口从 “辅助工具” 迈向 “功能替代” 的关键跨越。尽管仍面临技术和伦理挑战，BrainGate的临床数据为瘫痪患者带来了重获独立生活的希望，也为神经科学和人工智能的交叉研究提供了范式。

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