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意念敲键盘成真！脑机接口技术获重磅突破
2026年03月20日 15:08:57
来源：化工仪器网 作者：珙桐 点击量：4792
《自然·神经科学》(Nature Neuroscience)发表一项研究，美国麻省总医院联合哈佛医学院、布朗大学等机构的研究团队，研发出一款可将大脑“尝试打字”的意念转化为实际文字的脑机接口装置。
3月17日，《自然·神经科学》(Nature Neuroscience)发表一项研究，美国麻省总医院联合哈佛医学院、布朗大学等机构的研究团队，研发出一款可将大脑“尝试打字”的意念转化为实际文字的脑机接口装置。该装置无需患者做出实际肢体动作，仅通过解码大脑运动意图，就能实现接近常人的打字速度，为严重瘫痪患者提供了更贴合日常习惯的高效沟通新方式。
相关论文：Restoring rapid natural bimanual typing with a neuroprosthesis after paralysis
脑机接口作为连接大脑与外部设备的直接通信通道，是帮助严重运动功能障碍患者恢复交流能力的核心研究方向。目前该领域主要有两种技术路径：非侵入式系统如脑电图、眼动追踪，虽安全性较高，但信号精度和输入速度有限；侵入式系统通过植入电极直接记录神经信号，能实现更精细的解码，却始终未能突破“输入方式不贴近日常”的瓶颈。
此前，现有脑机接口交流方案多依赖光标选字符、解码发声意图合成语音或解码手写笔迹，要么输入速度缓慢，要么对患者的残余运动、发声能力有特定要求，难以满足长期使用需求。而QWERTY全键盘作为最广泛使用的输入布局，符合多数人的日常使用习惯，成为研究团队的核心突破方向。
依托BrainGate2临床试验，研究团队选取两名四肢瘫痪患者作为受试者，其中一名为肌萎缩侧索硬化症(ALS)患者，另一名为脊髓损伤患者。研究人员将新型脑机接口植入患者大脑运动皮层的中央前回，该区域负责控制手部运动，植入的微电极阵列可精准记录患者尝试做出键盘打字动作时的脑活动信号。
基于记录的神经信号数据，研究团队利用深度神经网络构建解码模型，结合5-gram语言模型优化解码效果，精准预测患者想要输入的字符。值得注意的是，该系统贴合传统QWERTY键盘布局，对应十指三种屈伸动作，且学习门槛极低，仅需约30句话的训练即可有效运行，大幅降低了患者的使用成本。
实验结果展现出显著突破：其中一名脊髓损伤患者每分钟可输出110个字符(约22个单词)，相当于健全人智能手机打字速度的81%，错误率仅为1.6%；另一名ALS患者每分钟可打出47个字符，均远超现有同类脑机接口的输入效率。同时，该系统的神经表征具有一定稳定性，植入双侧电极的受试者在7天后未重新校准，仍能保持较低的单词错误率，为日常连续使用奠定了基础。
与现有沟通方式相比，这款新型脑机接口具备多重优势。相较于语音转文字系统，它无需依赖患者呼吸功能，避免了长期输入的疲劳感，同时能有效保护沟通隐私；对于无法使用眼动追踪系统的晚期ALS患者，其输入速度也远优于字母板等传统沟通方式。此外，键盘输入的错误多集中在相邻按键之间，配合语言模型可进一步降低单词错误率，容错性显著优于手写解码类脑机接口。
研究团队表示，该装置的核心价值的在于为瘫痪患者提供了一种直观、熟悉的高效沟通范式，其性能已接近健全人群的输入水平，且对硬件要求较低，具备良好的临床转化潜力。论文第一作者兼通讯作者、马萨诸塞州总医院博士后研究员贾斯汀·裘德指出，这项技术不仅能帮助患者恢复沟通能力，也是朝着为上肢瘫痪患者恢复复杂伸展、抓握动作迈出的重要一步。
资料来源：科技日报、Nature Neuroscience
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