让渐冻症患者实时对话、“哼唱”旋律！美国高校脑机接口新进展，延迟仅10ms

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智东西（公众号：zhidxcom）

编译 | 金碧辉

编辑 | 程茜

智东西6月16日消息，据外国媒体NewAtlas6月14日报道，美国加州大学戴维斯分校（UC Davis）研究团队开发世界首例新型脑机接口（BCI）系统，首次让一名ALS患者（肌萎缩侧索硬化症，俗称渐冻症）通过脑内植入设备，不仅实现实时说话，还能“演唱”简单旋律，从信号采集到语音生成的全流程仅需10毫秒。

这里的“演唱”是指患者并非通过传统声带发声，而是通过BCI系统将神经信号转化为电子合成音，输出三个预设音高的旋律片段。这种“演唱”本质是系统对患者神经意图的解析与语音合成，有别于自然歌唱行为。

新研发的BCI系统通过手术植入的四组微电极阵列，捕捉大脑负责语言输出区域的神经信号，结合低延迟处理与AI解码模型，将患者试图说话时的肌肉控制信号转化为语音，并通过语音克隆算法还原其患病前的声音特征。

从信号采集到语音生成的全流程仅需10毫秒，加州大学戴维斯分校研究团队开发的新型BCI系统使患者能自然参与对话，甚至打断他人发言，这是传统BCI系统难以实现的交互体验。


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▲BCI设置和使用语音合成技术的研究参与者

相关研究成果6月11日发表于学术顶刊Nature上，美国加州大学戴维斯分校研究团队最新研发的BCI系统被学界称为“Speech BCI领域的圣杯”。



▲美国加州大学戴维斯分校研究团队研发BCI系统的相关成果发表于学术顶刊Nature上

论文地址：

https://www.nature.com/articles/d41586-025-01818-1

一、神经信号捕捉与低延迟处理双突破，渐冻症患者说话“零卡顿”

据外国媒体NewAtlas6月14日报道，戴维斯分校研究团队开发的新型BCI系统的核心在于通过植入大脑运动皮层的微电极阵列，直接获取患者试图说话时的神经活动信号。

不同于“读心术”，新型BCI系统的原理是翻译患者大脑控制发音肌肉的指令，而非读取抽象思维。AI驱动的解码模型经过训练，能实时将神经信号转化为文本，再通过语音合成器输出。

▲研究参与者阅读屏幕文本的神经信号有助于训练AI解码器模型

二、从“屏幕选词”到“自发插话”，新型BCI系统让“说话”更像真人

据外国媒体New Atlas报道，今年4月，美国加州大学伯克利分校与旧金山分校曾公布类似BCI技术，但美国加州大学戴维斯分校的研究团队研发的BCI系统在自然表达维度实现突破。


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在前沿交互能力的展现上，加州大学戴维斯分校研发的BCI系统不仅能捕捉患者发音时的“啊”、“哦”、“嗯”等语气词，还可借助神经信号解析陈述句与疑问句句调差异，甚至能对单词重音位置进行识别。

据外国媒体报道，从加州大学戴维斯分校研究团队的系统演示视频透露，患者可通过设备输出三个预设音高的旋律片段，其AI解码器突破传统训练数据限制，成功处理生造词汇的语音合成。





相较于过往BCI系统仅能输出预设文本，加州大学戴维斯分校研究团队技术在自然语言情感表达与语义灵活性上实现实质提升。

三、脑机接口克隆患者原声实现连续对话，渐冻症患者率先受益

加州大学戴维斯分校研发的BCI系统的一大亮点是通过患者患病前的语音样本训练克隆算法实现个性化语音合成。

该论文的编辑、神经科学家谢尔盖·斯塔维斯基（Sergey Stavisky）在论文发表同期接受多家外国媒体采访时透露：“即时语音合成技术能让患者更自然地融入对话，减少因传统BCI系统延迟导致的交流中断。”

荷兰马斯特里赫特大学的计算神经科学家克里斯蒂安·赫夫（Christian Herff）在学术顶刊Nature同期评论中评价道：“这是真正的自发连续语音，BCI终于从实验室走向现实沟通。”

目前加州大学戴维斯分校的研究虽仅涉及1名ALS患者，但团队已计划招募更多因中风、脑损伤等不同病因导致失语的患者，以验证技术的普适性。

在外国媒体看来，这一成果标志着BCI从“文字输出”向“自然语音交互”的跨越，为全球千万瘫痪患者带来更具尊严的沟通方式。

结语：脑机接口技术突破背后，BCI设备成本与普及性成挑战

加州大学戴维斯分校的研究突破可能为全球约30万渐冻症患者及其他神经退行性疾病患者带来希翼。或许未来，渐冻症患者能像常人一样打断对话、用语气表达情绪，但技术落地仍需跨越多重关卡。单病例研究的局限性、不同患者大脑信号的个体差异、长期植入的安全性，以及AI模型对复杂语境的适应性，均需后续研究验证。

此外，BCI设备的成本与普及性也是现实挑战。当这项技术从顶尖实验室走向临床，或许还需要5到10年的迭代。然而，从伯克利分校的屏幕选词到美国加州团队的实时歌唱，脑机接口正以肉眼可见的速度突破边界。正如赫夫所言：“这不是概念，而是真实的、自发的语言重生。”

来源：Nature、NewAtlas

来源：智东西