脑机接口(Brain-Computer Interface,简称BCI)技术作为神经工程领域的前沿技术,正在改变着人类与外部世界的交互方式。对于听障人士而言,这一技术为他们带来了重获听力的希望,从而改变了他们无声世界的生活体验。
脑机接口技术原理
脑机接口技术通过读取大脑电信号,经过信号提取、降噪强化等预处理、模式识别等步骤,将其解读编码转化为可被计算机识别的语言,进而控制外部设备,并将结果反馈给神经系统,实现大脑与外部设备的直接通信闭环。
人工耳蜗:早期BCI技术应用
人工耳蜗是最早开发并成功应用的脑机接口技术之一,它为患有严重感音神经性耳聋且传统助听器无效的人提供人工听觉。人工耳蜗通过电极阵列直接刺激听觉神经纤维,将电信号转化为神经脉冲,从而绕过受损的耳蜗结构,让大脑接收到声音信息。
人工耳蜗的局限性
尽管传统人工耳蜗已取得显著成效,但受限于电极阵列的分辨率和编码策略,高频音质和空间定位能力仍有待提升。
精细电极阵列与自适应编码策略
近期研究中,科研团队开发出更精细的多通道电极阵列、优化的刺激模式以及自适应编码策略,力求更精准模拟自然听觉信号,提高言语理解度和音乐欣赏能力。
非侵入式BCI技术:脑电图(EEG)
近年来,科研人员正在探索利用非侵入式BCI技术,如脑电图(EEG),捕捉听觉皮层对声音的响应或意图,然后通过算法解码这些信号,再通过无线传输技术将解码后的音频信息传递给外部设备(如耳机或植入式设备),实现在大脑层面的听力重建。
美国哥伦比亚大学的研究成果
2019年,美国哥伦比亚大学的研究人员通过收集人类大脑听觉皮质区的神经活动,利用深度学习和语音合成算法,重构出了受试者的听觉刺激,从诱发神经活动的群体中,找到听觉刺激的最佳近似值,是一种逆向的映射技术。
脑机接口技术的未来展望
随着技术的不断进步,脑机接口技术在医疗康复、教育娱乐等多个领域展现出巨大的潜力。未来,脑机接口技术有望为更多听障人士带来更好的通信体验,帮助他们更好地融入社会。