凯西·哈雷尔（Casey Harrell）的大脑里已经植入了一组电极将近三年。他患有肌萎缩侧索硬化症（ALS），全身瘫痪。2023 年他在研究团队的帮助下，第一次通过脑机接口“说”出了完整的句子。

从那以后，他累计使用这套设备超过了几千小时。护理人员帮他“接上”之后，他基本可以独立操作。团队陆续给设备加了新功能，哈雷尔还用它上网和工作。

“得了 ALS 这种病，按说你应该抑制自己的梦想，但我没有。”哈雷尔告诉《麻省理工科技评论》。“这些功能里随便拿出一个都是天大的改善，全部加在一起，而且还远不止这些，真的是革命性的。”

研究团队今天在《Nature Medicine》上报告说，设备植入后的头 22.6 个月里，哈雷尔在家中、在没有任何研究人员在场的情况下，累计使用了超过 3800 小时。“他是语音脑机接口的第一个重度用户。”团队成员、加州大学戴维斯分校神经工程师谢尔盖·斯塔维斯基（Sergey Stavisky）说。

解码语音

三年前，哈雷尔把自己的大脑交给了加州大学戴维斯分校神经外科副教授大卫·布兰德曼（David Brandman）和他的同事。当时 45 岁的哈雷尔已经确诊了 ALS，这是一种逐渐夺走患者肌肉功能的退行性疾病。

他的日常生活完全依赖他人：控制轮椅、穿衣、吃饭。他说话很吃力，别人很难听懂他在说什么。这时候布兰德曼团队问他愿不愿意试试一种可能帮他交流的脑植入设备。“这个行业正站在变革的门槛上，我想成为其中的一部分。”哈雷尔说，于是他报了名。

2023 年 7 月，一场五小时的手术中，医生在他的大脑里植入了四组电极阵列，每组 64 个电极。每两组阵列连接到一个“基座”接口上，在颅骨外侧形成了两个对接点，用来把电极连接到电脑。

团队多年来一直在开发把大脑活动解码为语音的算法。他们的系统通过记录语言运动皮层的活动来工作——大脑中这个区域负责控制说话时需要的肌肉运动。

“美式英语里所有的发音由 39 个音素构成，”团队成员、加州大学戴维斯分校神经工程师尼古拉斯·卡德（Nicholas Card）说。把产生每个音素时的神经活动对应起来，团队就能为患者定制一套语音解码器和相应的“说话”软件。“我们先把大脑数据转化为音素，再把音素拼成词。”他说。

手术后大约一个月，他们开始使用这套设备。卡德说第一天解码器就跑通了。8 月的那一天，哈雷尔用 50 个词的词汇量通过设备“说话”，99.6% 的词都是他本人想表达的意思。后来词汇量扩展到了 12.5 万个，准确率 97.5%。

当时还不清楚这套设备能用多久。脑机接口仍然是新事物，很少有人长期植入过；大脑中的电极周围可能长出疤痕组织，影响电极采集神经活动的能力……但在哈雷尔身上，这个问题似乎没有出现。

重度用户

另一个重要进展是哈雷尔现在可以更独立地使用设备了。2023 年的时候，他想用设备的日子，研究团队的人得亲自跑到他家里帮他连上、用完再帮他断开，而现在不用了。团队把更多环节自动化了，他的日常护理人员就能帮他穿戴和取下设备。“他醒过来，接上设备，就能开始一天的生活了。”斯塔维斯基说。

荷兰乌得勒支医学中心的脑机接口研究者玛丽斯卡·范斯蒂泽尔（Mariska Vansteesel）没有参与这项试验，但她认为这一点很重要。“要让这些技术对患者真正有用，我们必须在它们最终会被使用的真实环境中测试它们，证明它有价值、好用，而且在没有研究团队时刻盯着的情况下也能正常运行。”

团队还一直在改进系统本身，斯塔维斯基说准确率现在已经达到 99%。哈雷尔还能控制光标——这是一个改变游戏规则的功能，让他可以用自己的电脑发短信、发邮件、浏览网页，继续做他的环保行动主义者的工作。

这几年里团队根据哈雷尔的具体需求不断更新系统。他现在可以开启“隐私模式”，开启后，所有解码出来的文字会被自动删除。跟年幼的女儿说话时，他还可以打开“脏话过滤器”。

“我们一直在给设备的软件做加法……提高准确率，加上各种新功能让我用起来更独立，”哈雷尔说，“我们是边走边修路，或者说边滚边修——用我坐轮椅的方式来说。”

真正的革命

范斯蒂泽尔提醒说，这套设备在哈雷尔身上表现很好，但不能保证对其他 ALS 患者也一样好、一样持久。过去十年里她跟一位 ALS 女性患者合作过，那位患者使用一套完全植入式的设备，通过“脑点击”——用大脑活动控制光标点击——来交流。她用了七年，但在最后阶段设备停止了工作，原因似乎是大脑退行性变化。

密歇根大学的简·哈金斯（Jane Huggins）正在开发非侵入式脑机接口，她也没有参与这项试验。她说并不是所有 ALS 患者都愿意接受开颅手术。“长期独立使用、高效准确地交流，这是脑机接口领域的圣杯，”她说，“但我们一直发现，像 ALS 这样的进行性疾病患者对住院手术有很强的抵触。”

哈雷尔本人则说这套设备“完全是革命性的”。“它让我能继续工作，给家人赚钱和保险。它让我重新跟朋友和家人建立联系——有些人以前因为怕听不懂我说话，不太敢来看我，”哈雷尔说，“有了它，我能跟七岁的女儿建立起以前建立不了的纽带。我现在可以给她读书，帮她练习阅读。这样我也能跟妻子分担育儿的责任。她既要照顾我，又要照顾女儿，做了太多了。”

斯塔维斯基和同事希望进一步改进设备。“我们从来不满足。”他说。一个目标是最终恢复哈雷尔完整的声音。他们正在开发一套“大脑转语音”系统，可以直接把大脑活动解码成说话的声音，带有自然的节奏、语调和音高变化——比如听起来高兴、生气或带着讽刺。

“我当时心里悄悄觉得这套系统能给我一些帮助，”哈雷尔说，“但做梦也没想到能做到这么多。”