想象一下，看到一只毛茸茸的四条腿动物在喵喵叫。你心里知道那是什么，但“猫”这个词却卡在嘴边，说不出来。这种现象被称为布罗卡失语症或表达性失语症，是一种影响人们说话或写作能力的语言障碍。目前的主要治疗方法是言语治疗，而西北大学的科学家们正在探索一种新的、可能更有效的治疗方法：利用脑机接口（BCI）将大脑信号转换为语音。
这个过程的第一步是确定BCI应该从大脑的哪个区域记录信号，以解码某人的预期言语。目前，BCI设备仅用于因肌萎缩侧索硬化症（ALS）或脑干中风导致瘫痪的个体，这些患者无法移动或交流。对于这些患者，BCI记录来自额叶的信号。然而，布罗卡失语症通常发生在中风或脑肿瘤之后，其原因是额叶受损，而额叶负责处理言语生产和部分语言功能。因此，为了帮助布罗卡失语症患者，科学家可能需要从大脑的其他区域记录信号。
在一项新研究中，西北大学医学院的科学家首次确定了额叶以外的特定脑区——即颞叶和顶叶皮层——参与了言语产生的意图。这为将来使用BCI治疗布罗卡失语症打开了大门。
“这是一个小但必要的步骤。我们证明了这些非额叶区域确实包含了关于某人意图产生言语的信息，使我们能够区分他们何时要说话，何时不说话或只是在思考不想大声说出来的事情。”西北大学范伯格医学院神经病学和神经科学教授Marc Slutzky博士表示。
该研究将于2月13日发表在《神经工程学杂志》上。这些早期发现将有助于科学家最终设计一个BCI，以区分患者的言语相关信息是与语言生产还是语言感知（包括理解）有关。
“解码用户未打算说出的想法是非常重要的，这不仅出于实用原因，还因为这可能会引发伦理问题。”Slutzky说道。
尽管目标是最终与失语症患者合作，但这项研究是在没有语言障碍的患者中进行的。科学家在九名患有癫痫或脑肿瘤的患者（在西北纪念医院）的大脑皮层表面记录了电信号。电极阵列要么植入癫痫患者的颅内，作为手术前的癫痫监测，要么在肿瘤患者接受清醒脑手术和映射时暂时放置在大脑上。
然后，患者要么从显示器上大声朗读单词，要么保持沉默（休息），而研究人员记录他们的脑信号（称为皮质脑电图或ECoG）。下一步研究将是解码这些患者实际上说了什么。
该研究题为“从非额叶皮质区域解码言语意图”。其他西北大学的研究人员包括第一作者Prashanth Prakash、Tianhao Lei、Robert D. Flint、Jason K. Hsieh、Zachary Fitzgerald、Emily Mittag Mugler、Jessica Templer、Matthew A Goldrick、Matthew C Tate、Joshua M. Rosenow和Joshua I. Glaser。
该研究由美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所、Doris Duke慈善基金会、国家科学基金会和西北纪念基金会Dixon转化研究基金资助。
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