运动皮层内语表征的解码及其在语音神经假体中的应用突破

本研究针对瘫痪患者沟通障碍的核心问题，探索了运动皮层中内语（inner speech）的神经表征机制。斯坦福大学团队通过颅内微电极阵列记录，首次证明内语、尝试言语和感知言语在运动皮层6v和55b区存在共享的神经表征，并开发出实时解码125,000词汇量的内语脑机接口（BCI）。创新性地发现"运动意图维度"可区分意图性言语与私密内语，提出"关键词锁定"和"静默训练"策略保障思维隐私。该研究为完全闭锁患者提供了低疲劳的沟通新范式，相关成果发表于《Cell》。

　　

当霍金被渐冻症（ALS）剥夺说话能力时，世界失去了这位科学巨匠的声音。全球有数百万人因ALS、脑卒中等疾病导致言语障碍，现有语音脑机接口（BCI）需要用户费力地尝试发声，这种"尝试言语"模式易致疲劳且速度受限。更关键的是，人们担忧这类技术可能泄露内心独白——这种被称为内语（inner speech）的认知活动，涉及工作记忆、逻辑推理等高级功能。

斯坦福大学（Stanford University）电气工程系与神经科学研究所的Erin M. Kunz团队在《Cell》发表突破性研究，通过4名严重构音障碍患者的颅内微电极记录，首次系统揭示了运动皮层中内语的神经编码规律。研究人员采用跨行为范式（attempted/inner/perceived speech）结合机器学习，开发出首个支持12.5万词汇量的实时内语BCI，并创新性提出保障思维隐私的双重技术方案。

研究采用三大关键技术：1）基于Blackrock微电极阵列的神经信号采集系统，覆盖运动皮层6v、4、55b等多功能亚区；2）结合动态时间规整（DTW）的循环神经网络（RNN）解码框架，实现音素级实时转换；3）跨模态任务设计（计数、序列回忆等）验证自然场景下的内语解码特性。通过7词指令延迟任务发现，内语与尝试言语在i6v区呈现高度相关（r>0.8）但幅度减弱的表征模式，证实"激活阈值"假说。

内语在运动皮层的多行为表征谱

通过7词范式比较发现，i6v区可同步解码尝试言语（97.9%准确率）、运动性内语（72.6%）及听觉感知（92.1%）。

主成分分析显示三者在相同神经子空间呈同心圆结构，但内语神经距离仅为尝试言语的52%（p<0.001），提示"弱调制版本"特性。

实时内语BCI的性能验证

在50词库测试中，三名构音障碍患者实现14%-33%的词错误率（WER），T15在12.5万词库中达26% WER。

值得注意的是，完全闭锁患者T17仍保留尝试言语的神经特征，颠覆了"失语即失能"的传统认知。

自然场景中的内语泄露风险

在未提示策略的序列回忆任务中，i6v区对箭头序列的位置解码准确率达68%（p<0.01），而几何线条任务无显著解码。

计数任务中，解码数字与位置呈显著正相关（斜率0.48，p=1.69×10^-9），证实内语的自然发生。

思维隐私保护方案

发现"运动意图维度"可区分行为状态（p<0.001），据此开发的"静默训练"策略使内语误解码率降至1.2%。

关键词检测系统（如"ChittyChittyBangBang"）实现98.75%的锁定准确率。

这项研究重塑了对言语神经编码的认知：1）运动皮层不仅控制发音，还是语言认知的通用处理器；2）内语BCI为完全闭锁患者提供免疲劳沟通方案；3）提出的隐私保护框架为神经技术伦理树立新标准。尽管自由联想内语的完整解码尚未实现，该工作为理解语言与思维的神经基础开辟了新途径，其技术方案已通过BrainGate2临床试验验证，有望在未来三年转化为临床应用。