超越运动皮层：颅内语音神经假体的全脑靶点评估与创新突破

为解决运动皮层损伤患者语音神经假体(BCI)的局限性，Verwoert团队通过立体脑电图(sEEG)技术对30名受试者进行全脑范围语音解码研究。研究发现白质和脑沟区域具有与脑回相当的语音解码精度，听觉、运动和缘上皮层表现最稳定，为拓展神经假体靶点选择提供了重要依据。该研究为个性化语音BCI开发奠定了理论基础。

　　

语音是人类最自然的交流方式，但对于因肌萎缩侧索硬化症(ALS)或脑卒中导致言语障碍的患者，传统语音脑机接口(BCI)主要依赖运动皮层的信号解码存在明显局限。这种局限性在运动皮层受损的患者中尤为突出，亟需探索更广泛的神经解码靶点。发表在《Cell Reports》的这项开创性研究，首次通过立体定向脑电图(sEEG)技术实现了全脑范围的语音活动解码评估。

研究团队招募了30名药物难治性癫痫患者作为受试者，利用其临床监测期间植入的sEEG电极，记录了覆盖大脑皮层、脑沟和白质的3249个位点的神经活动。通过设计三种不同复杂度的语音任务（单词重复、功能词句和自由句子），采用线性判别分析(LDA)模型对语音/静默状态进行解码，并在全局、电极束和单通道三个尺度上评估不同脑区的解码效能。

全局分析显示所有受试者均能达到显著解码准确率，且白质区域表现与灰质相当。电极束尺度分析发现单个电极束最高准确率达89%，与运动皮层传统靶点相当。最具突破性的发现来自局部尺度分析：位于外侧裂周围深部的脑沟区域如下中央沟、颞横回和岛叶下部，表现出与脑回区域相当的解码能力。其中听觉皮层(Heschl's gyrus)以超过80%的准确率和60%的通道显著性成为最稳定区域，而传统靶点中央前回仅有2/12显著通道。

技术方法上，研究采用立体定向脑电图(sEEG)记录宽带高频活动(70-170Hz)，通过希尔伯特变换提取包络特征。使用近端组织密度(PTD)算法精确定位灰质/白质接触点，结合Destrieux脑图谱进行解剖学标注。采用严格的置换检验确定52.51%作为显著性阈值，确保结果可靠性。

研究结果部分的重要发现包括：

1. 1.

   全局到局部尺度：全脑范围解码准确率显著高于随机水平，白质区域贡献与灰质无显著差异。运动皮层排除后性能未显著下降，提示非运动区解码潜力。

2. 2.

   组织类型对比：脑沟区域表现与脑回相当，推翻传统认为脑沟功能次要的观点。皮层区域显著优于皮层下区域。

3. 3.

   解剖学分布：双侧半球均显示高效解码能力，最佳靶点分布在外侧裂周围，包括听觉皮层、岛叶下部和中央沟。

4. 4.

   时间动力学：不同脑区激活时序存在差异，运动区早于听觉区，反映言语产生的预测机制。

讨论部分强调，该研究首次系统证明深部脑区对语音解码的价值，特别是传统技术难以到达的脑沟区域。这些发现为临床植入策略提供新思路：对于运动皮层受损患者，可考虑靶向外侧裂周围的听觉-运动联合区；对于需要高保真解码的情况，建议覆盖双侧听觉和缘上皮层。值得注意的是，白质信号可能反映远端灰质活动的容积传导，这为开发新型白质靶向电极提供了理论依据。

该研究的临床意义在于拓展了神经假体的适用人群，特别是为运动皮层损伤的言语障碍患者带来新希望。未来研究可结合更精细的语音特征解码和实时闭环系统，进一步验证这些新靶点在临床BCI中的实用价值。正如作者指出，这项基础性工作为"下一代个性化语音神经假体"的开发奠定了重要基石。