跨物種腦-腦連線！聽障人士通過豚鼠大腦聽到了聲音

2021-06-22 18:03:38

明敏發自凹非寺量子位報道 | 公眾號 QbitAI

想知道你的寵物每天都在想什麼嗎？

現在，這事真的有可能實現了。

最近《Scientific Reports》發表的一篇研究中，科學家們成功把人類和豚鼠的大腦連線在了一起。

他們發現，人類可以識別豚鼠腦內的語音資訊，識別率最高可達70%。

也就是說，人類和豚鼠之間實現了腦-腦傳輸資訊（brain-to-brain interface）。

這不禁讓人想開個腦洞：

或許有一天，我們真的能跨物種腦電波交流了！

用豚鼠大腦聽到聲音

所以，人類識別豚鼠腦內的資訊，是怎麼做到的？

首先，科學家們選擇讓人類聽到所傳輸的資訊。

為了能夠實現不同物種大腦之間的資訊傳輸，科學家們選擇把豚鼠的大腦看做一個可以處理資訊的機器，即「編碼器」。

研究人員在豚鼠的下丘腦植入多通道微電極，用它來記錄豚鼠的神經反應模式。

試驗過程中，他們給豚鼠聽一個單詞，豚鼠的聽覺系統會做出相應的反應，多通道微電極把這一過程中產生的訊號傳輸給人類。

而人類想要接收到訊號，則需要用到人工耳蝸，可以將它理解為一個解碼器。

△人工耳蝸

人工耳蝸本身可以把聲音轉化為一定形式的電訊號，通過植入人體內的電極系統刺激聽覺神經，從而恢復或重建人的聽覺功能。

在這項試驗中，研究人員只需要把電訊號輸送給人工耳蝸，人體內的電極系統用這些訊號刺激聽覺神經，然後人就能聽懂豚鼠所聽到的單詞了。

具體效果如何呢？

研究人員主要設定了兩種測試：

第一項測試中，受試者並不知道自己聽的是一個單詞，他只需要描述出所聽到聲音的長度、節奏和響度；

第二項測試，則是讓受試者在給出的4個單詞中，選出認為自己聽到的那一個。

判斷測試情況好壞主要也有兩個標準：

第一是測試物件是否可以選出正確的單詞；

第二則是不考慮所選單詞的對錯，只要測試物件能判斷出聲音訊號來自於同一個單詞即可。

△第二項測試總結果

△第二項測試中的21組測試情況

總的來說，受試者在選擇單詞的測試中的表現更好：

他們選擇出正確詞彙的概率在34.8%；

能夠識別出同一個單詞的概率有53.6%，最高識別率達到了70%。

而在描述測試中，在告知測試物件所聽到的聲音訊號來自於一個單詞後，8位受試者中有6人可以在50%以上的測試中識別出相同單詞的訊號。

雖然成功率不是非常高，但是這樣的結果也足以讓人感到興奮了。

研究人員也表明，成功率不高和試驗條件有一定關係。

比如豚鼠下丘腦對低頻率聲音的記錄非常有限，500赫茲以下的訊號幾乎沒有被記錄。

也就是說一些可以區別單詞的關鍵頻率，可能沒有被記錄到。

上圖中，圖（c）是受試者大腦接收訊號後的神經元光柵圖，從中可以看出，受試者接收的最低頻率為500赫茲。

以及該研究中的測試物件均為人工耳蝸的使用者，他們的聽覺系統已經受損，神經也會出現相應地退化，所以這也會影響他們判讀聲音訊號的準確性。

One More Thing

如此賽博朋克的研究，也讓網友們開了腦洞，有人就激動地表示：

我迫不及待想知道我的狗子每天在想什麼！我一定會又痴迷又害怕。

不過這項研究可真不是為了讓你能知道自家狗子腦子裡想啥的。

本質上，它更多是為了探索新的聲音編碼方式。

科學家們可以通過研究動物編碼聲音資訊的方式，來開發新的語音編碼方式，進一步提升人工耳蝸在噪音感知、音樂編碼等方面的效能，為聽障人群提供更好的體驗。

該研究的通訊作者為西北大學範伯格醫學院的Alan G. Micco博士，目前他是一名耳鼻喉科醫生，主要研究領域為人工耳蝸、聽神經瘤。

論文地址：https://www.nature.com/articles/s41598-021-90823-1#Sec9

參考連結：https://news.ycombinator.com/item?id=27491721

跨物種腦-腦連線！聽障人士通過豚鼠大腦聽到了聲音

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