تكنولوجيا

غرسة دماغية جديدة تحول الحروف المرئية إلى نص

تتيح هذه التقنية للأشخاص المصابين بالشلل أداء إملاء الأفكار بمعدلات تقترب من سرعات إبهام الرسامين

عندما نتحرك أو نشعر أو نتحدث – أو نفعل أي شيء – يولد دماغنا نمطًا معينًا من النشاط الكهربائي. وعلى مدى عقود ، ظل العلماء يربطون هذه النبضات بالآلات ، ليس فقط لفهم أمراض الدماغ وعلاجها ولكن أيضًا لمساعدة الأشخاص ذوي الإعاقة.

يمكن لواجهات الدماغ والكمبيوتر” واجهة الدماغ والحاسوبs” ، استعادة الحركة لدى الأشخاص المصابين بالشلل وقد تساعد في علاج الأمراض العصبية والنفسية.

قد تكون الحدود التالية في واجهة الدماغ والحاسوب أشياء مثل الرسائل النصية المتواضعة . لا تزال الكتابة تطرح تحديات صعبة بشكل جنوني لمهندسي الأحياء.

أفادت دراسة نُشرت اليوم في مجلة نيتشرعن غرسة دماغية من شأنها أن تسمح للأشخاص الذين يعانون من ضعف في حركة الأطراف بالتواصل مع نص تمت صياغته في أذهانهم – دون الحاجة إلى أيديهم.

برنامج الذكاء الاصطناعي

تم تطوير برنامج الذكاء الاصطناعي بواسطة فريق في جامعة ستانفورد ، إلى جانب أقطاب كهربائية مزروعة في الدماغ ، وكان قادرًا على “قراءة” أفكار رجل مصاب بشلل كامل في الجسم حيث طُلب منه تحويلها إلى الكتابة اليدوية.

حولت واجهة الدماغ والحاسوب حروفه وكلماته المتخيلة إلى نص على شاشة الكمبيوتر – وهو شكل من أشكال “الكتابة اليدوية العقلية”. يمكن لهذه التقنية أن تفيد ملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم غير القادرين على الكتابة أو التحدث بسبب ضعف الأطراف أو العضلات الصوتية.

ساعد العمل السابق لمؤلف الدراسة كريشنا شينوي من ستانفورد في تحليل الأنماط العصبية المرتبطة بالكلام. كما قام بفك تشفير حركات الذراع المتخيلة حتى يتمكن الأشخاص المصابون بالشلل من تحريك المؤشر بثبات على شاشة لوحة المفاتيح لكتابة الأحرف.

لكن هذه التقنية سمحت لهم فقط بكتابة حوالي 40 حرفًا في الدقيقة ، وهو أقل بكثير من متوسط سرعة كتابة لوحة المفاتيح التي تبلغ حوالي 190 حرفًا في الدقيقة.

ركز العمل الجديد لفريق شينوي على الكتابة اليدوية المتخيلة كوسيلة لتحسين سرعة الاتصال لأول مرة. ويأمل الباحثون أن تصل ، على الأقل ، إلى معدلات الرسائل النصية عبر الهاتف الذكي.

سمحت تقنيتهم لموضوع الدراسة ، الذي كان يبلغ من العمر 65 عامًا وقت البحث ، بكتابة 90 حرفًا في الدقيقة ذهنيًا. هذا المعدل ليس بعيدًا عن المتوسط بالنسبة لمعظم كبار الرسائل النصية ، الذين يمكنهم عادةً كتابة حوالي 115 حرفًا في الدقيقة على الهاتف.

يقول فرانك ويليت ، المؤلف الرئيسي للورقة البحثية وعالم الأبحاث في مختبر ستانفورد للأطراف الصناعية الانتقالية: “يمكن أن يساعد هذا النوع من العمل في استعادة الاتصال لدى الأشخاص المصابين بالشلل الشديد ، أو” المحبوسين “. “يجب أن يساعد الناس على التعبير عن أنفسهم ومشاركة أفكارهم. إنه أمر مثير للغاية “.

مشارك في الدراسة لإصابة في النخاع الشوكي

تعرض المشارك في الدراسة لإصابة في النخاع الشوكي في عام 2007 وفقد معظم الحركة أسفل رقبته. في عام 2016 ، زرع جراح الأعصاب في جامعة ستانفورد ، جيمي هندرسون ، المؤلف الرئيسي المشارك للورقة ، شريحتين صغيرتين من نوع واجهة الدماغ والحاسوب في دماغ المريض.

تحتوي كل شريحة على 100 قطب كهربائي قادر على استشعار نشاط الخلايا العصبية. تم زرعها في منطقة من القشرة الحركية التي تتحكم في حركة الذراعين واليدين ، مما يسمح للباحثين بتحديد أنماط نشاط الدماغ المرتبطة باللغة المكتوبة.

يقول إيمي إل أورسبورن ، عضو قسم الهندسة الحيوية في جامعة واشنطن: “هذه الدراسة تقدم مهم وواضح لواجهات الدماغ والحاسوب داخل القشرة”.

“أحد الأسباب الواضحة هو أنهم حققوا قفزة هائلة في الأداء في مهمة صعبة ولكنها مهمة مثل الكتابة. إنه أيضًا العرض الأكثر أهمية حتى الآن للاستفادة من الأدوات المعمول بها في التعلم الآلي مثل نماذج اللغة التنبؤية لتحسين مؤشرات واجهة الدماغ والحاسوب “.

يقول سيرويا ، الأستاذ المساعد في علم الأعصاب بجامعة توماس جيفرسون ، الذي يدرس واجهة الدماغ والحاسوبs في التعافي من السكتة الدماغية ولكنه لم يشارك في البحث: “لقد رأيت هذا البحث مقدمًا في البداية على ملصق في عام 2019 وأعتقد أنه رائع!” “أعتقد أنه يظهر بوضوح أن المسارات الحركية الدقيقة يمكن فك تشفيرها من نشاط القشرة المخية الحديثة.”

يضيف سيرويا أن بحثه يمكن أن يتماشى مع أبحاث ويليت في المساعدة في علاج الأشخاص الذين عانوا من صدمة في الدماغ أو سكتة دماغية. يقول: “لقد أظهرنا أن إشارات التحكم في المحركات يمكن فك تشفيرها [بعد السكتة الدماغية] ، مما يعني أن بعض أساليب فك التشفير التي طورها ويليت قد يكون لها تطبيقات تتجاوز الأشخاص المصابين بإصابات في النخاع الشوكي”.

ومع ذلك ، فإن سيرويا لديه أيضًا مشاجرة واحدة مع البحث الجديد – وهو تردد طرحه على ويليت قبل بضع سنوات: فهو يعتقد أنه في حين أن التركيز على استعادة الاتصال عبر الرسائل المكتوبة أمر بديهي ، فقد لا يكون الوسيلة الأكثر فعالية للقيام بذلك.

تعليم الشخص لغة جديدة بناءً على إيماءات أولية أبسط

“لماذا لا يتم تعليم الشخص لغة جديدة بناءً على إيماءات أولية أبسط ، على غرار الحبال المختصرة أو لغة الإشارة؟” يسأل سيرويا. “يمكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة سرعة الاتصال وتقليل الجهد الذهني والاهتمام اللازمين بشكل حاسم.”

ولكن في الوقت الحالي ، يركز ويليت على فك التشفير العقلي لأشكال الاتصال الأكثر شيوعًا لدينا – ويريد تكرار تجربة الكتابة مع أشخاص آخرين مشلولون.

يوضح أنه في حين أن ترجمة سيطرة الدماغ على الكتابة اليدوية هي خطوة أولى مهمة في استعادة قدرة شخص ما على التواصل ، فإن فك تشفير الكلام الفعلي – من خلال تحليل ما ينوي شخص ما قوله – لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا يواجه الباحثين ، نظرًا لأننا ننتج الكلام بسرعة أكبر. مما نكتبه أو نكتبه.

“لقد كانت مشكلة صعبة لفك تشفير الكلام بدقة كافية وحجم المفردات للسماح للأشخاص بإجراء محادثة عامة. يقول ويليت: “نسبة الإشارة إلى الضوضاء أعلى بكثير ، لذا يصعب ترجمتها إلى الكمبيوتر”.

“لكننا الآن متحمسون لأننا نستطيع فك شفرة خط اليد بدقة شديدة. كل حرف يستحضر نمطًا مختلفًا تمامًا من النشاط العصبي “.

بالنسبة إلى الوقت الذي قد تكون فيه تقنية فك تشفير النص والكلام متاحة للجمهور ، فإن ويليت متفائل بحذر. ويقر بأنه “من الصعب التكهن بالوقت الذي ستتم فيه ترجمة طريقتنا إلى جهاز حقيقي يمكن لأي شخص شراؤه”.

“بالطبع ، نأمل أن يكون ذلك قريبًا ، وهناك شركات تعمل على أجهزة واجهة الدماغ والحاسوب القابلة للزرع الآن. لكنك لا تعرف أبدًا متى سينجح شخص ما في ترجمتها. نأمل أن يكون ذلك في غضون سنوات وليس عقود! “

 

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى