علماء يتمكنون من ترجمة نشاط الدماغ إلى كلمات للمصابين بالشلل

في دراسة حديثة؛ تمكنت مجموعة من العلماء من ترجمة نشاط الدماغ إلى نصوص مكتوبة للأشخاص المصابين بالشلل وفقدوا القدرة على الكلام لأسباب طبية، مثل السكتة الدماغية أو التصلب الجانبي الضموري.

ويحتفظ الأشخاص المصابين بهذه الحالات بقدراتهم اللغوية، لكن الشلل يفقدهم قدرة التحكم بالعضلات والكلام أو استخدام الوسائل التكنولوجية للتواصل.

تفاصيل الدراسة

قام علماء الأعصاب في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو، بزراعة مصفوفة أقطاب كهربائية في القشرة الحسية الحركية، وهي الجزء الذي يتحكم في النطق في الدماغ، لشخص بالغ من العمر 36 عاماً مصاب بسكتة دماغية في جذع الدماغ منذ العشرين من عمره، وقد أدت الإصابة إلى إصابته بشلل شديد وفقد القدرة على الكلام بشكل واضح. كما تم زراعة المصفوفة إلى مجموعة متطوعين أصحاء.

وقام العلماء باستخدام ما يلي للقيام بهذه التجربة:

• خوارزميات التعلم العميق لتدريب نماذج الكمبيوتر على التعرف على الكلمات من الأنماط في نشاط دماغ المشارك وتصنيفها.
• نموذج اللغة الطبيعية، وهو برنامج يتنبأ بالكلمة التالية في الجملة بناءً على الكلمات السابقة.

ثم طلبوا من الرجل غير القادر على الكلام أن يفكر في قول الكلمات التي قدموها له على الشاشة. وفي كل تجربة، كان يتم تقديم الجملة للمشارك ليحاول توليد الكلمات بأسرع ما يمكن من خلال التفكير في قولها.

على مدار 48 جلسة تدريبية، حاول المشارك إنتاج كلمات معينة من مجموعة من 50 كلمة، وخلال هذه الجلسات، جمع الباحثون 22 ساعة من بيانات موجات الدماغ.

وبعد التدريب، تمكنت الخوارزمية من تحديد 98 ٪ بشكل صحيح من محاولات المشارك لإنتاج كلمات فردية.

وكانت نتائج الدراسة كما يلي:

• تمكن الرجل من نطق همهمات وأنين لكنه لم يكن قادراً على نطق الكلمات، على الرغم من امتلاكه وظائف معرفية صحية.
• تمكن المريض من التحكم في جهاز الكتابة المستند إلى الكمبيوتر للتواصل باستخدام حركات طفيفة في رأسه، لكن سرعته في الكتابة مع هذا الجهاز لا تزيد عن خمس كلمات صحيحة في الدقيقة.
• بعد 48 جلسة تدريبية باستخدام تقنية قراءة الأفكار الجديدة على مدار 81 أسبوع، تمكن من كتابة حوالي 15 كلمة في الدقيقة، بمعدل خطأ 26٪.

يقول العلماء، الذين أبلغوا عن النتائج التي توصلوا إليها أن تقنيات فك تشفير الكلام تعتبر بشكل عام قابلة للاستخدام، إذا كان لدى الشخص معدل خطأ في الكلمات أقل من 30٪.

وقال الدكتور شوام الذي يرأس اللجنة الاستشارية لجمعية السكتات الدماغية الأمريكية ولم يشارك في هذه الدراسة بأن هذه الدراسة تعتبر قفزة كبيرة لفك تشفير الكلمات.

وقد اعتبر أن الأمر الأكثر إثارة للدهشة في هذه الدراسة أن منطقة الدماغ المزروعة بأجهزة الاستشعار (منطقة القشرة الحسية الحركية )، إذ كان هناك اعتقاد سائد أنها لا تلعب دوراً هاماً في فهم اللغة أو توليد الكلمات.

للمزيد: علامات تحذر من السكتة الدماغية