عدد اليوم
استفاد العلماء من الذكاء الاصطناعي لترجمة إشارات الدماغ إلى خطاب مسموع، في خطوة نحو عمليات زرع مترجم للإشارات داخل المخ، التي يمكن أن تسمح في يوم من الأيام للأشخاص ذوي الإعاقات وفاقدي القدرة على الكلام أن يكون لهم صوت مسموع. ووفقاً لنتائج الأبحاث التي نشرت في مجلة «نيتشر» العلمية المختصة، قدم فريق بحث من جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، وحدة تجريبية لفك ترميز الإشارات المسجلة من المخ البشري وتحويلها عن طريق الذكاء الاصطناعي إلى معانٍ وكلمات تحول تلك الأفكار إلى كلمات مسموعة.
وقال الباحثون إنه عند اكتمال الأبحاث، يمكن للنظام أن يمنح الأشخاص الذين لا يستطيعون التحدث، مثل مرضى السكتة الدماغية وضحايا السرطان أو أولئك الذين يعانون من التصلب الضموري للعضلات القدرة على إجراء محادثات بصورة طبيعية.
وقال جوبالا كيه أنومانشيبالي، أستاذ أمراض المخ والأعصاب والباحث الرئيسي في الدراسة: «كانت أبحاثنا في المقام الأول تنصب في جعل جهاز الكمبيوتر ينطق الكلمات التي يفكر فيها الشخص المريض ولكنه لا يستطيع أن ينطقها».
في الوقت ذاته، قال فرانك إتش جونتر، عالم الأعصاب بجامعة بوسطن، الذي ساهم في أبحاث مشابهة تنصب حول زرع جهاز تجريبي في المخ للمساعدة على نطق الكلمات، إنه قد يستغرق 10 سنوات أو أكثر قبل أن يتحول البحث الجديد من التجارب النظرية إلى الاختبارات السريرية العملية، لكن «بالنسبة لهؤلاء الناس، يمكن لهذا النظام أن يغير حياتهم بصورة إيجابية». يذكر أن جونتر لم يشارك في المشروع البحثي الجديد لجامعة كاليفورنيا.
ولترجمة إشارات الدماغ إلى كلام، استخدم علماء جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو نبضات العصب الحركي الناتجة عن الدماغ للسيطرة على العضلات التي تعبر عن أفكارنا بمجرد أن نرغب في إطلاقها والتعبير عنها بصوت عالٍ.
وقال إدوارد تشانغ، كبير علماء الأعصاب في الدراسة: «إننا نستغل أجزاء الدماغ التي تتحكم في الحركة، نحن نحاول فك تشفير الحركة لإنتاج الصوت».
كخطوة أولى، وضع العلماء أقطاباً كهربائية تمر عبر أدمغة المتطوعين الذين يمكنهم التحدث بشكل طبيعي. وخضع المتطوعون الخمسة من الرجال والنساء، وجميعهم يعانون مرض الصرع بدرجة حادة، إلى جراحة في المخ لرسم خريطة دقيقة للخلايا العصبية في الدماغ، ثم قام الجراحون بإزالة مصدر نوبات الصرع جراحياً. وقد ساهمت الأقطاب الكهربائية في تسجيل النشاط في المخ قبل حدوث النوبات العشوائية للصرع.
وبينما نطق المرضى العشرات من جمل الاختبار بصوت عالٍ، سجل العلماء النبضات العصبية الصادرة من قشرة الدماغ الحركية التي تعمل على تحريك 100 أو أكثر من العضلات في الشفاه والفك واللسان والحلق وهي العضلات المسؤولة عن خروج الكلمات عند الإنسان. وبشكل أساسي، سجل الباحثون نوعاً من التناسق العضلي بداية من التفكير في الكلمة ثم نطقها.
في الخطوة الثانية، حول العلماء إشارات الدماغ إلى خطاب مسموع بمساعدة نظام الذكاء الاصطناعي الذي يمكن أن يضاهي الإشارات العصبية التي يصدرها الدماغ بقاعدة بيانات لحركات العضلات، ثم يطابق حركة العضلات الناتج عن ذلك مع الصوت المناسب.
وكتب الباحثون أن نسبة الدقة في الخطاب الناتج عن تلك التجربة تصل إلى نحو 70%، وذلك في نحو 150 كلمة في الدقيقة، وهي معدل سرعة الكلام العادي. وقال جوش شارتييه الباحث المشارك في الدراسة: «لقد أثبتت الدراسة أنها قادرة على تحقيق نتائج إيجابية إلى حد معقول، فقد وجدنا أنه في كثير من الحالات، تم فهم جوهر الجملة التي يريد الشخص لفظها».
وقد كشف عالم الأعصاب بجامعة كولومبيا نيما مسغاراني، في مارس الماضي، عن نموذج أولي مختلف للكمبيوتر يحول النشاطات العصبية التي يتم تسجيلها من المخ إلى كلام، ويعد هذا الكشف هاماً جداً لفريق البحث في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو. يذكر أن مسغاراني لا يشارك في البحث الجديد.
وقد استغرقت أبحاث ترجمة إشارات المخ إلى كلام أكثر من عام، ولا يعرف الباحثون مدى سرعة عمل هذا النظام في محادثة تفاعلية عادية، وقال إدوارد تشانغ، كبير علماء الأعصاب في الدراسة الجديدة، إنه لا توجد طريقة لجمع الإشارات العصبية دون جراحة. ولم يتم اختبار هذا الأمر بعد بين المرضى الذين لديهم شلل في العضلات المسؤولة عن الكلام.
كما طلب العلماء من مرضى الصرع الذين جرت عليهم التجربة «بالتفكير» فقط في بعض الجمل الخاصة دون نطقها بصوت عالٍ، ولم يتمكنوا من اكتشاف أي اختلاف في تلك الإشارات الدماغية مقارنة مع الاختبارات مع الكلمات المنطوقة.
وقال: «هناك سؤال أساسي للغاية حول ما إذا كانت نفس الخوارزميات ستنجح مع الأشخاص الذين لا يستطيعون الكلام، حيث إن التجربة التي تمت حتى الآن كانت على متطوعين يمكنهم التحدث»، «نريد أن نجعل التكنولوجيا أفضل وأكثر طبيعية، والكلام أكثر وضوحاً. فمازال هناك الكثير من الأبحاث التي يجب إجراؤها».
وقد وجدت الدكتورة كريستينا سيمونيان، من كلية الطب بجامعة هارفارد، والتي تدرس اضطرابات الكلام والآليات العصبية للكلام البشري وهي غير مشاركة في البحث الجديد، أن النتائج التي توصل إليها فريق جامعة كاليفورنيا مشجعة، وقالت: «هذه ليست الخطوة الأخيرة، ولكن هناك أمل يلوح في الأفق».
بقلم: روبرت لي هوتز
