تطوير زرعة دماغية تقوم بترجمة الإشارات الدماغية إلى كلام
تقوم أدمغتنا بتصميم حركات عضلية متعددة في أفواهنا وحناجرنا لتشكيل الأصوات التي تشكل الكلمات التي نسمعها، والإشارات الكهربائية التي يرسلها الدماغ تترجَم على شكل حركات عضلية وأصوات نسمعها من خلال الكلام.
في إنجاز جديد، قام العلماء بغرز عدد كبير من أجهزة الاستشعار الصغيرة، في مساحة لا تزيد عن طابع بريدي، لقراءة هذا المزيج المعقد من الإشارات الكهربائية، من أجل التنبؤ بالأصوات التي يحاول الشخص إصدارها.
حيث قاموا ببناء مجموعة الأقطاب الكهربائية على بلاستيك مرن فائق النحافة، مع أقطاب كهربائية متباعدة عن بعضها البعض بأقل من 2 مم، والتي يمكنها اكتشاف إشارات محددة حتى من الخلايا العصبية القريبة جدًا من بعضها البعض.
ولاختبار مدى فعالية هذه الشرائح الدماغية الصغيرة الحجم في فك تشفير الكلام، قاموا بتجربتها مؤقتًا مع أربعة مرضى لا يعانون من ضعف في النطق.
اغتنموا الفرصة بينما كان المرضى يخضعون لعملية جراحية، ثلاثة منهم لاضطرابات الحركة، وواحدة لإزالة ورم، وكان عليهم إجراء العملية بسرعة. أثناء زرع المصفوفة الصغيرة، تمكن الفريق من تسجيل النشاط في القشرة الحركية للكلام في الدماغ والتي ترسل إشارات إلى عضلات الكلام، بينما كان المرضى يكررون 52 كلمة لا معنى لها، وتضمنت (الكلمات غير المفهومة) تسعة صوتيات مختلفة.
استخدم مهندس الطب الحيوي في جامعة ديوك الأمريكية، سوسندراكومار دورايفيل، خوارزمية التعلم الآلي لتقييم المعلومات المسجلة لتحديد مدى قدرة نشاط الدماغ على التنبؤ بالكلام المستقبلي.
يفتح “الكلام الاصطناعي” الباب أمام مستقبل يستطيع فيه الأشخاص غير القادرين على الكلام بسبب حالات عصبية التواصل من خلال الأفكار.
وقد تكون ردة الفعل الأولية هي افتراض أن هذا الاختراع يقرأ الأفكار، ولكن في الواقع، تقرأ المستشعرات المكتشفة الإشارات الكهربائية الخارجة من الدماغ وتترجمها على شكل كلام مفهوم.
(فيديو توضيحي لعملية تطوير الدماغ للكلام)
وقال المؤلف الأول للدراسة، عالم الأعصاب جريجوري كوجان، من جامعة ديوك الأمريكية: “هناك العديد من المرضى الذين يعانون من اضطرابات حركية، والتي يمكن أن تضعف قدرتهم على التحدث، وبالتالي هذا الاختراع سيكون هو المفتاح المناسب للتغلب على مشاكلهم”.
وأضاف كوجان: “نحن نعمل الآن على تطوير النوع نفسه من أجهزة التسجيل، ولكن من دون أي أسلاك، ولن يضطر المستخدم إلى أن يكون مقيدًا بمأخذ كهربائي، وهو أمر مثير حقًا”.
وقال جوناثان فيفينتي، المؤلف المشارك ومهندس الطب الحيوي في جامعة ديوك الأمريكية: “نحن في مرحلة لا يزال فيها الكلام من خلال الشرائح الجديدة أبطأ بكثير من الكلام الطبيعي، ولكن من الممكن أن تكون القاعدة الأساسية لتطويرها في المستقبل، والوصول إلى منتج قادر على مجاراة الكلام الطبيعي”.