به گزارش صدای شهر ناتوان در گفتار: زهرا وجدانی: رابط‌های مغز و رایانه (BCI) در سال‌های اخیر به یکی از پیشرفته‌ترین دستاورد‌های علوم اعصاب و مهندسی بدل شده‌اند. این فناوری نوظهور امکان برقراری ارتباط مستقیم میان مغز انسان و رایانه را فراهم می‌کند و به‌ویژه برای افرادی که دچار بیماری‌های فلج‌کننده، اختلالات حرکتی یا مشکلات گفتاری هستند روزنه‌ای تازه از امید می‌گشاید. تاکنون تلاش‌های متعددی برای ترجمه سیگنال‌های عصبی مرتبط با حرکت دست یا گفتار انجام شده است؛ اما اکنون محققان موفق شده‌اند یک گام فراتر بردارند و به قلمرویی وارد شوند که تاکنون غیرقابل دسترس می‌نمود: رمزگشایی گفت‌وگوی درونی یا همان مونولوگ ذهنی انسان. این دستاورد که نتایج آن در نشریه Cell منتشر شده می‌تواند زمینه‌ساز بازگرداندن توانایی گفتار به بیمارانی باشد که بر اثر بیماری‌های نورودژنراتیو یا حوادث، قدرت بیان خود را از دست داده‌اند.
در این گزارش به بررسی جزئیات این پژوهش، روش‌های به‌کاررفته، نتایج به‌دست‌آمده و چشم‌انداز آینده این فناوری می‌پردازیم.
مسیر طولانی از نوشتار ذهنی تا گفتار درونی
آزمایشگاه Neural Prosthetics Translational دانشگاه استنفورد به سرپرستی فرانک ویلت در یک دهه اخیر پیشگام در توسعه فناوری BCI بوده است. در سال ۲۰۲۱ این گروه موفق شد سیگنال‌های عصبی مرتبط با نوشتن ذهنی را به متن تبدیل کند. دو سال بعد، در ۲۰۲۳ پروژه‌ای دیگر به ترجمه تلاش‌های گفتاری بیماران اختصاص یافت. دستاورد جدید این گروه مرحله سوم این مسیر تحقیقاتی محسوب می‌شود که این بار بدون نیاز به حرکت یا حتی تلاش برای گفتن مستقیماً گفتار درونی را هدف قرار داده است.
چالش بیماران فلج و انگیزه اصلی تحقیق
افراد مبتلا به فلج کامل یا جزئی هنگام تلاش برای سخن گفتن با مشکلات متعددی مانند کندی، خستگی، صدا‌های نامفهوم و اختلال در کنترل تنفس مواجه‌اند. این دشواری‌ها پژوهشگران را به سمت بررسی امکان رمزگشایی صرفاً از طریق گفتار ذهنی سوق داد؛ یعنی همان زمانی که فرد تنها به کلمات فکر می‌کند بدون آنکه آنها را بر زبان آورد.
روش‌شناسی دقیق با استفاده از آرایه‌های الکترودی
این پژوهش در قالب پروژه Brain۲Gate و با مشارکت چهار بیمار تتراپلژیک انجام شد. در مغز این افراد، آرایه‌های میکروالکترودی ۶۴ کاناله کار گذاشته شده بود که امکان ثبت فعالیت‌های عصبی قشر حرکتی را فراهم می‌کرد. دو نفر از داوطلبان شامل یک زن ۶۸ ساله و یک مرد ۳۳ ساله به بیماری ALS مبتلا بودند و عملاً قادر به برقراری ارتباط شفاهی یا حرکتی نبودند.
رمزگشایی واج‌ها و استفاده از هوش مصنوعی
فرایند آزمایش شامل دو مرحله اصلی بود:• تلاش یا تصور کلمات ساده.• شنیدن یا خواندن همان کلمات به‌صورت درونی.
با مقایسه این دو حالت پژوهشگران توانستند واج‌ها را به‌عنوان کوچک‌ترین واحد‌های گفتار استخراج کنند. سپس الگوریتم هوش مصنوعی این داده‌ها را پردازش و بازسازی کرد تا به شکل کلمات قابل فهم درآید.
یکی از نوآوری‌های مهم این پروژه تعریف عبارات رمزی ویژه بود. این عبارات غیرمعمول مانند جمله معروف «Orange you glad I didn’t say banana» به افراد امکان می‌داد که رابط مغز و رایانه را روشن یا خاموش کنند و از این طریق کنترل حریم خصوصی گفت‌وگوی ذهنی خود را در اختیار داشته باشند.
از اثبات اصل تا چالش‌های عملی
این فناوری در حال حاضر تنها می‌تواند یک دایره واژگانی ۵۰ کلمه‌ای را بازشناسایی کند و نرخ خطای آن در مواردی تا ۳۳ درصد می‌رسد. با وجود این پژوهشگران توانسته‌اند امکان‌پذیری اصل ایده را به اثبات برسانند. ویلت در این باره می‌گوید: هرچند دقت رمزگشایی گفتار درونی کمتر از تلاش‌های گفتاری است، اما همین میزان برای ما امیدبخش است که در آینده بتوانیم سامانه‌هایی بسازیم که به بیماران فلج امکان گفتاری روان و راحت تنها با تکیه بر افکارشان بدهد.
از سخت‌افزار پیشرفته تا رمزگشایی کامل افکار
به گفته پژوهشگران این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی قرار دارد و تا استفاده عمومی فاصله زیادی دارد. توسعه سخت‌افزار‌های جدید برای ثبت نورون‌های بیشتر، طراحی سامانه‌های بی‌سیم و کاشتنی و همچنین بررسی نواحی دیگر مغز همچون مراکز زبان و شنوایی می‌تواند دقت و کارایی BCI را به‌طور چشمگیری افزایش دهد.
پژوهش تازه دانشگاه استنفورد نشان داد که رمزگشایی گفت‌وگوی درونی دیگر یک خیال علمی-تخیلی نیست بلکه واقعیتی علمی در حال شکل‌گیری است. هرچند محدودیت‌های فنی و چالش‌های اخلاقی همچنان پابرجا هستند، اما امید می‌رود در آینده نزدیک، بیماران مبتلا به فلج یا بیماری‌های نورودژنراتیو بتوانند تنها با اندیشه‌های خود، ارتباطی روان و معنادار با دیگران برقرار کنند. این مسیر نقطه آغازی است برای بازگرداندن صدا به کسانی که سال‌ها از آن محروم بوده‌اند.
انتهای پیام/
Source link
