إشارات الدماغ
قامت مجموعة من علماء الأعصاب باختراع جهاز خارق يستخدم الشبكات العصبية في الدماغ (التعلم الآلي) لقراءة نشاط الدماغ والاشارات التي يرسلها وترجمتها للغةٍ مفهومة لتحويل إشارات الدماغ إلى كلام.
حيث يوضح مقال نُشر يوم الثلاثاء في مجلة ساينتيفك ريبورتس (Scientific Reports) حول قيام فريق من معهد زوكرمان (Zuckerman Mind Brain Behavior Institute) في جامعة كولمبيا باستخدام خوارزميات التعلم العميق تشبه تلك التكنولوجيا التي تستخدم في نظام سيري في أجهزة الآيفون و آمازون ايكو والتي تعمل على تحويل الكلام إلى لغة دقيقة ومفهومة ومعاد صياغتها بشكل لائق. كما ويسمح هذا النظام الهيكلي البشري المحوسب للأشخاص الذين فقدوا القدرة على التحدث فرصة للتعبير من خلال استخدام أفكارهم للتواصل اللفظي عبر صوت آلي مبرمج آليا.
حيث قالت د. نيما ميسقاراني ( Nima Mesgarani )، الباحثة الرئيسية في المشروع في بيان لها: ” قد بينّا أنه من خلال استخدام هذه التكنولوجيا المناسبة فإنه يمكن فك شفيرة الأفكار الغير مفهومة والعمل على تحويلها لكلام مفهوم من قبل أي مستمع”
حيث أنه عندما نتحدث فإن عقولنا” تُضيء” عبر ارسال إشارات كهربائية، إذا ما تمكن العلماء من فهم هذه الإشارات الكهربائية عبر فك تشفيرها وفهم كيفية ارتباطها بتكوين الجمل أو سماعها فإنه سنكون أكثر قربًا من ترجمتها للغة مفهومة-باستخدام قوة المعالجة- يمكن من خلالها عمل جهاز قادر على ترجمة الأفكار مباشرة وتحويلها لكلام.
حيث تمكن الفريق من القيام بإنشاء مشفر صوتي (vocoder) يستخدم الخوارزميات والشبكات العصبية لتحويل هذه الإشارات إلى كلام مفهوم.
ولتحقيق ذلك، قام الفريق البحثي بتوجيه أسئلة لخمسة أشخاص مصابون بالصرع يخضون لعملية جراحية دماغية وعملوا على توصيل أقطاب كهربائية على مناطق مختلفة من سطح الدماغ ومن ثم تشغيل ملف صوتي لمدة 40 دقيقة مكون من مجموعة من الجمل المنطوقة و المتكررة بشكل عشوائي ستة مراتٍ. ساعدت هذه العملية على تدريب جهاز المشفر الصوتي (vocoder)
بعد ذلك، قام الفريق بعمل تجربة تقوم على عد الأرقام من الصفر حتى تسعة على الأشخاص المصابون وفي هذه الأثناء استطاع المشفر الصوتي من استلام تغذية راجعة من الإشارات الكهربائية الدماغية. تقوم خوارزميات هذا الجهاز والتي أُطلق عليها اسم (WORLD) من تنظيم الأصوات ومحاولتها ترتيبها عبر الشبكة العصبية وكنتيجة من هذه العملية ينتج صوت آلي يحاكي عملية العد. ويُوصف الصوت الناتج بأنه يمكن سماعه لكنه ليس واضحًا ومثاليًا وبالمقابل مفهوم تمامًا.
كما وأضافت د.نيما ” لقد وجدنا أن يمكن للأشخاص فهم الأصوات وتكرارها حاليا بحوالي 75% أفضل من جميع المحاولات السابقة”
ولخص الباحثون أن دقة هذه العملية تعتمد بشكل رئيسي على مدى إعادة تنفيذ هذه الآلية، أي أنها تعتمد على عدد الأقطاب الكهربائية التي ستزرع في أدمغة الأشخاص المصابين، بالإضافة إلى مدة تدريب جهاز المشفر الصوتي.
حيث أنه من المتوقع مع زيادة الأقطاب الكهربائية وزيادة الفترة الزمنية التي يتدرب عليها الجهاز فإن ذلك سيسمح بتجميع المزيد من البيانات والنتائج التي سيتم الحصول عليها ستكون أكثر فعالية!
أما عن الخطوة القادمة، فيتطلع العلماء لاختبار نوعية الإشارات المُرسلة عندما يتصور الشخص عملية التحدث بدلًا من الاستماع إلى الكلام، كما ويأمل الباحثون من اجراء المزيد من الاختبار الأكثر تعقيدًا من حيث الجمل والكلمات المستخدمة. والتي بالطبع ستعمل على تحسين أداء الخوارزميات من خلال تجميع المزيد من البيانات.
ومن المتوقع، أن تقود هذه العملية أخيرًا نحو زراعة الدماغ يتجاوز الكلام تماما ويُحول أفكار الشخص إلى كلمات،ستكون تلك خطوة هائلة إلى الأمام بالنسبة للكثيرين.
كما وأضافت د.نيما: ” ستمنح هذه العملية أي شخص غير قادر على التحدث سواء بسبب الإصابة أو لمرض ما، فرصةً حيّة للتواصل مع العالم من حوله”.