طور الباحثون في جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ، واجهة استقصائية للحاسوب في الدماغ تحظى بوعد لاستعادة أصوات الأشخاص الذين فقدوا القدرة على التحدث بسبب الظروف العصبية.
في دراسة جديدة نشرت في المجلة العلمية طبيعةو يوضح الباحثون كيف يمكن لهذه التكنولوجيا الجديدة أن تترجم على الفور نشاط الدماغ إلى صوت كشخص يحاول التحدث – بفعالية إنشاء صوتية رقمية.
سمح النظام للمشارك في الدراسة ، الذي يعاني من التصلب الجانبي الضموري (ALS) ، “التحدث” من خلال جهاز كمبيوتر مع عائلته في الوقت الفعلي ، وتغيير تجويده و “غناء” الألحان البسيطة.
“إن ترجمة النشاط العصبي إلى نص ، وهو كيف يعمل واجهة حاسوب الدماغ السابقة لدينا ، يشبه المراسلة النصية. إنه تحسن كبير مقارنة بالتقنيات المساعدة القياسية ، لكنه لا يزال يؤدي إلى تأخير المحادثة. وبالمقارنة ، فإن هذا التوليف الصوتي في الوقت الفعلي الجديد يشبه الدعوة الصوتية.” شارك Stavisky في توجيه مختبر UC Davis Neuroprosthetics.
وقال ستافيسكي: “مع التوليف الصوتي الفوري ، سيتمكن مستخدمو الخلايا العصبية من إدراجهم أكثر في محادثة. على سبيل المثال ، يمكنهم المقاطعة ، والأشخاص أقل عرضة لمقاطعتهم عن طريق الخطأ”.
فك تشفير إشارات الدماغ في قلب التكنولوجيا الجديدة
تم تسجيل الرجل في تجربة Braingate2 السريرية في UC Davis Health. أصبحت قدرته على التواصل من خلال جهاز كمبيوتر ممكنًا من خلال واجهة الحاسوب في الدماغ (BCI). وهو يتألف من أربع صفائف كهربائية دقيقة يتم زرعها جراحياً في منطقة الدماغ المسؤولة عن إنتاج الكلام.
تسجل هذه الأجهزة نشاط الخلايا العصبية في الدماغ وإرسالها إلى أجهزة الكمبيوتر التي تفسر الإشارات لإعادة بناء الصوت.
وقال مايتري ويراجكار ، المؤلف الأول لعلم الدراسة والشراء في مختبر Neuroprostics في UC Davis: “كان الحاجز الرئيسي أمام تصنيع الصوت في الوقت الفعلي لا يعرف بالضبط متى وكيف يحاول الشخص الذي يعاني من فقدان الكلام التحدث”. “خريطة خوارزمياتنا النشاط العصبي للأصوات المقصودة في كل لحظة من الوقت. هذا يجعل من الممكن توليف الفروق الدقيقة في الكلام وإعطاء المشارك السيطرة على إيقاع BCI-Voice.”
الكلام التعبيري الفوري مع BCI يظهر الوعد
تمكنت واجهة الحاسوب الدماغية من ترجمة الإشارات العصبية للمشارك في الدراسة إلى خطاب مسموع يتم تشغيله من خلال مكبر صوت سريع للغاية-فرضية ثانية واحدة. يشبه هذا التأخير القصير التأخير الذي يختبره الشخص عندما يتحدث ويسمع صوت صوتهم.
سمحت التكنولوجيا أيضًا للمشارك في قول كلمات جديدة (كلمات غير معروفة بالفعل للنظام) ولإجراء عمليات التدخل. كان قادرًا على تعديل تجويد صوت الكمبيوتر الذي تم إنشاؤه لطرح سؤال أو التأكيد على كلمات محددة في جملة.
اتخذ المشارك أيضًا خطوات نحو متفاوتة من خلال غناء الألحان القصيرة البسيطة.
غالبًا ما كان صوته الذي تم تصنيفه في BCI مفهومًا: يمكن للمستمعين أن يفهموا ما يقرب من 60 ٪ من الكلمات المصنفة بشكل صحيح (على عكس 4 ٪ عندما لم يكن يستخدم BCI).
الكلام في الوقت الحقيقي بمساعدة الخوارزميات
يتم مساعدة عملية ترجمة نشاط الدماغ على الفور إلى خطاب توليف من خلال خوارزميات الذكاء الاصطناعي المتقدمة.
تم تدريب خوارزميات النظام الجديد مع البيانات التي تم جمعها بينما طُلب من المشارك محاولة التحدث بالجمل المعروضة له على شاشة الكمبيوتر. هذا أعطى الباحثين معلومات حول ما كان يحاول قوله.
أظهر النشاط العصبي أنماط إطلاق المئات من الخلايا العصبية. قام الباحثون بمحاذاة تلك الأنماط مع أصوات الكلام التي كان المشارك يحاول إنتاجها في تلك اللحظة من الزمن. ساعد هذا الخوارزمية على تعلم إعادة بناء صوت المشارك بدقة من إشاراته العصبية.
تقدم التجربة السريرية الأمل
وقال ديفيد براندمان ، المدير المشارك لمختبر المختبر العصبي في جامعة كاليفورنيا في ديفيس ، وجراح الأعصاب الذي أجرى زرع المشارك: “صوتنا جزء مما يجعلنا من نحن. إن فقدان القدرة على الكلام مدمرة للأشخاص الذين يعانون من الظروف العصبية”.
“توفر نتائج هذا البحث الأمل للأشخاص الذين يرغبون في التحدث ولكن لا يمكنهم ذلك. لقد أظهرنا كيف تم تمكين رجل مشلول للتحدث مع نسخة توليف من صوته. هذا النوع من التكنولوجيا يمكن أن يكون تحويليًا للأشخاص الذين يعانون من الشلل”.
براندمان أستاذ مساعد في قسم الجراحة العصبية وهو محقق رئيسي مسؤول عن الموقع في تجربة Braingate2 السريرية.
القيود
يلاحظ الباحثون أنه على الرغم من أن النتائج واعدة ، إلا أن الخلايا العصبية الدماغية إلى الدماغ تظل في مرحلة مبكرة. يتمثل أحد القيود الرئيسية في إجراء البحث مع مشارك واحد مع ALS. سيكون من الأهمية بمكان تكرار هذه النتائج مع المزيد من المشاركين ، بما في ذلك أولئك الذين لديهم فقدان الكلام من أسباب أخرى ، مثل السكتة الدماغية.
تجربة Braingate2 تسجل المشاركين. لمعرفة المزيد حول الدراسة ، تفضل بزيارة braingate.org أو الاتصال [email protected].
حذر: جهاز استقصائي ، محدود بموجب القانون الفيدرالي لاستخدام التحقيق.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
