به گزارش بنیان به نقل از Science Daily، هر ساله هزاران نفر به دلیل سکته، تصادف یا بیماری توانایی تکلم را از دست می دهند. توسعه بیشتر روشی که در این مطالعه توصیف شده است می تواند روزی این افراد را قادر به برقراری ارتباط کامل کند.

این دستاورد، که با همکاری اولین شرکت کننده در یک پژوهش کارآزمایی بالینی به دست آمده است، حاصل بیش از یک دهه تلاش دکتر Chang Edward، جراح مغز و اعصاب، برای توسعه نوعی فناوری است که به افراد فلج اجازه می دهد حتی اگر خودشان قادر به صحبت نباشند، ارتباط برقرار کنند، در واقع این پروتز سیگنال های عصبی را که از مغز بیمار به مجرای صوتی فرستاده می شود، مستقیما به کلماتی ترجمه می کند که به صورت متن روی یک صفحه نمایش ظاهر می شوند.

مطالعه مذکور به مطالعه BRAVO (Brain-Computer Interface Restoration of Arm and Voice) بازیابی دست و صدا با استفاده از رابط مغز و رایانه) معروف است. اولین شرکت کننده در این کارآزمایی مردی در اواخر 30 سالگی است که بیش از 15 سال پیش دچار سکته مغزی مخرب در ساقه مغز شد که به ارتباط مغز وی با مجرای صوتی و اندام‌ها آسیب جدی وارد کرد. از آن زمان به بعد، بیمار فقط حرکات بسیار محدودی در سر، گردن و اندام ها دارد و با استفاده از یک اشاره گر متصل به کلاه بیس بال برای فشردن حروف بر روی یک صفحه نمایش، ارتباط برقرار می کند.

این شرکت کننده که به خواسته خود BRAVO-1 نامیده می شود، با محققان همکاری کرد تا یک فرهنگ لغات 50 کلمه ای ایجاد کنند که تیم تحقیقاتی بتواند از روی فعالیت مغزو با استفاده از الگوریتم های رایانه ای پیشرفته، آن ها را تشخیص دهد. این واژگان - که شامل کلماتی مانند "آب"، "خانواده" و "خوب" است - برای ایجاد صدها جمله بیان کننده مفاهیم قابل استفاده در زندگی روزمره بیمار کافی بود.

سپس، دکتر چانگ نوعی آرایه الکترودی با چگالی بالا را بر روی قشر موتور گفتاری (speech motor cortex) بیمار کاشت. پس از بهبودی کامل شرکت کننده، تیم وی 22 ساعت فعالیت عصبی را در این منطقه از مغز در بیش از 48 جلسه و چندین ماه ثبت کردند. در هر جلسه ، در حالی که الکترودها سیگنال های مغزی را از قشر گفتاری ثبت می کردند بیمار سعی می کرد هر 50 واژه را بارها بیان کند.

محققان برای ترجمه الگوهای فعالیت عصبی ثبت شده به کلمات خاص مورد نظر از مدل های شبکه عصبی استفاده کردند، که اشکالی از هوش مصنوعی می باشند. هنگامی که شرکت کننده قصد صحبت داشت، این شبکه ها الگوهای ظریف در فعالیت مغز را تشخیص می دادند تا تلاش برای گفتار را شناسایی کرده و تعینن کنند بیمار قصد گفتن کدام کلمات را داشته است.

برای آزمایش این رویکرد، ابتدا محققان جملات کوتاهی را با استفاده از همان 50 کلمه به بیمار ارائه داده و از او خواستند سعی کند هر جمله را چندین بار بگوید. هنگامی که او تلاش می کرد ، کلمات، یکی یکی، از فعالیت مغزی او بر روی یک صفحه نمایش رمزگشایی می شدند. سپس با پرسیدن سوالاتی مانند "امروز چطوری؟" و "آیا آب می خواهید؟" مانند گذشته، تلاش بیمار برای صحبت کردن بر روی صفحه ظاهر می شد: "من خیلی خوب هستم" و "نه ، من تشنه نیستم".

تیم تحقیقاتی دریافتند که این سیستم می تواند کلمات را از فعالیت مغز با سرعت حداکثر 18 کلمه در دقیقه و با دقت حداکثر 93 درصد (میانگین 75 درصد) رمزگشایی کند.

به گفته دکتر Chang و David Moses، فوق دکترای مهندسی و یکی دیگر از محققان این پروژه، این تیم قصد دارد تا تعداد بیشتری از شرکت کنندگان تحت تأثیر فلج شدید و نقص ارتباطی را وارد مطالعه کند. آن ها در حال حاضر در تلاش هستند تا تعداد کلمات موجود در واژگان را افزایش داده و همچنین سرعت گفتار را بهبود ببخشند.

این مطالعه در تاریخ 15 جولای 2021 در مجله معتبر علمی  New England Journal of Medicine منتشر شده است.

پایان مطلب/

لینک منبع

https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2027540