ایمپلنت سیگنال های مغز را به متن و گفتار تبدیل می کند

رایانه ها در ارائه صدا به افراد بی صدا بهتر می شوند. یک زن فلج که تقریباً 20 سال بود صحبت نکرده بود، به لطف کاشت مغزی و الگوریتم ذهن خوانی، دوباره صدای خود را از طریق یک آواتار مجازی پیدا کرد. یک ایمپلنت مغزی متفاوت به زن دیگری که به دلیل بیماری عصبی صدای خود را از دست داده بود کمک کرد تا از طریق متن با سرعتی نزدیک به گفتار عادی ارتباط برقرار کند. تجربیات آنها که در مطالعات جداگانه ای در روز چهارشنبه در مجله Nature منتشر شد، نشان دهنده پیشرفت های قابل توجهی برای سیستم هایی است که به افراد اجازه می دهد دستگاه ها را با استفاده از سیگنال های مغزی کنترل کنند. چنین سیستم هایی یک آهنگ پینک فلوید را از فعالیت مغز بازسازی کرده اند و سیگنال های مغزی برای گفتار و دست خط را به متن تبدیل کرده اند. به گفته محققان، رابط‌های مغز و رایانه مورد استفاده در مطالعات جدید سریع‌تر و پیچیده‌تر هستند. دکتر ادی چانگ، جراح مغز و اعصاب در موسسه علوم اعصاب ویل سانفرانسیسکو و یکی از نویسندگان یکی از این مطالعات گفت: «ما نشان داده‌ایم که چه چیزی ممکن است. چانگ و همکارانش یک ورقه سیلیکونی نازک به اندازه یک کارت اعتباری با 253 الکترود روی سطح مغز یک زن فلج کاشتند. این بیمار 48 ساله از حدود 18 سال پیش که دچار سکته مغزی شده بود قادر به صحبت کردن یا استفاده از دست و پاهای خود نبود. مغز یک فرد فلج می تواند سیگنال های الکتریکی را ساطع کند که حرکت را کنترل می کند، حتی زمانی که کانال های ارتباطی بین مغز و عضلات شکسته شود. بر اساس این مطالعه، ایمپلنت این زن سیگنال هایی برای کنترل عضلات مربوط به گفتار در زبان، فک، حنجره و صورت او دریافت کرد. این الکترودها از طریق کابلی که به پورت روی جمجمه او وصل شده بود به کامپیوترها متصل می شد. محققان الگوریتمی را آموزش دادند تا سیگنال های مغز او را برای گفتار و حالات چهره تشخیص دهد. در طول دو هفته، کلمات و جملاتی روی صفحه نمایش به او نشان داده شد که به او گفته شد آنها را با صدای بلند بخواند. همچنین به او گفته شد که حالات چهره غمگین، شاد و متعجب را تصور کند. کامپیوترها سیگنال های مغز او را هنگام انجام این وظایف ضبط می کردند. محققان آزمایش کردند که آیا این الگوریتم می تواند سیگنال های مغز را به طور دقیق به متن و گفتار ترجمه کند یا خیر. جملات جدیدی به بیمار ارائه شد و گفته شد که آنها را در سکوت بخواند. چانگ گفت: برای متن، این سیستم جملاتی را با 78 کلمه در دقیقه تولید می کند: پنج برابر سریعتر از رابط های قبلی مغز و رایانه که برای ارتباط استفاده می شد. با استفاده از واژگانی در حدود 1000 کلمه، این سیستم در حدود 75 درصد مواقع نرخ دقیقی داشت. چانگ گفت که بیمار معمولاً از یک دستگاه کمکی ردیابی سر استفاده می کند که حدود 14 کلمه در دقیقه تایپ می کند. مردم معمولاً با 150 کلمه در دقیقه صحبت می کنند. چانگ گفت: «اکنون می بینیم که امکان ایجاد راه های طبیعی و تجسم یافته تری برای برقراری ارتباط وجود دارد. رابط مغز و کامپیوتر به زن اجازه می داد با استفاده از یک آواتار سخنگو که چانگ آن را اولین بار نامید، ارتباط برقرار کند. او زنی را انتخاب کرد که چشمان فندقی و موهای قهوه ای تا چانه داشت. محققان از ضبط سخنرانی عروسی او برای شخصی سازی صدای آواتار استفاده کردند. پیتر برونر، استادیار جراحی مغز و اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، که در این مطالعات شرکت نداشت، گفت که برای بهبود چنین سیستم‌هایی و در دسترس قرار دادن آن‌ها برای بیماران بیشتر به کار بیشتری نیاز است. او گفت: «یک محدودیت عمده این است که این جراحی‌ها چقدر تهاجمی هستند. "این کار چقدر گران است و چقدر عملی خواهد بود؟" در مطالعه دیگری در نیچر، پت بنت 68 ساله دارای چهار حسگر بود که هر کدام به اندازه یک دانه ذرت بوداده بود که با ده ها الکترود در لایه های بیرونی مغز او کاشته شد. بنت در سال 2012 به بیماری لو گریگ مبتلا شد. او دیگر نمی تواند قابل فهم صحبت کند. محققان دانشگاه استنفورد حسگرهای مغز بنت را به رایانه‌هایی متصل کردند که آموزش دیده بودند تا بفهمند سیگنال‌های مغز او چگونه با گفتار مطابقت دارد. پس از چهار ماه جلسات آموزشی دو بار در هفته، سیستم سیگنال‌های مغز بنت را با سرعتی در حدود 62 کلمه در دقیقه به متن ترجمه کرد. با استفاده از واژگانی در حدود 125000 کلمه، سیستم در 76 درصد مواقع دقیق بود. دکتر جیمی هندرسون، پروفسور جراحی مغز و اعصاب در استنفورد و یکی از نویسندگان این مطالعه، می گوید: «این می تواند به مکالمه واقعی آنفولانزا و بازیابی واقعی توانایی برقراری ارتباط با دیگران کمک کند. هندرسون گفت حسگرهای عمیق‌تری که تیم او استفاده کرد می‌تواند با خواندن سیگنال‌های تک تک نورون‌ها نتایجی با وضوح بالاتر تولید کند. اما از آنجایی که مغز به اطراف حرکت می کند و می تواند اطراف حسگرها را زخمی کند، دستگاه ها می توانند حرکت کنند و رابط مغز و کامپیوتر ممکن است نیاز به آموزش مجدد داشته باشد.

منبع: Wall Street journal 24Aug 2023