يمكن أن تساعد واجهات الدماغ والآلة يومًا ما المرضى الذين فقدوا قدرتهم على الكلام

يمكن أن تساعد واجهات الدماغ والآلة يومًا ما المرضى الذين فقدوا قدرتهم على الكلام

يُظهر بحث جديد لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا كيف يمكن للأجهزة المزروعة في أدمغة الأشخاص، والتي تسمى واجهات الدماغ والآلة (BMIs)، أن تساعد يومًا ما المرضى الذين فقدوا القدرة على التحدث. في دراسة جديدة تم تقديمها في مؤتمر جمعية علم الأعصاب لعام 2022 في سان دييغو، أظهر الباحثون أنه يمكنهم استخدام مؤشر كتلة الجسم للتنبؤ بدقة بالكلمات التي فكر فيها المشارك المصاب بالشلل الرباعي فقط ولم يتحدثها أو يقلدها.

تقول سارة واندلت، طالبة الدراسات العليا في مختبر ريتشارد أندرسن في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وأستاذة جيمس جي بوسويل لعلم الأعصاب ومديرة مركز تيانكياو وكريسي تشين للتفاعل بين الدماغ والآلة في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: "ربما تكون قد شاهدت مقاطع فيديو لأشخاص مصابين بالشلل الرباعي يستخدمون مؤشرات كتلة الجسم للتحكم في الأذرع والأيدي الروبوتية، على سبيل المثال، للاستيلاء على زجاجة والشرب منها أو تناول قطعة من الشوكولاتة".

يقول فاندلت، الذي قدم النتائج في مؤتمر 13 تشرين الثاني/نوفمبر: "إن هذه النتائج الجديدة واعدة في مجالات اللغة والتواصل. لقد استخدمنا مؤشر كتلة الجسم لإعادة بناء اللغة".

حققت الدراسات السابقة بعض النجاح في التنبؤ بكلام المشاركين من خلال تحليل إشارات الدماغ المسجلة من المناطق الحركية عندما يهمس أحد المشاركين أو يقلد الكلمات. لكن التنبؤ بما يفكر فيه شخص ما، أي الحوار الداخلي، أصعب بكثير لأنه لا توجد حركة، كما يوضح فاندلت. يقول فاندلت: "في الماضي، كانت الخوارزميات التي حاولت التنبؤ بالكلام الداخلي يمكنها التنبؤ بثلاث أو أربع كلمات فقط وبدقة منخفضة أو لا في الوقت الفعلي".

البحث الجديد هو الأكثر دقة حتى الآن في التنبؤ بالكلمات الداخلية. في هذه الحالة، تم تسجيل إشارات الدماغ من الخلايا العصبية الفردية في منطقة الدماغ تسمى التلفيف فوق الهامشي، وتقع في القشرة الجدارية الخلفية. وفي دراسة سابقة وجد الباحثون أن هذه المنطقة من الدماغ تمثل الكلمات المنطوقة.

الآن قام الفريق بتوسيع النتائج التي توصل إليها لتشمل اللغة الداخلية. في الدراسة، قام الباحثون أولاً بتدريب جهاز مؤشر كتلة الجسم للتعرف على أنماط الدماغ التي يتم إنتاجها عندما يتم نطق كلمات معينة داخليًا أو التفكير فيها من قبل المشارك المصاب بالشلل الرباعي. استغرقت هذه المرحلة التدريبية حوالي 15 دقيقة. ثم أظهروا كلمة على الشاشة وطلبوا من المشارك أن يقول الكلمة داخليًا. وأظهرت النتائج أن خوارزميات مؤشر كتلة الجسم كانت قادرة على التنبؤ بثماني كلمات بدقة تصل إلى 91 بالمائة.

لا يزال العمل أوليًا، لكنه قد يساعد المرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ أو الشلل أو أمراض مثل التصلب الجانبي الضموري (ALS) الذي يؤثر على الكلام.

يمكن أن تؤدي الاضطرابات العصبية إلى شلل كامل للعضلات الإرادية، مما يترك المرضى غير قادرين على التحدث أو الحركة ولكنهم يظلون قادرين على التفكير والعقل. بالنسبة لهذه الفئة من السكان، سيكون مؤشر كتلة الجسم باللغة الداخلية مفيدًا بشكل لا يصدق.

سارة واندلت، طالبة دراسات عليا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

الكتاب الاليكتروني لعلم الأعصاب

تجميع لأهم المقابلات والمقالات والأخبار من العام الماضي. تنزيل نسخة مجانية

يقول أندرسن: "لقد أظهرنا سابقًا أنه يمكننا فك رموز أشكال اليد الخيالية للإمساك بها من التلفيف فوق الهامش البشري". "إن القدرة أيضًا على فك تشفير الكلام من هذه المنطقة تشير إلى أن الغرسة يمكنها استعادة قدرتين بشريتين مهمتين: الاستيعاب والتحدث".

ويشير الباحثون أيضًا إلى أنه لا يمكن استخدام مؤشرات كتلة الجسم لقراءة أفكار الناس؛ يجب تدريب الجهاز في دماغ كل شخص على حدة، ولا يعمل إلا عندما يركز الشخص على الكلمة.

الدراسة، التي هي في طور التقديم للمجلة ولكن لم تتم مراجعتها بعد، تحمل عنوان "فك تشفير الكلام الداخلي عبر الإنترنت للخلايا العصبية المفردة في مشارك بشري". تم تمويله من قبل المعاهد الوطنية للصحة، ومركز تيانكياو وكريسي تشين للتفاعل بين الدماغ والآلة، ومؤسسة بوزويل. من بين المؤلفين الآخرين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بالإضافة إلى واندلت وأندرسن، ديفيد بيانيس، وكيلسي بيجسا، وبريان لي (دكتوراه 2006)، وتشارلز ليو. لي وليو هما زميلان زائران في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ويعملان في كلية الطب في كلية كيك بجامعة جنوب كاليفورنيا.

مصدر:

معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

.