زرعة دماغية من UCSF تفكّ شفرة الكلام والإيماءات معاً

التواصل ليس كلمات فحسب؛ فنحن نؤكد المعنى بالإيماء، وهز الكتفين، والإشارة، وتعابير الحركة أثناء الحديث. وقد عرض باحثون في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو (UCSF) واجهة دماغ–حاسوب تجريبية تستعيد هاتين القناتين معاً: الكلام ولغة الجسد. ففي دراسة شملت ثلاثة أشخاص لديهم شلل في جهاز النطق والأطراف، التقطت زرعة واحدة نشاطاً دماغياً بينما حاول المشاركون الكلام وأداء إيماءات بالجزء العلوي من الجسم، ثم حوّلته نماذج تعلّم آلي إلى شخصية رقمية مخصّصة تتكلم وتتحرك في وقت قريب من الزمن الحقيقي. 17

كيف تعمل زرعة الأقطاب الـ253؟

اعتمد النظام على مصفوفة كثيفة من 253 قطباً كهربائياً لتخطيط كهربائية قشرة الدماغ (ECoG)، وُضعت على سطح القشرة الدماغية في منطقة القشرة الحسية الحركية. وتضم هذه المنطقة الواسعة نشاطاً مرتبطاً بحركات النطق، إلى جانب حركات الجزء العلوي من الجسم. 17

حاول المشاركون التحدث وأداء إيماءات رغم عدم قدرتهم على تنفيذها بصورة طبيعية. وسجّلت الزرعة الإشارات العصبية المصاحبة لهذه المحاولات، ثم ترجمتها نماذج تعلّم آلي إلى نص وأفعال للشخصية الرقمية. وبذلك أمكن أن يظهر الصوت والحركة معاً، بدلاً من اعتبارهُما نمطين منفصلين للتحكم. 14

ورصدت الدراسة إشارات مرتبطة بأنواع عدة من الحركة، بينها حركات الفم والوجه اللازمة للكلام، وإيماءات للجزء العلوي من الجسم مثل هز الرأس بالموافقة، وهز الكتفين، ورفع القبضة. ولدى مشاركين اثنين، استخدم الباحثون فك شفرة متوازياً للكلام والإيماءات للتحكم في الشخصية الرقمية. 7

لماذا احتاج الأمر إلى مفكّكات شفرة منفصلة؟

الكلام والإيماءات جزءان مترابطان من التواصل، لكن الدراسة لم تتعامل معهما بوصفهما أمراً حركياً عاماً واحداً. فقد استخدم الباحثون أساليب فك شفرة مخصّصة للمخرجات اللفظية والحركية المقصودة.

وهذا مهم لأن أنماط الإشارات العصبية المسجلة عند الجمع بين الكلام والإيماءة لا تبدو، وفق ما أوردته الدراسة، مجرد حاصل جمع الإشارات في كل مهمة منفردة. عملياً، أتاح التدريب على مهام تواصل مركبة إخراجاً منسقاً: تقول الشخصية الرقمية ما يقصده المستخدم، وتؤدي في الوقت نفسه إيماءة متصلة بالمعنى. لكن المعلومات المتاحة لا تكفي لتقييم حجم هذا الأثر غير الجمعي بصورة مستقلة، أو لمقارنة أداء مفكّكات الشفرة في جميع المهام. 147

ما الذي تضيفه الشخصية الرقمية مقارنة بالنص وحده؟

تعتمد كثير من أدوات التواصل المساعدة على اختيار الحروف أو الكلمات أو الرموز واحداً تلو الآخر. وهي أدوات مهمة، لكن الاختيار المتسلسل قد يجعل الحديث بطيئاً ومرهقاً. وفي عمل سابق لـUCSF، كانت أداة التواصل المستخدمة من أحد المشاركين تنتج نحو 14 كلمة في الدقيقة، فيما فكّ النظام التجريبي شفرة النص بمعدل يقارب 80 كلمة في الدقيقة. 28

ويستهدف النظام الأحدث قيداً آخر أيضاً: النص وحده لا ينقل كل المعاني الاجتماعية في الحوار. فالإيماءات قد تعبر عن الموافقة أو التشديد أو التحية أو الاتجاه بالتوازي مع الكلام. لذلك لا تهدف الشخصية الرقمية التي تتكلم وتتحرك إلى عرض النص فقط، بل إلى جعل التواصل أكثر تعبيراً. 134

من شارك في الدراسة، وماذا أثبتت؟

سجّل الباحثون نشاطاً عصبياً من ثلاثة مشاركين يعانون شللاً في جهاز النطق والأطراف. واختبروا محاولات الكلام، وحركات الجزء العلوي من الجسم، وفك شفرة الكلام والإيماءات بالتوازي لدى اثنين منهم. 7

ولا توفر المصادر المعطاة وصفاً موثوقاً لحالة كل مشارك على حدة، أو لسبب الشلل لديه، أو بروتوكول التجارب كاملاً. وتذكر تقارير عن الفئة الأوسع حالات مثل السكتة الدماغية والتصلب الجانبي الضموري (ALS)، لكن لا ينبغي نسبة تشخيص بعينه إلى أي مشارك من دون التفاصيل السريرية الكاملة للدراسة. 36

إثبات مبدأ، لا منتجاً متاحاً للمستخدمين

لا تزال هذه الواجهة قيد البحث. فالترتيب الذي عُرض سلكي، إذ تتصل الشبكة القشرية المزروعة بمعدات خارجية للتسجيل والحوسبة؛ وهو قيد يحد من الاستخدام المستقل في الحياة اليومية.

ويتمثل هدف التطوير المعلن في نسخة لاسلكية قابلة للزرع بالكامل، قد تلغي الحاجة إلى الكابل العابر للجلد. لكن المصادر المتاحة لا تحدد جدولاً زمنياً أو شركة مصنّعة أو وضعاً تنظيمياً، ولذلك من المبكر اعتبارها منتجاً طبياً متاحاً.

امتداد لبحث UCSF المنشور عام 2023

يأتي العمل الجديد بعد دراسة قادتها UCSF ونشرتها مجلة Nature عام 2023، استخدم فيها مشارك يعاني شللاً شديداً وانعدام النطق مصفوفة ECoG عالية الكثافة من 253 قناة لفك شفرة جمل مقصودة إلى نص وصوت مُركّب وتحريك لوجه شخصية رقمية. 33

ركّز النظام السابق على الكلام والمخرجات الوجهية، بينما يوسّع البحث الجديد النهج العام نفسه — التسجيل من سطح القشرة الدماغية وفك الشفرة بالذكاء الاصطناعي — ليشمل التواصل بالإيماءات المتزامنة للجزء العلوي من الجسم. وهي خطوة مهمة نحو بدائل عصبية تسعى إلى استعادة الجانبين اللفظي وغير اللفظي من المحادثة معاً، مع بقاء حاجة كبيرة إلى مزيد من البحث قبل الاستخدام السريري المعتاد. 12434