زرعة دماغية تفك شيفرة الكلام والإيماءات معاً لدى المصابين بالشلل

من الإشارة العصبية إلى تواصل أكثر اكتمالاً

أظهر فريق إدوارد تشانغ في جامعة كاليفورنيا بسان فرانسيسكو أن زرعة قشرية واحدة عالية الكثافة يمكنها ترجمة الكلمات التي يحاول الشخص نطقها وحركات الجزء العلوي من الجسم التي يحاول تنفيذها في الوقت نفسه. والنتيجة هي صورة رمزية افتراضية تتواصل بالصوت والإيماءة، بدلاً من الاقتصار على النص. لكن هذا الإنجاز ما يزال برهاناً بحثياً على الإمكان، وليس جهازاً سريرياً متاحاً للاستخدام اليومي حتى الآن. 37

كيف عمل النظام؟

شارك في الدراسة ثلاثة أشخاص لديهم شلل شديد في الجهاز الصوتي والأطراف، ومن بينهم أشخاص مصابون بالتصلب الجانبي الضموري (ALS) وآخرون أصيبوا بسكتة في جذع الدماغ. ووضع الباحثون فوق القشرة الحسية الحركية مصفوفات تخطيط قشر الدماغ الكهربائي (ECoG)، وهي شرائط رقيقة تسجل النشاط الكهربائي من سطح الدماغ، تضم كل منها 253 قطباً كهربائياً. 37

سجّل الفريق الإشارات بينما كان المشاركون يحاولون نطق عبارات، أو أداء إيماءات مثل التلويح ورفع الإبهام، أو تنفيذ الكلام والإيماءة معاً. ثم دُرّبت نماذج تعلم آلي لربط تلك الأنماط العصبية بمخرجات للكلام والحركة. 37

لماذا لا يكفي جمع «إشارة الكلام» و«إشارة الحركة»؟

وجد الباحثون أن الكلام وإيماءات الجزء العلوي من الجسم يرتبطان بأنماط عصبية منفصلة، لكنها منسقة في الوقت نفسه. والأهم أن النشاط العصبي عندما يحاول الشخص الكلام والإيماءة معاً لم يكن مجرد حاصل جمع الإشارات المسجلة في تجارب الكلام وحده والحركة وحدها؛ بل ظهرت أنماط مميزة خاصة بالتواصل المتزامن. 37

لذلك احتاجت الخوارزميات إلى تعلم هذا السلوك المشترك مباشرة، بدلاً من التعامل مع الصوت والحركة باعتبارهما قناتين مستقلتين تماماً.

التدريب على التواصل المتزامن حسّن الأداء

حققت أجهزة فك الشيفرة التي تدربت على أمثلة يجري فيها الكلام والإيماءات معاً أداء أفضل في تفسير الأفعال المتزامنة من النماذج المدربة على مهام منفصلة فقط. ولدى مشاركَين، تحكم النظام الآني بصورة رمزية كاملة الجسم، بحيث تزامنت الكلمات المولدة رقمياً مع حركات الجزء العلوي من الجسم. 37

هذه النقطة مهمة لأن الإيماءة ليست زينة بصرية في الحديث: التلويح، والإشارة، والإيماء بالموافقة، وحركات التأكيد والتوقيت، كلها تحمل جزءاً من المعنى في الحوار الطبيعي.

بديل محتمل أكثر طبيعية من الكتابة بتتبع العين

تتيح أنظمة تتبع العين للمستخدم اختيار الحروف أو عناصر القوائم بالتتابع لتكوين الكلمات، وهي وسيلة مهمة للتواصل، لكنها قد تكون بطيئة ومُجهدة. أما المحادثة المعتادة فلا تعتمد على الكلمات فقط؛ بل تشمل النبرة والتأكيد ووضعية الجسم والإشارة والتحية وتبادل الأدوار في الحديث.

ومن ثم، فإن استعادة الإيماءة إلى جانب الكلام قد تجعل التواصل أسرع وأقل جهداً وأكثر ثراءً اجتماعياً. مع ذلك، لا تثبت الدراسة بعد أن هذه التقنية تحسن جودة الحياة في الاستخدام اليومي طويل الأمد؛ فهي تثبت إمكان تنفيذ الفكرة تقنياً. 37

ما الذي قد تعيده هذه التقنية؟

تشير النتائج إلى أن الطرف العصبي المخصص للتواصل قد يتمكن مستقبلاً من استعادة نوايا لا تختزل في الكلمات، مثل الموافقة، والتأكيد، والتحية، ولغة الجسد العاطفية، وإشارات تبادل الدور في المحادثة، لدى أشخاص فقدوا القدرة على الكلام والحركة. كما تدعم مبدأ أوسع: واجهة قشرية واحدة قد تفك شيفرة أكثر من وسيلة تواصل منسقة في الوقت نفسه. 37

الخطوة التالية: نسخة مزروعة ولاسلكية

استُخدم في هذا العرض إعداد بحثي سلكي. ويخطط الفريق لاختبار نظام مزروع بالكامل ولاسلكي، بهدف جعل الاستخدام المزمن واليومي أكثر عملية عبر التخلص من الكابل الخارجي وتوسيع فك الشيفرة متعدد الوسائط. 37

ويأتي ذلك امتداداً لعمل نُشر عام 2023 في مجلة Nature، استخدمت فيه مشاركة مصابة بشلل ناتج عن سكتة في جذع الدماغ إشارات قشرية لتوليد نص وصوت مُركّب وصورة رمزية للوجه بتعبيرات مختلفة. 14