رمزگشایی هم‌زمان گفتار و حرکت با ایمپلنت مغزی جدید

پژوهشگران ایمپلنت مغزی جدیدی را آزمایش کرده‌اند که می‌تواند گفتار و حرکات مورد نظر افراد مبتلا به فلج را به‌طور هم‌زمان از فعالیت مغزی آنها رمزگشایی و از طریق یک آواتار بازسازی کند.

به گزارش سرویس علمی تک‌ناک، این فناوری برخلاف بسیاری از ایمپلنت‌های مغزی آزمایشی پیشین، فقط روی گفتار یا حرکت تمرکز نمی‌کند. پژوهشگران با پوشش بخش بزرگ‌تری از قشر حسی‌-حرکتی مغز توانسته‌اند قصد فرد را برای بیان عبارت‌ها و انجام حرکاتی مانند تکان دادن سر و دست به‌طور هم‌زمان تشخیص دهند.

سامانتا بروسلر از دانشگاه کالیفرنیا در سان‌فرانسیسکو توضیح می‌دهد که حرکات بدن بخش مهمی از ارتباطات روزمره انسان هستند. برای نمونه، گفتن کلمه «شاید» همراه با تکان دادن سر به نشانه تأیید، معنای متفاوتی با بیان همان کلمه هنگام تکان دادن سر به نشانه مخالفت دارد.

بیشتر بخوانید: هدایت ویلچر برقی فقط با افکار توسط ایمپلنت مغزی نورالینک ممکن شد + ویدیو

آزمایش ایمپلنت روی دو فرد مبتلا به فلج

پژوهشگران این ایمپلنت را که تقریبا به اندازه یک آیفون است، در بخشی از مغز دو فرد مبتلا به فلج آزمایش کردند. شرکت‌کننده نخست با نام Bravo-1r پس از سکته مغزی دچار فلج شده بود. شرکت‌کننده دوم با نام Bravo-6 به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک یا ALS مبتلا بود که شایع‌ترین نوع بیماری نورون حرکتی محسوب می‌شود.

هر دو شرکت‌کننده تقریبا تمام توانایی حرکتی اندام‌های خود را از دست داده بودند. همچنین آنها نمی‌توانستند صحبت کنند و فقط قادر به تولید صداهای نامفهوم بودند.

پژوهشگران ابتدا فعالیت مغزی این دو فرد را هنگام تلاش برای بیان ۱۰ عبارت مختلف ثبت کردند. عبارت‌هایی مانند «سلام»، «از آشنایی با شما خوشحالم» و «اوضاع چطور است؟» در این آزمایش استفاده شدند.

همچنین شرکت‌کنندگان تلاش کردند ۱۰ حرکت مختلف مانند دست تکان دادن، دست زدن و تکان دادن سر را انجام دهند. پژوهشگران در برخی آزمایش‌ها از آنها خواستند گفتار و حرکات را جداگانه انجام دهند و در آزمایش‌های دیگر، آنها برای انجام هر دو فعالیت به‌طور هم‌زمان تلاش کردند.

سپس محققان از داده‌های ثبت‌شده فعالیت مغزی هر فرد برای آموزش مدل‌های یادگیری ماشینی اختصاصی استفاده کردند. این مدل‌ها برای تشخیص عبارت‌ها و حرکاتی طراحی شدند که شرکت‌کنندگان قصد انجام آنها را داشتند.

بیشتر بخوانید: رکوردشکنی یک تراشه ایمپلنت مغزی با ۵۵۰ روز عملکرد پایدار

دقت ۸۸ درصدی در تشخیص حرکات

پژوهشگران برای ارزیابی عملکرد مدل‌ها، ترکیب‌های مختلفی از عبارت‌ها و حرکات را روی نمایشگر نشان دادند. شرکت‌کنندگان برای انجام آنها تلاش کردند و مدل‌ها با تحلیل فعالیت مغزی، فرمان‌های مورد نظر آنها را تشخیص دادند.

اطلاعات رمزگشایی‌شده برای کنترل آواتاری شبیه هر شرکت‌کننده استفاده شد. آواتار، حرکات مورد نظر فرد را انجام می‌داد و پیش‌بینی مربوط به گفتار نیز هم‌زمان روی نمایشگر ظاهر می‌شد.

پژوهشگران استفاده از آواتار را انتخاب کردند، چرا که این روش امکان اثبات رمزگشایی هم‌زمان گفتار و حرکت از فعالیت مغزی را به شیوه‌ای نسبتا ساده فراهم می‌کرد.

مدل‌ها حرکات مورد نظر Bravo-1r را با دقت ۸۸ درصد و گفتار او را با دقت ۸۴ درصد تشخیص دادند. دقت تشخیص حرکت و گفتار برای Bravo-6 نیز به‌ ترتیب به ۶۶ و ۷۰ درصد رسید. بروسلر می‌گوید که اگر مدل‌ها صرفا بر اساس شانس عمل می‌کردند، دقت آنها حدود ۹ درصد بود.

آنری لوراک از دانشگاه لوزان سوئیس نتایج پژوهش را قابل اتکا توصیف می‌کند، اما می‌گوید که مجموعه عبارت‌ها و حرکات آزمایش‌شده هنوز بسیار محدود است. به گفته او، برای استفاده روزمره بدون ایجاد سرخوردگی در کاربران، دقت سیستم باید افزایش پیدا کند.

پژوهشگران اکنون با آموزش بیشتر مدل‌ها و اصلاح الگوریتم‌ها برای افزایش دقت تلاش می‌کنند. بروسلر توضیح می‌دهد که نسل‌های آینده این فناوری می‌توانند در صورت مناسب بودن وضعیت عضلات و مفاصل، بدن خود فرد را حرکت دهند. همچنین این سیستم‌ها ممکن است به‌جای نمایش متن و استفاده از آواتار، صدای مصنوعی تولید کنند و امکان ارتباط طبیعی‌تر را برای افراد مبتلا به فلج فراهم آورند.

بیشتر بخوانید: ایجاد بینایی مصنوعی برای نابینایان با ایمپلنت مغزی جدید