تسمح عملية زرع الدماغ للأشخاص المصابين بالشلل بالكتابة باستخدام أفكارهم بسرعة إرسال الرسائل النصية

تسمح عملية زرع الدماغ للأشخاص المصابين بالشلل بالكتابة باستخدام أفكارهم بسرعة إرسال الرسائل النصية

بقلم تانيا لويس حرره كلير كاميرون

بالنسبة للأشخاص الذين يعانون من شلل شبه كامل، تمثل القدرة على التواصل بسهولة عبر الإنترنت في الوقت الفعلي تحديًا ظل العلماء يعملون لسنوات على معالجته من خلال تطوير أجهزة يمكنها فك تشفير إشارات الدماغ وترجمتها إلى حركات المؤشر أو النص.

تتكون هذه الأجهزة – وهي نوع من واجهة الدماغ الحاسوبية (BCI) – من شرائح إلكترودات يتم زرعها داخل الدماغ، للاستماع إلى الهمسات الكهربائية للخلايا العصبية وفك تشفيرها. في الماضي، تم استخدام واجهات توصيل واجهة الاتصال (BCI) للكتابة باستخدام لوحة مفاتيح افتراضية، ولكن السرعة كانت بطيئة بشكل محبط. ولكن الآن، أفاد فريق من العلماء أن لوحة مفاتيح BCI الخاصة بهم ساعدت شخصين مصابين بالشلل في الكتابة بسرعة تصل إلى 22 كلمة في الدقيقة، أي تقريبًا بنفس السرعة التي يستطيع بها الشخص العادي إرسال الرسائل النصية باستخدام الهاتف الذكي. ونشرت النتائج اليوم في علم الأعصاب الطبيعي.

يقول إدوارد تشانغ، أستاذ جراحة الأعصاب في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو، الذي لم يشارك في الدراسة: “هذا تقدم تقني مهم يجعل الكتابة الدماغية الحاسوبية أقرب بكثير إلى سرعات الاتصال العملية للأشخاص المصابين بالشلل”.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

يقول تشانغ، الذي عمل على واجهة برمجة تطبيقات أخرى لفك تشفير الكلام: “بحوالي 22 كلمة في الدقيقة، يعد هذا من بين أسرع واجهات التوصيل الدماغي في الكتابة بالقشرة الحركية حتى الآن، كما أنه أسرع بشكل كبير من معظم أجهزة التهجئة العصبية السابقة”.

لقد تطورت تقنية BCI بشكل ملحوظ منذ نشأتها في الستينيات، عندما بدأ الباحثون في استخدام أقطاب كهربائية واحدة مزروعة في أدمغة القرود لتسجيل نشاطها العصبي. في عام 2006، أفاد اتحاد من الباحثين يُدعى BrainGate أن تقنية BCI سمحت للأشخاص المصابين بالشلل بالتحكم في مؤشر الكمبيوتر وتشغيل اليد الاصطناعية. في السنوات الأخيرة، تم استخدام BrainGate BCI للتحكم في لوحة المفاتيح الافتراضية باستخدام المؤشر وفك تشفير الحروف من مناطق الكتابة اليدوية في الدماغ. قامت واجهات التواصل بين الدماغ (BCIs) الخاصة بمجموعات أخرى بفك تشفير الكلمات أو العبارات القصيرة مباشرة من مناطق الدماغ المرتبطة بالكلام أيضًا.

تطلبت الإصدارات السابقة من أنظمة كتابة الدماغ من المشاركين التحكم في المؤشر على الشاشة واختيار الحروف بشكل فردي، “وهو أبطأ بكثير من القدرة على الوصول إلى أي مفتاح في أي وقت باستخدام أصابعك”، كما يقول المؤلف الرئيسي للدراسة جوستين جود، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة برين جيت/براون وزميل أبحاث معين في مستشفى ماساتشوستس العام وكلية الطب بجامعة هارفارد.

في الورقة الجديدة، قام جود وزميله بتدريب BCI الخاص بهم باستخدام الذكاء الاصطناعي للتعرف على حركات اليد أو الأصابع المقصودة من جزء من منطقة حركة الدماغ، تسمى التلفيف قبل المركزي، حيث حاول المشاركون تحريك أيديهم أو أصابعهم المشلولة. تنبأ نموذج الذكاء الاصطناعي بالحروف الموجودة على لوحة مفاتيح QWERTY والتي من المرجح أن تتوافق معها الحركات. لقد اختبروا نظامهم على اثنين من المشاركين: شخص واحد يعاني من التصلب الجانبي الضموري، وهو مرض عصبي تقدمي يسبب الشلل، وآخر يعاني من إصابة في النخاع الشوكي تركتهم مشلولين ولكنهم ما زالوا قادرين على التحدث.

وباستخدام الجهاز، تمكن المشارك الأخير من الكتابة بسرعة 110 حرفًا أو 22 كلمة في الدقيقة، مع معدل خطأ في الكلمات يبلغ 1.6 بالمائة. كانت كتابة المشارك الآخر أبطأ، لكنها لا تزال مثيرة للإعجاب بالنسبة لشخص يفتقر إلى القدرة على التحدث. بالمقارنة، حققت تقنية BCI للكتابة اليدوية سرعات تصل إلى 90 حرفًا في الدقيقة (حوالي 18 كلمة في الدقيقة). وحققت تقنية BCI سابقة أخرى مزروعة في منطقة دماغية مرتبطة بالكلام سرعة كتابة قدرها 78 كلمة في الدقيقة، لكن متوسط ​​معدل خطأ الكلمات كان أعلى بكثير – 25 بالمائة.

يقول دانييل روبين، طبيب أعصاب الرعاية الحرجة في مستشفى ماساتشوستس العام والأستاذ المساعد في علم الأعصاب في كلية الطب بجامعة هارفارد، والذي شارك في الدراسة الجديدة: “أحد الأشياء التي نتحدث عنها كثيرًا هي سرعة الاتصال. والسبب في قيامنا بذلك ليس فقط أن يكون لدينا نظام أسرع من أي شخص آخر”.

قد يتمكن الأشخاص الذين فقدوا القدرة على التحدث واستخدام أيديهم من استخدام نظام تتبع العين للكتابة، ولكنه بطيء. يقول روبن: “إن سرعة التواصل أمر مهم، لأن كونك جزءًا من المحادثة أمر مهم”.

ويقول الباحثون إن نظام لوحة المفاتيح QWERTY أكثر نجاحًا من الإصدار الذي يفك تشفير الكتابة اليدوية العقلية. ولكن يبقى أن نرى ما إذا كان فك التشفير من مناطق الدماغ التي تتحكم في حركة الأصابع أو من المناطق المرتبطة بالكلام يمثل استراتيجية أفضل بشكل عام، كما يقول تشانغ. من السهل فك تشفير الإشارات الموجودة في القشرة الحركية للدماغ، لكن الإشارات الموجودة في المناطق المرتبطة بالكلام قد تكون أسرع وأكثر مباشرة.

هذه التكنولوجيا ليست جاهزة للاستخدام على نطاق واسع بعد؛ وكانت الدراسة صغيرة، والجهاز يحتاج إلى جراحة في الدماغ، الأمر الذي ينطوي على مخاطر. يقول تشانغ: “إن أكبر القيود هي العدد الصغير للمشاركين والحاجة إلى عمليات زرع جراحية داخل القشرة”.

هناك قيد آخر وهو الحاجة إلى معايرة BCI في كل مرة قبل أن يمكن استخدامه. يقول روبن: “إنها تقريبًا مثل آلة موسيقية، ويجب عليك ضبطها كل يوم”. ويقول إن امتلاك أداة يمكنها ضبط نفسها يعد هدفًا كبيرًا لهذا المجال.

تعمل العديد من الشركات على تطوير أجهزة BCI التجارية، للاستخدام في المقام الأول مع الأشخاص المصابين بالشلل. ربما كان Neuralink من Elon Musk هو الأكثر إثارة للاهتمام، ولكن هناك آخرون، مثل Paradromics وSynchron. (بعض مؤلفي الدراسة يتشاورون مع هذه الشركات ويتلقون تمويلًا بحثيًا منها.)

وافقت الصين مؤخرًا على أول جهاز BCI جائر لاستخدامه في الأشخاص الذين يعانون من شكل من أشكال الشلل الجزئي. لم تتم الموافقة على أي أجهزة من قبل إدارة الغذاء والدواء للاستخدام في الولايات المتحدة

حان الوقت للدفاع عن العلم

إذا استمتعت بهذا المقال، أود أن أطلب دعمكم. العلمية الأمريكية لقد عمل كمدافع عن العلوم والصناعة لمدة 180 عامًا، وربما تكون اللحظة الحالية هي اللحظة الأكثر أهمية في تاريخ القرنين.

لقد كنت العلمية الأمريكية مشترك منذ أن كان عمري 12 عامًا، وقد ساعد ذلك في تشكيل الطريقة التي أنظر بها إلى العالم. SciAm يثقفني ويسعدني دائمًا، ويلهمني شعورًا بالرهبة تجاه عالمنا الواسع والجميل. وآمل أن يفعل ذلك بالنسبة لك أيضا.

إذا كنت الاشتراك في العلمية الأمريكيةأنت تساعد في ضمان أن تغطيتنا تركز على البحث والاكتشاف الهادف؛ وأن لدينا الموارد اللازمة للإبلاغ عن القرارات التي تهدد المختبرات في جميع أنحاء الولايات المتحدة؛ وأننا ندعم العلماء الناشئين والعاملين على حد سواء في وقت لا يتم فيه الاعتراف بقيمة العلم نفسه في كثير من الأحيان.

وفي المقابل، تحصل على الأخبار الأساسية، ملفات بودكاست آسرة، ورسوم بيانية رائعة، لا يمكنك تفويت النشرات الإخبارية ومقاطع الفيديو التي يجب مشاهدتها، ألعاب التحدي، وأفضل الكتابة والتقارير في عالم العلوم. يمكنك حتى إهداء شخص ما اشتراكًا.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية بالنسبة لنا للوقوف وإظهار أهمية العلم. آمل أن تدعمونا في تلك المهمة.