ایمپلنت مغزی جدید، آواتاری می‌سازد که به جای افراد معلول حرف می‌زند و اشاره می‌کند

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا سان‌فرانسیسکو ایمپلنت مغزی جدیدی ساخته‌اند که می‌تواند سیگنال‌های مغز افراد مبتلا به معلولیت شدید را هم‌زمان به گفتار و حرکات بدن تبدیل کند. این فناوری به‌جای تمرکز صرف بر بازگرداندن توانایی صحبت‌کردن یا حرکت‌دادن یک عضو، تلاش می‌کند چند روش ارتباطی طبیعی انسان را با یک رابط واحد بازسازی کند.

رابط مغز و رایانه (BCI) جدید می‌تواند فعالیت‌های عصبی مرتبط با صحبت‌کردن و حرکات ارتباطی مانند تکان دادن سر، دست تکان دادن، شانه بالا انداختن یا علامت تأیید را دریافت و به حرکت یک آواتار دیجیتالی روی صفحه تبدیل کند.

بیشتر سامانه‌های BCI که تاکنون برای افراد معلول آزمایش شده‌اند، معمولاً روی عملکرد خاصی همچون تبدیل فعالیت مغز به متن یا کنترل بازوی رباتیک تمرکز داشته‌اند. اما ارتباط انسانی فقط به کلمات محدود نمی‌شود. حرکات صورت و دست، حالت بدن و اشاره‌ها بخش مهمی از انتقال احساس و معنا هستند.

سامانه‌ی جدید تلاش می‌کند این دو مسیر را هم‌زمان رمزگشایی کند. الکترودهای کاشته‌شده در بخش‌هایی از مغز که در تولید گفتار و کنترل حرکت نقش دارند، الگوهای عصبی را ثبت می‌کنند. سپس الگوریتم‌های یادگیری ماشین این سیگنال‌ها را تفسیر کرده و آن‌ها را به خروجی قابل مشاهده تبدیل می‌کنند.

در آزمایش اولیه، دو فرد مبتلا به معلولیت شدید سیستم جدید را امتحان کردند. به نوشته نیوساینتیست، یکی از شرکت‌کنندگان که دچار سکته‌ی ساقه‌ی مغز شده بود و دیگری که به بیماری نورون حرکتی مبتلا بود، توانستند مجموعه‌ای از کلمات و حرکات از پیش تعریف‌شده را با کمک آواتار دیجیتالی اجرا کنند. عملکرد یکی از شرکت‌کنندگان در تشخیص گفتار به دقت ۱۰۰ درصد و عملکرد شرکت‌کننده‌ی دیگر در تشخیص گفتار و حرکات به‌ترتیب حدود ۷۵ و ۸۵ درصد گزارش شد.

پژوهشگران می‌گویند اشاره‌ها فقط حرکات تزئینی نیستند. تکان دادن سر برای «بله»، حرکت دست برای سلام‌کردن یا بالا انداختن شانه می‌تواند اطلاعاتی منتقل کند که گفتار به‌تنهایی قادر به انتقال آن نیست.

سامانتا بروسلر، پژوهشگر اصلی مطالعه، می‌گوید هدف این است که رابط‌های مغز و رایانه از بازگرداندن توانایی منفرد عبور کنند و بتوانند چند شکل ارتباط و حرکت را با سیستمی واحد دوباره ایجاد کنند.

پژوهش جدید همچنین سرنخ‌هایی درباره‌ی نحوه‌ی کار مغز انسان ارائه می‌دهد. داده‌های مطالعه نشان می‌دهد بخش‌هایی از مغز که در گفتار و حرکات ارتباطی نقش دارند، هم‌پوشانی قابل‌توجهی دارند؛ یعنی مغز برای صحبت‌کردن و اشاره‌کردن الزاماً از مسیرهای کاملاً جدا استفاده نمی‌کند.

پژوهشگران همچنین باید دامنه‌ی حرکات و واژگان قابل استفاده را افزایش دهند. نسخه‌ی فعلی فقط تعداد محدودی حرکت و عبارت را پشتیبانی می‌کند و هنوز نمی‌تواند گفت‌وگوی آزاد و حرکات طبیعی بدن را به‌طور کامل بازسازی کند.

با‌این‌حال، این دستاورد نشان می‌دهد آینده‌ی رابط‌های مغز و رایانه فقط به تایپ‌کردن با فکر یا کنترل نشانگر روی صفحه محدود نخواهد بود. هدف بلندمدت این حوزه ساخت سامانه‌هایی است که بتوانند ارتباط انسانی را برای افرادی که توانایی صحبت یا حرکت خود را از دست داده‌اند، طبیعی‌تر و کامل‌تر کنند.

پژوهش در ژورنال Nature Neuroscience منتشر شده است.