بازگشت گفتار بیمار ALS با فناوری ایمپلنت مغزی

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در دیویس (UC Davis) موفق شده‌اند با استفاده از یک سیستم پیشرفته مبتنی بر ایمپلنت مغزی، امکان گفتار و حتی آوازخوانی را برای یک بیمار مبتلا به بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) فراهم کنند.

به گزارش بازتاب امروز، در این پروژه، چهار مجموعه میکروالکترود به‌ صورت جراحی در بخشی از مغز کاشته شدند که مسئول تولید گفتار است. این الکترودها سیگنال‌های عصبی خام را هنگام تلاش فرد برای صحبت کردن، دریافت و آنها را به یک سامانه رمزگشای هوش مصنوعی منتقل می‌کنند. این سیستم پس از پردازش داده‌ها، صدای فرد را از طریق یک بلندگو به‌ صورت لحظه‌ای بازتولید می‌کند. کل این فرایند — از دریافت سیگنال مغز تا تولید صدای گفتاری — تنها ۱۰ میلی‌ثانیه زمان می‌برد.

برخلاف تصور رایج، این فناوری «افکار» فرد را نمی‌خواند؛ بلکه صرفاً سیگنال‌های مغزی را که هنگام تلاش برای حرکت عضلات گفتار ایجاد می‌شوند، رمزگشایی و به صوت تبدیل می‌کند.

یکی از بخش‌های قابل‌ توجه این سیستم، استفاده از الگوریتم تقلید صدا است که با نمونه‌های صوتی فرد قبل از ابتلا به ALS آموزش دیده و قادر است صدای بازسازی‌شده را به‌گونه‌ای تولید کند که مشابه صدای واقعی فرد باشد. این ویژگی باعث می‌شود که تجربه شنیدن صدای فرد برای اطرافیان بسیار طبیعی‌تر باشد.

همچنین این ایمپلنت مغزی در کنار توانایی درک تلاش برای گفتار، قادر است زمان‌هایی را شناسایی کند که فرد سعی در آواز خواندن دارد. سپس با تشخیص یکی از سه سطح زیر و بمی صدا، ملودی‌هایی را به‌ صورت مصنوعی بازتولید می‌کند.

این سیستم حتی توانست صداهایی مانند «آه»، «اوو» و «همم» را نیز بازسازی کند و تفاوت میان جملات پرسشی و خبری را تشخیص دهد. همچنین قادر بود واژه‌هایی خارج از داده‌های آموزش اولیه خود — از جمله واژه‌های ساختگی — را با موفقیت بازسازی کند. این پیشرفت، گفتاری بسیار غنی‌تر و دقیق‌تر از فناوری‌های پیشین به همراه دارد.

سرگئی استاویسکی، نویسنده ارشد این تحقیق که نتایج آن قرار است در نشریه علمی Nature منتشر شود، در خصوص اهمیت این فناوری گفت:

«با تبدیل آنی گفتار به صدا، کاربران می‌توانند مشارکت بیشتری در مکالمات داشته باشند. آنها می‌توانند صحبت دیگران را قطع کنند یا با تأکید خاصی حرف بزنند، موضوعی که پیش‌تر ممکن نبود.»

هرچند این فناوری فعلاً فقط روی یک فرد آزمایش شده، اما تیم UC Davis اعلام کرده است که فاز بعدی مطالعات شامل آزمایش این سیستم روی افراد بیشتری خواهد بود که به دلایل مختلف، توانایی گفتار خود را از دست داده‌اند.

کریستین هرف، متخصص علوم اعصاب رایانشی از دانشگاه ماستریخت هلند که در این پروژه نقشی نداشته، این دستاورد را «جام مقدس در حوزه رابط‌های مغز و گفتار» توصیف کرده و گفته است:

«ما اکنون شاهد گفتار واقعی، خودانگیخته و پیوسته از طریق BCI هستیم. این رؤیایی است که اکنون رنگ واقعیت به خود گرفته است.»

این فناوری می‌تواند دریچه‌ای نو برای هزاران فردی باشد که به دلیل بیماری‌های عصبی مانند: ALS، سکته مغزی یا آسیب‌های مغزی توان گفتار خود را از دست داده‌اند. دانشمندان گام‌به‌گام، در حال تحقق رؤیای بازگرداندن صدا به کسانی هستند که سکوت برای آنها اجباری شده است.