دانشمندان از طریق ضربه زدن به مغز، به مردی فلج کمک کردند سخن بگوید

در یک موفقیت غیرقابل تصور، الکترودهای کاشته‌شده در مغز مردی فلج، سیگنال‌‌هایی را به کمپیوتر منتقل می‌کنند که کلمات ذهن او را نشان می‌دهد.

این مرد در سال ۲۰۰۳ در سن ۲۰ سالگی، بعد از تصادف وحشتناک موتر، فلج شد و قدرت سخن گفتن را از دست داد.  

اکنون در یک نقطه عطف علمی، محققان به مناطق گفتاری مغز او وصل شده‌اند. این فناوری به او اجازه می‌دهد که کلمات و جملات قابل درک را فقط از طریق تلاش برای گفتن‌ آن‌ها، تولید کند. زمانی که این مرد با نام مستعار پانچو، سعی می‌کند صحبت کند، الکترودهای کاشته‌شده در مغز او سیگنال‌هایی را به کمپیوتر منتقل می‌کنند که کلمات مورد نظر او را روی صفحه نمایش نشان می‌دهد.

به گفته محققان، اولین جمله قابل تشخیص وی این بود: «خانواده من بیرون هستند.»

این موفقیت که روز چهارشنبه در مجله پزشکی نیوانگلند منتشر شد، در نهایت می‌تواند به بسیاری از بیماران مبتلا به بیماری‌هایی که توانایی صحبت کردن را از آن‌ها می‌گیرد، کمک کند.

سه سال پیش، وقتی پانچو که اکنون ۳۸ ساله است، موافقت کرد که با محققان علوم اعصاب کار کند، آن‌ها حتا مطمئن نبودند که مغز او مکانیسم‌های گفتار را حفظ کرده است یا خیر.

دکتر ادوارد چانگ، رییس جراحی مغز و اعصاب در دانشگاه کالیفرنیا، سان‌فرانسیسکو که تحقیق را رهبری می‌کند، گفت: «آن قسمت از مغز او ممکن است خاموش باشد و ما اصلا نمی‌دانستیم که آیا واقعا بیدار می‌شود تا دوباره صحبت کند یا نه.»

دیوید موسی، انجینیر فوق دکترا که این سیستم را به همراه‌شان متزگر و جسی آر لیو، دانشجویان تحصیلات تکمیلی طراحی و تولید کرده‌، گفت: «سیستم ما فعالیت مغزی را که به‌طور معمول دستگاه صوتی وی را مستقیما کنترل می‌کند، به کلمات و جملات ترجمه می‌کند.» این سه، نویسنده‌های اصلی تحقیق هستند.

این تیم یک ورق مستطیل شکل از ۱۲۸ الکترود را در مغز او کاشتند که برای تشخیص سیگنال‌های مربوط به فرآیندهای حسی و حرکتی مربوط به گفتار مرتبط با دهان، لب‌ها، فک، زبان و حنجره طراحی شده است. در طول ۵۰ جلسه، طی ۸۱ هفته، آن‌ها این ایمپلنت یا همان قطعه کاشتنی را با کابل متصل به درگاهی در سر پانچو به کمپیوتر وصل کردند و از او خواستند که سعی کند کلماتی را از روی لیستی آماده بگوید، کلماتی مثل «گرسنه»، «موسیقی» و «کمپیوتر».

او این کار را انجام داد و الکترودها، سیگنال‌ها را از طریق نوعی هوش مصنوعی منتقل کردند که کلمات مورد نظر را تشخیص می‌داد.

تقریبا در نیمی از ۹ هزار بار تلاش پانچو برای گفتن تک کلمات، الگوریتم کلمات را درست دریافت کرد. وقتی او سعی کرد جملاتی را که روی صفحه نوشته شده بگوید، عملکرد این الگوریتم بهتر هم شد. در جلسه اخیر، که نیویورک تایمز در آن حضور داشت، پانچو لبخند زد و با حرکت معدودی که داشت کمی سر خود را کج کرد. او جمله‌ای با این مضمون گفت: «نه، من تشنه نیستم.»

پانچو در جلسه‌ای‌ با محققان، از جمله، از سمت چپ، داکتر چانگ، شان متزگر، دیوید موسی و جسی آر لیو. دکتر موسی گفت: «او واقعا یک پیشگام است.» عکس از: مایک کای چن برای نیویورک تایمز
پانچو در جلسه‌ای‌ با محققان، از جمله، از سمت چپ، داکتر چانگ، شان متزگر، دیوید موسی و جسی آر لیو. دکتر موسی گفت: «او واقعا یک پیشگام است.» عکس از: مایک کای چن برای نیویورک تایمز

پانچو یک کارگر ساده و سالم مزرعه در تاکستان‌های کالیفرنیا بود. اما یک روز پس از بازگشت از بازی فوتبال، با موتر تصادف کرد. او پس از عملیات جراحی به خاطر آسیب وارده به معده‌اش، از شفاخانه مرخص شد. راه می‌رفت وحرف می‌زد و تصور می‌کرد حالش رو به بهبودی است.

اما روز بعد ناگهان توان حرکت را از دست داد. پزشکان گفتند که وی دچار سکته مغزی در ساقه مغز شده که ظاهرا ناشی از لخته شدن خون پس از جراحی است.

او یک هفته بعد در اتاقی تاریک به هوش آمد و متوجه شد که توان حرکت کردن ندارد. سعی کرد گریه کند اما قادر به تولید صدا نبود و به گفته خودش حاصل گریه‌اش فقط حرکات زشت صورت بود.

این ماجرا برای او وحشتاک بود و آرزو داشت که ای کاش هرگز از کما خارج نمی‌شد.

سال‌ها پانچو با استفاده از اشاره‌گر متصل به کلاه بیس‌بال کلمات را در کمپیوتر می‌نوشت و ارتباط برقرار می‌کرد، روشی طاقت فرسا که به وسیله آن فقط می‌توانست هر دقیقه حدود پنج کلمه صحیح را تایپ کند.

سال گذشته، محققان دستگاه دیگری را به او دادند که مجهز به یک ماوس تحت کنترل سر بود، اما باز هم سرعت آن  به اندازه سرعت الکترودهای مغز در جلسات تحقیق نبود.

از طریق الکترودها، پانچو در هر دقیقه ۱۵ تا ۱۸ کلمه تولید می‌کند. به گفته دکتر چانگ امکان سریع‌تر شدن فرآیند رمزگشایی در مطالعات آینده وجود دارد؛ حدود ۱۵۰ کلمه در دقیقه که به حرف زدن معمولی نزدیک است.

این مطالعه گفتار، نقطه اوج بیش از یک دهه تحقیق است که در آن تیم دکتر چانگ فعالیت مغز را برای تمام حروف صدادار و بی‌صدا نقشه‌برداری و با کمک مغز افراد سالم تلاش کرده گفتار کمپیوتری تولید کند.

محققان تأکید می‌کنند که الکترودها ذهن پانچو را نمی‌خوانند، بلکه سیگنال‌های مغزی مربوط به هر کلمه‌ای را که می‌خواهد بگوید تشخیص می‌دهند.

دکتر چانگ گفت: «در آینده، ما شاید بتوانیم آن‌چه را که مردم به آن فکر می‌کنند را تشخیص دهیم. این مسئله سؤالاتی در مورد اخلاق این نوع فناوری پدید آورده. اما تحقیقات ما فقط در راستای بازیابی صدای فرد است.» وی همچنین گفت که این تیم قصد دارد قطعات کاشتنی را با حساسیت بیشتری مهندسی کرده و آن را به صورت بی‌سیم آماده کند تا از عفونت جلوگیری شود.

قبل از سکته مغزی‌، پانچو در زادگاهش مکزیک فقط تا صنف ششم تحصیل کرده بود. با عزمی مثال‌زدنی، او از آن زمان موفق شده لیسه را به پایان برساند، کلاس‌های دانشگاهی را پشت سر بگذارد، گواهی طراح وب را اخذ کند و تحصیلاتش در فرانسه را نیز آغاز کند.

وی از طریق ایمیل گفت: «من فکر می‌کنم که تصادف با موتر باعث شد من فرد بهتری باشم و همچنین باهوش‌تر.»

پانچو می‌گوید: «من قصد داشتم به خودم کمک کنم، هرچند بسیار ناچیز. ولی حالا می‌بینم که این کمک فقط برای خودم نبوده است.» 

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *