زرعة دماغية تتيح لمصاب بالتصلب الجانبي التحكم الصامت في أجهزة ذكية

تمكن رجل مصاب بالتصلب الجانبي الضموري من تشغيل أجهزة ذكية باستخدام واجهة دماغ وحاسوب مزروعة، عبر محاكاة نطق كلمات الأوامر بصمت ومن دون انتظار إشارة مرئية أو صوتية. وتفيد الدراسة المحكمة، المنشورة في 11 نوفمبر في دورية Communications Biology، بأن دقة فك الأوامر الوسيطة بلغت 97.1% عبر 18 جلسة تجريبية.

يعالج العمل عقبة عملية في واجهات الدماغ والحاسوب المساعدة. فالمستخدم يحتاج إلى إصدار الأمر عندما يختار، لا داخل نافذة زمنية يحددها الحاسوب. وقد يجعل الاستغناء عن إشارة التوقيت الخارجية التحكم في البيئة أكثر خصوصية وأقل اعتمادا على مقدم رعاية أو شاشة.

كيف عمل النظام؟

شارك الرجل في تجربة CortiCom السريرية بجامعة جونز هوبكنز، وزرعت على سطح دماغه شبكتان لتخطيط كهربية قشرة الدماغ، تضم كل منهما 64 قناة. تسجل تقنية ECoG النشاط الكهربائي من تحت الجمجمة وفوق نسيج الدماغ. وغطت الشبكتان مناطق قشرية مرتبطة بالكلام وحركة الطرف العلوي.

عندما كان يحاكي نطق أمر بصمت، بحث النظام أولا عن تغير مميز في نشاط نطاق بيتا لاكتشاف محاولة الكلام. ثم حلل نشاط غاما المرتفع حول تلك اللحظة وصنف الإشارة. وفصل الإعداد بين مفردات من 14 أمرا للأجهزة الذكية وستة أوامر للتنقل.

شملت الأمثلة الضوء والموسيقى والتلفاز والكاميرا ودرجة الحرارة، إلى جانب أوامر مثل أعلى ويسار وإدخال وخروج. وتطلبت بعض حالات الواجهة تكرار كلمة تنشيط، مثل محاكاة “NAVI” مرتين. لذلك فهذا تحكم عبر مجموعة صغيرة من الكلمات المنفصلة، وليس قراءة حرة للأفكار.

ماذا تكشف الأرقام؟

عبر 18 جلسة في الزمن الحقيقي، بلغت الدقة الوسيطة لتصنيف أوامر الأجهزة الأربعة عشر 97.1%، مقابل مستوى عشوائي قدره 7.14%. وحقق النظام معدلا وسيطا بلغ 11.86 عملية فك صحيحة في الدقيقة. كما أبلغ الباحثون عن معدل وسيط يساوي صفرا للإيجابيات الكاذبة والسلبيات الكاذبة في اكتشاف الحدث، مع أن القيم الوسيطة قد تخفي تفاوتا بين الجلسات.

لا يكمن التقدم الأساسي في توسيع المفردات، بل في قدرة المشارك على بدء أمر صامت في اللحظة التي يختارها، بينما يكتشف النظام موعد بدء فك الإشارة.

أظهر عمل سابق مع المشارك نفسه أن الأوامر القائمة على الكلام يمكن أن تظل مستقرة لأشهر من دون إعادة معايرة. وتركز الورقة الجديدة على الكلام المحاكى بصمت، وتجمع اكتشاف الحدث مع تصنيف الأمر. كما تكمل ما نشرته نيو تقنية عن زرعة دماغية تفك الكلام والإيماءات معا.

لماذا يهم التحكم ذاتي التوقيت؟

تخبر أنظمة مختبرية كثيرة المشارك باللحظة الدقيقة التي يجب أن يحاول فيها نطق كلمة. يبسط ذلك التحليل لأن وحدة فك الترميز تعرف موضع الإشارة. أما الاستخدام اليومي فأصعب، إذ يجب التمييز بين الأمر المقصود وحالة الراحة والحركة غير المرتبطة والكلام الداخلي العادي.

عالجت الدراسة جزءا فقط من هذا التحدي. حرّك المشارك أعضاء النطق عمدا من دون إصدار صوت مسموع. ولم تفك الطريقة كلاما داخليا حرا أو تستنتج أفكارا خاصة عشوائية. كما عمل تكرار أوامر التنشيط بوصفه حاجزا أمام التغييرات العرضية في الأجهزة.

بالنسبة إلى شخص تتراجع قدرته على الحركة والكلام تدريجيا بسبب المرض، قد يقلل التحكم الموثوق في البيئة الاعتماد على الآخرين في أفعال صغيرة لكنها متكررة. تبدو الإضاءة والترفيه والكاميرات وضبط الحرارة أمثلة متواضعة، لكنها ترتبط مباشرة بالاستقلال اليومي.

سيكون الدليل التالي الأكثر فائدة هو التشغيل المنزلي المستمر. ويحتاج الباحثون إلى إثبات بقاء وحدة فك الترميز جاهزة لفترات طويلة، وتجاهلها للنشاط غير المقصود، وتعافيها الآمن من الأخطاء، وإمكانية ضبطها وفق قدرات كل مستخدم. وحتى ذلك الحين، تمثل النتيجة إشارة جدوى قوية وليست نظاما استهلاكيا جاهزا.