مردی مبتلا به فلج (Paralysis) شدید که تقریباً توانایی حرکت دادن هیچیک از اعضای بدن خود را ندارد، اکنون با استفاده از یک کاشت مغزی (Brain Implant) آزمایشی میتواند با اراده خود «صحبت کند». خانواده او سرانجام میتوانند دوباره صدای او را بشنوند، چرا که یک نسخه دیجیتال افکار او را با صدای بلند میخواند.
کیسی هارل (Casey Harrell) به نوع پیشرفتهای از بیماری اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (Amyotrophic Lateral Sclerosis) یا به اختصار ایالاس (ALS) مبتلا است که موجب میشود درک گفتار طبیعی او برای دیگران بسیار دشوار باشد. اما او در صورت فراهم شدن فرصت، حرفهای زیادی برای گفتن دارد.
نزدیک به دو سال است که مغز این فرد ۴۷ ساله با استفاده از یک پروتز عصبی (Neuroprosthetic) آزمایشی، به یک رمزگشای مغز-به-متن (Brain-to-Text Decoder) متصل شده است که به طور پیوسته فعالیت میکند. این رابط (Interface) پیشرفته به هارل این امکان را داده است تا بیش از ۱۸۳ هزار جمله و نزدیک به ۲ میلیون کلمه را بیان کند.
این فناوری آیندهنگرانه نیازمند قرار دادن یک ایمپلنت جراحی (Surgical Implant) در بخش خاصی از مغز است. آرایههای الکترود (Electrode Arrays) تعبیهشده در آن ناحیه میتوانند هنگام تلاش فرد برای صحبت کردن، فعالیت عصبی (Neurological Activity) را تشخیص دهند، حتی اگر فرد هیچ حرکتی در دهان خود ایجاد نکند.
سپس این دادهها بهطور خودکار توسط یک رمزگشای گفتار (Speech Decoder) خارجی شناسایی شده و در لحظه (Real-time) بر روی صفحه نمایشگر رایانه نشان داده میشوند.
هارل با حرکت چشمان خود (Eye Gaze) در صفحه جابهجا میشود. نقطه تمرکز نگاه او به شکل یک «مکاننمای» (Cursor) دایرهای سفیدرنگ نمایش داده میشود و او میتواند تنها با نیروی فکر خود عملیات «کلیک» را انجام دهد.
اگرچه راهاندازی و اتصال این دستگاه در هنگام صبح و با کمک یک مراقب کمی زمان میبرد، اما از آنجا که این رمزگشا بر روی یک پایه چرخدار متحرک نصب شده است، میتواند در تمام طول روز همراه هارل باشد.
با استفاده از این سیستم، او قادر است با وجود شرایط بیماریاش، بهطور کاملاً مستقل ایمیل و پیام ارسال کند، در اینترنت به جستجو بپردازد و شغل تماموقت خود را حفظ کند.
شاید از همه مهمتر این باشد که او میتواند با عزیزانش ارتباط برقرار کند.
صدای دیجیتالی که افکار او را به زبان میآورد، به گونهای ساخته شده است که شبیه به صدای هارل پیش از ابتلا به ایالاس (ALS) باشد.
هارل از طریق این سیستم بیان کرده است: «اینکه بتوانم هنگام شنیدن صدایم توسط همسرم به چشمان او نگاه کنم بسیار شیرین است؛ این کار خاطرات شیرینی را زنده میکند. همچنین به من این امکان را میدهد تا برای دخترم که واقعاً چیزی از زمانی که هنوز میتوانستم صحبت کنم به یاد نمیآورد، توضیح دهم و به آنها یادآوری کنم که صدای من قبلاً چگونه بود.»
این دستاورد، زندگی او را متحول کرده است و ما این را میدانیم، زیرا خود هارل این موضوع را به ما گفته است.
در ویدیوی زیر، هارل از طریق متن توضیح میدهد که این فناوری به او این توانایی را میدهد که «کارهای بسیار زیادی انجام دهم و پیوندم را با زندگی به عنوان یک انسان حفظ کنم.»
داستان او دانشمندان را امیدوار کرده است که این دستگاههای آزمایشی ممکن است در دنیای واقعی و در درازمدت نیز واقعاً کارآمد باشند.
دیوید برندمن (David Brandman)، جراح مغز و اعصاب (Neurosurgeon)، پژوهشگر اصلی همکار (Co-principal Investigator) و از نویسندگان ارشد این مطالعه از دانشگاه کالیفرنیا، دیویس (UCD)، میگوید: «سالهاست که رابطهای مغز و رایانه (BCIs) صرفاً دستگاههایی برای اثبات مفهوم (Proof-of-concept) بودهاند که به آزمایشگاههای تحقیقاتیِ بسیار کنترلشده محدود میشدند.»
«این دستاورد نشان میدهد که با توانمندسازی یک فرد مبتلا به فلج برای صحبت کردن با اراده خود، احتمالاً از یک مرز مهم عبور کردهایم.»
هارل در کارآزمایی بالینی (Clinical Trial) آزمایشی و در حال انجامِ برندمن و تیمش در ایالات متحده، که برینگیت ۲ (BrainGate 2) نام دارد، شرکت کرده است.
این مطالعه مقدماتی (Preliminary Study) به منظور بررسی ایمنی (Safety) و امکانپذیری (Feasibility) یک رابط مغز و رایانه (Brain-Computer Interface) نوین در افراد مبتلا به پاراپلژی (Paraplegia) که دارای اختلالات گفتاری شدید هستند یا قادر به استفاده از دستان خود نیستند، طراحی شده است.
این فناوری در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس (UCD) و با همکاری متخصصانی از دانشگاه براون (Brown University) و مؤسسه علوم اعصاب مس جنرال بریگام (Mass General Brigham Neuroscience Institute) توسعه یافته است.
در ابتدا، هارل تنها با پشتیبانی پژوهشگران میتوانست از این سیستم استفاده کند. اما اکنون، با اعمال چندین اصلاح (Tweak) مهم، او میتواند عملاً به تنهایی و در راحتی خانه خود از آن استفاده کند.
به گفته پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، دیویس که سطوح مختلفی از سرمایهگذاری را در این فناوری دارند، هارل تاکنون بزرگترین مجموعه داده (Dataset) ثبت فعالیت مغزی (Brain Recording) را در این کارآزمایی گردآوری کرده است.
او بیش از ۴۰۰ روز استفاده از این دستگاه را تمرین کرده است که در مجموع به بیش از ۳۸۰۰ ساعت میرسد. میانگین سرعت ارتباطی هارل حدود ۵۶ کلمه در دقیقه است، که بسیار سریعتر از زمانی است که او برای اولین بار در سال ۲۰۲۳ تلاش کرد افکارش را به متن تبدیل کند.
نیکولاس کارد (Nicholas Card)، محقق پسادکتری (Postdoctoral Scholar) در آزمایشگاه پروتزهای عصبی (Neuroprosthetics Lab) دانشگاه کالیفرنیا، دیویس میگوید: «کیسی میتواند از این سیستم برای برقراری ارتباط و بیان افکار خود استفاده کند، نه فقط زمانی که ما در یک محیط کنترلشده حضور داریم، بلکه هر زمان که خودش بخواهد.»
«گاهی اوقات، او این کار را برای بیش از ۱۲ ساعت متوالی انجام میداد.»
نکته مهم این است که هارل کنترل سکوت خود را نیز در دست دارد. اگر بخواهد برخی افکار را برای خودش نگه دارد، میتواند حالت «حریم خصوصی» (Privacy Mode) را فعال کند.
تنها دادههای حاصل از جلساتی ذخیره شده و برای آموزش مدلهای رمزگشایی گفتار (Speech-Decoding Models) آینده مورد استفاده قرار گرفتند که در آنها این حالت «حریم خصوصی» فعال نشده بود.
بر اساس نتایج اخیراً منتشر شده، هارل گزارش میدهد که وقتی او از طریق این سیستم صحبت میکند، برنامه در حدود ۹۲ درصد مواقع کاملاً صحیح یا حداقل تا حد زیادی دقیق عمل میکند.
استقلالی که این سیستم به هارل بخشیده، تحولآفرین (Transformative) بوده است؛ درست شبیه به تجربیات اخیر سایر افراد در استفاده از فناوری رابط مغز و رایانه (Brain-Computer Interface).
لینک خبر در سایت sciencealert.com