يقوم علماء الأعصاب بتعليم أجهزة الكمبيوتر لقراءة الكلمات مباشرة من أدمغة الناس.
أفادت كيلي سيرفيك ، التي تكتب من أجل Science ، هذا الأسبوع عن ثلاث ورقات تم نشرها على خادم bioRxiv ، حيث أظهرت ثلاث فرق مختلفة من الباحثين أنهم يمكنهم فك شفرة الكلام من تسجيلات إطلاق الخلايا العصبية. في كل دراسة ، سجلت الأقطاب الكهربائية الموضوعة مباشرة على الدماغ نشاطًا عصبيًا بينما استمع مرضى جراحة الدماغ إلى الكلام أو قراءة الكلمات بصوت عالٍ. ثم حاول الباحثون معرفة ما يسمعه أو يقوله المرضى. في كل حالة ، تمكن الباحثون من تحويل النشاط الكهربائي للدماغ إلى ملفات صوتية مفهومة إلى حد ما على الأقل.
تصف الورقة الأولى ، المنشورة على bioRxiv في 10 أكتوبر 2018 ، تجربة قام فيها الباحثون بتشغيل تسجيلات الكلام لمرضى الصرع الذين كانوا في منتصف جراحة الدماغ. (يجب أن تكون التسجيلات العصبية المأخوذة في التجربة مفصلة للغاية لتفسيرها. ولا يتوفر هذا المستوى من التفاصيل إلا في الظروف النادرة عندما يتعرض الدماغ للهواء ويتم وضع الأقطاب الكهربائية عليه مباشرة ، كما هو الحال في جراحة الدماغ .)
وبينما يستمع المرضى إلى الملفات الصوتية ، سجل الباحثون إطلاق الخلايا العصبية في أجزاء من أدمغة المرضى التي تعالج الصوت. جرب العلماء عددًا من الطرق المختلفة لتحويل بيانات إطلاق الخلايا العصبية إلى كلام ، ووجدوا أن "التعلم العميق" - الذي يحاول فيه الكمبيوتر حل مشكلة أكثر أو أقل بدون إشراف - يعمل بشكل أفضل. عندما لعبوا النتائج من خلال مشفر صوتي ، والذي يجمع الأصوات البشرية ، لمجموعة من 11 مستمعًا ، كان هؤلاء الأفراد قادرين على تفسير الكلمات بشكل صحيح بنسبة 75 في المائة من الوقت.
يمكنك الاستماع إلى الصوت من هذه التجربة هنا.
اعتمدت الورقة الثانية ، المنشورة في 27 نوفمبر 2018 ، على التسجيلات العصبية من الأشخاص الذين يخضعون لعملية جراحية لإزالة أورام الدماغ. وبينما يقرأ المرضى الكلمات ذات المقطع الواحد بصوت عال ، سجل الباحثون الأصوات الخارجة من أفواه المشاركين والخلايا العصبية التي تطلق في مناطق إنتاج الكلام في أدمغتهم. بدلاً من تدريب أجهزة الكمبيوتر بعمق على كل مريض ، قام هؤلاء الباحثون بتدريس شبكة عصبية اصطناعية لتحويل التسجيلات العصبية إلى صوت ، مما يدل على أن النتائج كانت على الأقل معقولة ومفهومة للتسجيلات التي أجرتها الميكروفونات. (الصوت من هذه التجربة موجود هنا ولكن يجب تنزيله كملف مضغوط.)
اعتمدت الورقة الثالثة ، المنشورة في 9 أغسطس 2018 ، على تسجيل الجزء من الدماغ الذي يحول كلمات معينة يقرر الشخص التحدث بها في حركات العضلات. في حين لا يتوفر تسجيل من هذه التجربة عبر الإنترنت ، أفاد الباحثون أنهم تمكنوا من إعادة بناء جمل كاملة (تم تسجيلها أيضًا أثناء جراحة الدماغ على مرضى الصرع) وأن الأشخاص الذين استمعوا إلى الجمل كانوا قادرين على تفسيرها بشكل صحيح على خيار متعدد اختبار (من بين 10 اختيارات) 83 في المائة من الوقت. اعتمدت طريقة هذه التجربة على تحديد الأنماط المتضمنة في إنتاج المقاطع الفردية ، بدلاً من الكلمات الكاملة.
الهدف في كل هذه التجارب هو تمكين يوم واحد للأشخاص الذين فقدوا القدرة على التحدث (بسبب التصلب الجانبي الضموري أو حالات مماثلة) من التحدث من خلال واجهة الكمبيوتر إلى الدماغ. ومع ذلك ، فإن العلم لهذا التطبيق ليس هناك حتى الآن.
وذكرت ساينس أن تفسير الأنماط العصبية لشخص يتخيل مجرد الكلام هو أكثر تعقيدًا من تفسير أنماط شخص يستمع إلى الكلام أو ينتجه. (ومع ذلك ، قال مؤلفو الورقة الثانية إن تفسير نشاط الدماغ لشخص يتخيل الكلام قد يكون ممكنًا).
من المهم أيضًا أن تضع في اعتبارك أن هذه دراسات صغيرة. اعتمدت الورقة الأولى على بيانات مأخوذة من خمسة مرضى فقط ، بينما نظرت الثانية على ستة مرضى والثالثة على ثلاثة فقط. ولم تدم أي من التسجيلات العصبية أكثر من ساعة.
ومع ذلك ، فإن العلم يمضي قدمًا ، وتبدو أجهزة الكلام الاصطناعي الموصولة مباشرة إلى الدماغ وكأنها احتمال حقيقي في مرحلة ما على الطريق.
