دانشمندان برای اولین بار، توانستند سیگنال‌های عصبی مرتبط با نوشتن حروف را رمزگشایی کرده، سپس ورژن‌های تایپ شده این حروف را بر روی صفحه نمایش دهند. آن‌ها امیدوارند این نوآوری بتواند روزی کمک کند تا افراد معلول با دیگران ارتباط برقرار کنند. دانشمندان در حال بررسی چندین روش برای کمک به افراد معلول در برقراری ارتباط از طریق افکارشان هستند. جدیدترین و سریع‌ترین ابزار برای اظهار حالت و رفتار یک فرد، دست خط یا نوشته فرد هست.
برای اولین بار، محققان فعالیت مغزی مرتبط با تلاش برای نوشتن حروف با دست را رمزگشایی کردند. تیم تحقیق در طول فرآیند کار کردن با یک شرکت کننده معلول، که حسگرهایی در مغزش تعبیه شده بود، از یک الگوریتم برای شناسایی حروفی که فرد سعی داشت بنویسد، استفاده کردند. سپس، سیستم آن متن را در آن واحد روی صفحه نمایش، به نمایش گذاشت.
کواتور کریشنا شنوی، یکی از محققان موسسه پزشکی Howard Hughes در دانشگاه Stanford که از ناظران کار با جیمی هندرسون، یکی از جراحان اعصاب Stanford است، اظهار داشت: این نوآوری با توسعه و پیشرفت بیشتر، می‌تواند به افراد فلج و معلول کمک کند تا با سرعت و بدون استفاده از دست‌هایشان تایپ کنند.
شنوی و همکارانش در مجله Nature در ۱۲ ام ماه مه ۲۰۲۱ نوشتند: در این تلاش نوشتاری، شرکت کننده در این مطالعه توانست در هر دقیقه ۹۰ حرف تایپ کند که این نتیجه بیش از دو برابر رکورد قبلی ثبت شده برای تایپ کردن با واسط مغز و رایانه است.
خوزه کارمنا، یک مهندس عصب‌شناس در دانشگاه California برکلی که در این مطالعه دخیل نبوده است، در این باره گفت: «این تکنولوژی و تکنولوژی‌های دیگر مشابه آن، این پتانسیل را دارند که به تمام افرادی که به نوعی دچار معلولیت هستند کمک کند. اگرچه این یافته‌ها هنوز در مراحل اولیه خود هستند، اما پیشرفت بزرگی در این زمینه به حساب می‌آیند.»
کارمنا میگوید: «واسط‌های مغز و رایانه فکر را به نوشته تبدیل می‌کنند یعنی واسط توانسته است فکر نوشتن را رمزگشایی کرده و آن را به متن تبدیل کند.»
ارتباط از طریق فکر
وقتی صدمه جسمی یا بیماری، قدرت حرکت را از یک فرد می‌گیرد، فعالیت عصبی مغز برای راه رفتن، گرفتن یک فنجان قهوه یا بیان یک جمله همچنان باقی می‌ماند. محققان می‌توانند به این فعالیت دسترسی یافته تا به افراد معلول یا قطع عضو کمک کنند تا قابلیت‌های از دست رفته خود را دوباره بازیابند. این نیاز، بسته به نوع از کار افتادگی، متفاوت است. برخی افراد که قدرت استفاده از دست‌هایشان را از دست داده‌اند، هنوز می‌توانند از طریق تشخیص صدا و نرم‌افزارهای دیگر، با رایانه کار کنند. برای افرادی که در صحبت کردن مشکل دارند، دانشمندان روش‌های دیگری را برای برقراری ارتباط و کمک به این افراد ابداع کرده‌اند.
در سال‌های اخیر، تیم “شنوی” توانست فعالیت عصبی مرتبط با سخن گفتن را رمزگشایی کند، با این امید که بتواند آن را بازسازی کند. آن‌ها همچنین روشی برای شرکت کنندگان ابداع کردند که با تعبیه حسگرهایی در مغز، بتوانند از افکار مربوط به حرکات دست، برای تکان دادن نشانگر موس بر روی صفحه نمایش، استفاده کنند. در این روش، اشاره کردن و کلیک کردن روی حروف، به افراد کمک کرده است تا در هر دقیقه ۴۰ کاراکتر تایپ کنند، که این، رکورد سرعت قبلی برای تایپ با واسط مغز و رایانه (BCI) است.
البته، تا الان هیچکس دست خط را مورد بررسی قرار نداده است. فرانک ویلت، یک دانشمند عصب‌شناس در گروه شنوی، به دنبال این است که ببیند آیا این امکان وجود دارد که سیگنال‌های مغز مرتبط با گذاشتن خودکار روی کاغذ را مهار کرد یا خیر. او میگوید: «ما می‌خواهیم روش‌های جدیدی بیابیم که به مردم کمک کند سریع‌تر ارتباط برقرار کنند». 
این تیم با یک شرکت کننده که در یک آزمایش بالینی با نام BrainGate2 ثبت‌نام کرده بود، کار کرد. این آزمایش، جهت تست امنیت BCIهایی است که اطلاعات را مستقیما از مغز شرکت کننده به یک رایانه ارسال می‌کنند. (مدیر این آزمایش لیژ هاچبرگ، یک عصب‌شناس و یک دانشمند عصب‌شناسی در بیمارستان Massachussetts General، دانشگاه Brown و مرکز پزشکی Providence VA است). هندرسون دو حسگر کوچک را درون بخشی از مغز که وظیفه کنترل دست و بازو را دارند، قرار داد و به شخص این امکان را داد تا با تکان دادن بازوی فلج خودش مثلا، یک بازوی رباتیک یا یک نشانگر موس را روی صفحه نمایش تکان دهد. شرکت کننده، که در آن موقع ۶۵ سال سن داشت، دچار آسیب شدید نخاعی شده بود که وی را از گردن به پایین فلج کرده بود. با استفاده از سیگنال‌هایی که حسگرها از یاخته‌های عصبی فرد در هنگام تصور نوشتن به دست آورده بودند، یک الگوریتم یادگیری ماشینی، الگوهای مغز فرد که تشکیل دهنده هر حرف بودند را شناسایی کرد. با این سیستم، فرد توانست جملات را کپی کند و با همان سرعتی که فرد سالمی در همان سن می‌تواند روی یک گوشی هوشمند تایپ کند، به سوالات پاسخ داد.
عملکرد “مغز به متن” سیستم “واسط مغز و رایانه” بسیار سریع است، چون در این الگوریتم هر حرف نشان دهنده یک الگوی فعالیت کاملا متفاوت نسبت به حرف دیگر است و این امر، باعث می‌شود تشخیص حروف از یکدیگر بسیار ساده‌تر شود.
یک سیستم جدید
تیم شنوی، رویای استفاده از روش تست شده نوشتن را برای وارد کردن متن به عنوان بخشی از یک سیستم جامع‌تر که همچنین شامل جهت‌یابی، اشاره و کلیک کردن نیز باشد، استفاده کنند، سیستمی شبیه به چیزی که در حال حاضر روی گوشی‌های هوشمند موجود است، و حتی قصد دارند از رمزگشایی سخن نیز استفاده کنند. وی افزود: «داشتن این قابلیتها (جهت‌یابی، اشاره و کلیک کردن) و امکان بهره مندی لحظه ای از هر کدام چیزی است که ما (انسان‌ها) به طور طبیعی انجام می‌دهیم.»
شنوی همچنین میگوید تیم قصد دارد با یک شرکت کننده که نمی‌تواند حرف بزند کار کند، مثلا شخصی با بیماری تصلب جانبی آمیوتروفیک (سندروم عصبی فرساینده) که نتیجه آن اختلال در حرکات و سخن گفتن است.
هندرسون میگوید که این سیستم جدید می‌تواند به افرادی که از معلولیت ناشی از شرایط مختلف رنج می‌برند، کمک کند. از جمله این شرایط می‌توان به سکته مغزی اشاره کرد که ژان دومینیک باوبی، ناشر کتاب The Diving Bell and the Butterfly به آن دچار شد، همچنین اضافه کرد «او (ژان دومینیک باوبی) توانست چنین کتاب تکان دهنده و زیبایی را با انتخاب کردن کاراکترها یکی پس از دیگری به کمک حرکت چشم بنویسد. تصور کنید که می‌توانست این کار را با واسط نوشتاری Frank انجام دهد!»
منبع: sciencedaily
