رقاقة الدماغ تسمح للإنسان المشلول بالكتابة

مشلول من رقبته إلى أسفل، يحدق الرجل بإهتمام في شاشة. عندما يتخيل الحروف المكتوبة بخط اليد، فإنها تظهر أمامه كنص مكتوب بفضل زرع دماغ جديد.

يقوم الشاب البالغ من العمر 65 عاماً "بالكتابة" بسرعة مماثلة للنقر على هاتف ذكي من أقرانه، بإستخدام جهاز يمكن أن يساعد الأشخاص المشلولين في يوم من الأيام على التواصل بسرعة وسهولة.

قال فرانك ويليت، عالم الأبحاث في جامعة ستانفورد والمؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت يوم الأربعاء في مجلة نيتشر، إن البحث يمكن أن يفيد الأشخاص الذين يعانون من إصابات في النخاع الشوكي أو سكتات دماغية أو أمراض عصبية حركية.

"تخيل لو كان بإمكانك فقط تحريك عينيك لأعلى ولأسفل ولكن لا يمكنك تحريك أي شيء آخر - فإن جهازاً كهذا يمكن أن يمكّنك من كتابة أفكارك بسرعات تضاهي سرعة الكتابة اليدوية العادية أو الكتابة على الهاتف الذكي ،" لوكالة فرانس برس.

تعتمد الأجهزة الحالية للمصابين بالشلل على حركة العين أو تخيل تحريك المؤشر للإشارة والنقر على الحروف.

لكن ويليت وفريقه تساءلوا عما إذا كان التفكير في كتابة الحروف اليدوية وسيلة أخرى للناس للتعبير عن أنفسهم.

لم تكن النظرية واضحة بالضرورة، لأن الكتابة اليدوية هي إجراء أكثر تعقيداً من تحريك المؤشر من نقطة إلى أخرى.

لكن الباحثين وجدوا أن الكتابة اليدوية تولد نشاطاً دماغياً مميزاً ثبت أنه من السهل على الرقاقة إكتشافه، كما وجد برنامج كمبيوتر لتفسيرها والترجمة إلى نص.

إشتمل البحث على رجل يُلقب بـ T5 أصيب بالشلل من الرقبة إلى أسفل بعد إصابة في النخاع الشوكي في عام 2007.

تم تزويده بشريحتين بحجم الأسبرين لواجهة الكمبيوتر والدماغ (BCI) على الجانب الأيسر من دماغه والتي يمكن أن تكتشف إطلاق الخلايا العصبية في القشرة الحركية التي تتحكم في حركة اليد.

قامت المستشعرات بنقل الإشارات إلى جهاز كمبيوتر لترجمتها بواسطة خوارزمية ذكاء إصطناعي إلى نص مكتوب.

كانت الخطوة الأولى هي تحديد ما إذا كان T5 ينتج نشاطاً دماغياً مميزاً ومقروءاً عند تخيل الكتابة، بالنظر إلى السنوات العديدة التي مرت منذ إصابته.

وبمجرد إكتشاف هذا النشاط، كان لابد من تدريب الخوارزمية للتعرف على الأفكار وتفسيرها، وهي عملية إستغرقت تسعة أيام على مدى ستة أسابيع.

تخيل T5 بشق الأنفس كتابة الأحرف الفردية ونسخ الجمل حتى يتمكن البرنامج من تحديد أنماط نشاط الدماغ التي تشير إلى الحرف.

بمرور الوقت، تمكنت T5 من إنتاج 90 حرفاً أو حوالي 18 كلمة في الدقيقة عند نسخ الجمل، وحوالي 74 حرفاً أو 15 كلمة في الدقيقة عند الرد على الأسئلة.

يقارن ذلك مع 40 حرفاً كحد أقصى في الدقيقة يمكن أن تنتجها أنظمة الإشارة والنقر.

لم تكن الجمل خالية من العيوب، حيث حدث خطأ في واحد من كل 18 حرفاً عند النسخ وواحد من كل 11 حرفاً عند الرد على الأسئلة.

قال المؤلفون إن إضافة وظيفة التصحيح التلقائي مثل تلك الموجودة على الهاتف الذكي قللت من معدل الخطأ إلى ما بين واحد إلى اثنين بالمائة.

وحتى التمرين التدريبي أتاح الفرصة لـ T5 للتعبير عن بعض الأفكار المؤثرة، بما في ذلك النصيحة التي سيقدمها لنفسه الأصغر.

فأجاب: "تحلى بالصبر وسوف تتحسن الأمور".

كتب بافيثرا راجيسواران وإيمي أورسبورن من قسم الهندسة الحيوية بجامعة واشنطن، في مراجعة بتكليف من Nature، وصفاً للعمل بأنه "معلم".

وكتبوا: "لقد جعل نهج المؤلفين الواجهات العصبية التي تسمح بالتواصل السريع أقرب بكثير إلى الواقع العملي".

لكنهم حذروا من أنه لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الإختبارات والصقل.

تضمنت الدراسة مشاركاً واحداً، وهناك حاجة إلى البحث حول كيفية تكيف الرقاقة مع الطريقة التي يتغير بها نشاط الدماغ مع تقدم العمر.

أقر ويليت بالتحديات التي تشمل أيضاً إنشاء تقنية ذكية بما يكفي للتعرف على الكتابة اليدوية دون تدريب وجعل الإعداد بالكامل لاسلكياً.

وقال: "هنا، نعرض فقط إثباتاً للمفهوم على أن الكتابة اليدوية BCI هي طريقة مثيرة وقابلة للتطبيق لإعادة الإتصال للأشخاص المصابين بالشلل الشديد".

لكنه يأمل في أن تكون هذه التكنولوجيا مجدية للإستخدام العام في غضون "سنوات مقابل عقود".