شما کلمات را با چشم می‌خوانید اما همزمان صدایی درونی نیز آن‌ها را در ذهن‌تان بازتاب می‌دهد. این گفتار درونی تنها یک حس نیست، بلکه ردپای مشخصی در مغز بر جا می‌گذارد که می‌توان آن را به متن روی صفحه نمایش تبدیل کرد.
برای افرادی که به دلیل فلج یا بیماری‌های دیگر قادر به صحبت کردن نیستند، این فناوری می‌تواند دروازه‌ای به سوی گفت‌وگوهای سریع‌تر و طبیعی‌تر باز کند.
کشف الگوهای فعالیت مغزی مرتبط با گفتار درونی
پژوهشی منتشرشده در مجله Cell
- دانشمندان موفق شدند الگوهای فعالیت مغزی مرتبط با گفتار درونی را شناسایی و با دقت ۷۴ درصدی به متن رمزگشایی کنند.
- این دستاورد می‌تواند به سامانه‌های رابط مغز و رایانه (BCI) کمک کند تا افراد ناتوان در صحبت کردن، تنها با فکر کردن به یک گذرواژه، سیستم را فعال کنند.
ارین کونتز، نویسنده اصلی از دانشگاه استنفورد، توضیح می‌دهد:
«این نخستین بار است که توانستیم بفهمیم فعالیت مغز هنگام فقط فکر کردن به گفتار چه شکلی دارد.»
به گفته او، برای افراد دارای اختلال شدید گفتاری و حرکتی، BCIهای توانمند در رمزگشایی گفتار درونی می‌توانند ارتباطات انسانی را بسیار ساده‌تر و طبیعی‌تر سازند.
از رمزگشایی حرکت تا گفتار درونی
- پیش‌تر، BCIها برای تفسیر سیگنال‌های مغزی کنترل‌کننده حرکت استفاده می‌شدند.
- این سیستم‌ها می‌توانند پروتزها را هدایت کنند یا متن تایپ نمایند.
- در روش‌های متداول، فرد باید ماهیچه‌های گفتاری را فعال کند اما خروجی صوتی نامفهوم است.
- این روش نسبت به ردیابی چشمی سریع‌تر است، اما همچنان خسته‌کننده می‌شود.
بنیامین مشده-کراسا، یکی از نویسندگان اصلی، می‌گوید:
«اگر فقط نیاز باشد به گفتار فکر کنید و نه اینکه تلاش کنید حرف بزنید، فرآیند می‌تواند برای افراد آسان‌تر و سریع‌تر شود.»
شیوه انجام مطالعه
شرکت‌کنندگان
- چهار بیمار مبتلا به فلج شدید ناشی از ALS یا سکته ساقه مغز حضور داشتند.
- پژوهشگران میکروالکترودها را در قشر حرکتی مغز، ناحیه مرتبط با گفتار، کار گذاشتند.
وظایف
- شرکت‌کنندگان یا تلاش به گفتن کلمات داشتند یا فقط تصور می‌کردند که آن‌ها را می‌گویند.
- هر دو فعالیت، نواحی مشابهی را فعال می‌کرد اما گفتار درونی سیگنال‌های ضعیف‌تری تولید کرد.
یافته‌ها
- گفتار درونی فعالیت کمتری در نواحی غیرحرکتی اولیه ایجاد می‌کرد که نشان‌دهنده مسیرهای عصبی ساده‌تر بود.
- مدل‌ها توانستند میان این دو نوع گفتار تمایز بگذارند.
رمزگشایی و یافته‌های غیرمنتظره
- مدل‌های هوش مصنوعی، آموزش‌دیده بر داده‌های گفتار درونی، توانستند جملات کامل را از دایره لغاتی تا ۱۲۵ هزار واژه رمزگشایی کنند.
- دقت این رمزگشایی ۷۴ درصد بود.
رمزگشایی افکار ناخواسته
- حتی زمانی که از شرکت‌کنندگان خواسته شد تعداد دایره‌های صورتی روی صفحه را بشمارند، BCI توانست اعداد مورد شمارش در ذهن را شناسایی کند.
- این نشان داد گفتار درونی حتی بدون دستور مستقیم، الگوهای عصبی قابل شناسایی تولید می‌کند.
الگوی زمانی پایدار
- پژوهشگران دریافتند که ریتم فعالیت مغز هنگام گفتار درونی در تکرارها ثابت می‌ماند.
- این پایداری می‌تواند در بهبود الگوریتم‌های آینده نقش کلیدی داشته باشد.
تفاوت میان گفتار تلاش‌شده و گفتار درونی
- اگرچه الگوهای فعالیت مغزی این دو نوع گفتار شباهت داشت، تفاوت‌های ثابتی میان آن‌ها وجود داشت.
- این تفاوت‌ها به اندازه‌ای قابل‌توجه بود که سیستم توانست به‌طور دقیق آن‌ها را از هم جدا کند.
فرانک ویلت تأکید می‌کند که این تمایز می‌تواند به توسعه BCIهایی منجر شود که تنها به نوع خاصی از گفتار واکنش نشان دهند.
روش فعال‌سازی با گذرواژه
- برای کنترل کامل کاربر، پژوهشگران روش فعال‌سازی مبتنی بر گذرواژه طراحی کردند.
- رمزگشایی گفتار درونی قفل می‌مانْد مگر اینکه فرد عبارت خاصی را در ذهن مرور کند.
- گذرواژه آزمایش‌شده «chitty chitty bang bang» بود که با دقت بیش از ۹۸ درصد تشخیص داده شد.
آینده رمزگشایی گفتار درونی
مسیرهای پیش رو
- صدای درونی شما ردپای قابل اندازه‌گیری در سیستم برنامه‌ریزی گفتار مغز برجای می‌گذارد.
- با استفاده از حسگرهای پیشرفته و مدل‌های دقیق، این ردپا می‌تواند به متن زنده و بدون حرکت فیزیکی تبدیل شود.
چالش‌ها
- رمزگشایی آزاد گفتار درونی همچنان دشوار است، زیرا فعالیت مغزی متغیر بوده و دایره لغات محدود است.
راه‌حل‌ها
- آرایه‌های الکترودی متراکم‌تر
- مدل‌های یادگیری ماشینی پیشرفته‌تر
- استفاده از زمینه معنایی (semantic context)
ویلت می‌گوید:
«آینده BCIها روشن است. این پژوهش امید واقعی می‌دهد که روزی گفتار BCIها بتوانند ارتباطی به همان روانی و طبیعی بودن مکالمه انسانی فراهم کنند.»
جمع‌بندی
این فناوری نه تله‌پاتی است و نه بی‌نقص، اما می‌تواند راهی سریع‌تر و انسانی‌تر برای شنیده شدن صدای افرادی باشد که قادر به سخن گفتن نیستند؛ صدایی که از پیش در ذهن آن‌ها وجود دارد.
