چند قدم مانده به ذهن خوانی/ ابداع الگوریتمی برای شنیدن صدای مغز

به گزارش خبرگزاری مهر، از آنجایی که این نوع از فعالیتهای مغزی در زمانی که جمله ای شنیده می شود و یا به جمله ای فکر می شود، یکسان است، ابداع جدید دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا برکلی می تواند قدمی جهشی در راستای شنیدن افکار درونی انسانها بدون اینکه کلمه ای بر زبان جاری شود به شمار رود. کاربردهای چنین ابداعی بیشمار خواهد بود اما از جمله برترین کاربردها ممکن ساختن تکلم برای افراد فلج یا مبتلا به سندرم "قفل شدگی" خواهد بود، همچنین با کمک چنین تکنیکی می توان ذهن انسانها را نیز خواند.

چگونگی تبدیل کلام به اطلاعات با معنی یک معما است. نظریه ابتدایی این است که صدا نورونهای صوتی را فعال کرده و اطلاعات دریافت شده توسط آنها را به نقاط مختلف مغز ارسال کرده و مغز به تدریج زوایای مختلف صدا را استخراج و زبان را درک می کند.

محققان دانشگاه کالیفرنیا، مریلند، سانفرانسیسکو و جان هاپکینز مطالعه جدید خود را با مشارکت 15 داوطلب مبتلا به صرع یا بیمارانی که تومور مغزی داشته و تحت جراحی قرار گرفتند، آغاز کردند. آنها برای تشخیص منشا تشنج الکترودهایی را مستقیما درون مغز بیمار کاشته و فرصتی نادر را برای مطالعه بر روی سیگنالهای الکتریکی در مناطق مختلف مغز به وجود آوردند.

طی انجام این تحقیقات، پزشکان از بیماران در اتاقهایشان بازدید می کرده و در حالی که فعالیتهای مغزی آنها را در "چین سینوسی تمپورال مغز"، غشای شنوایی، بررسی می کردند، واژه هایی را که از پیش به صورت صوتی ضبط کرده بودند را برای آنها پخش کردند. با بررسی اطلاعات به ثبت رسیده توسط این الکترودها، محققان تلاش کردند میان الگوهای مختلف فعالیتهای مغزی و واژه هایی که بیان شده اند ارتباطی برقرار کنند.

صدا از فرکانسهای مختلفی ساخته شده است که در مغز از یکدیگر جدا شده و در بخشهای مختلف مغزی پردازش می شوند. در واقع هر بخش از نورونها در مغز تنها اصوات محدوده فرکانسی ویژه ای را پردازش می کنند، نقطه ای به پردازش فرکانس هزار هرتز اختصاص دارد و نقطه دیگر به پردازش صدای پنج هزار هرتزی، و پردازش فرکانسهای بیشتر یا کمتر نیز به دیگر نورونها اختصاص دارد. با بررسی فرکانسهایی که نقاط مختلف مغزی مورد پردازش قرار می دهند می توان درک کرد زمانی که نقطه ای از مغز فعال می شود، با پردازش چه فرکانس صوتی فعال شده و سپس با توجه به آن فرکانس حروفی که از فرکانس مشابهی برخوردارند را تشخیص داد.

البته این شیوه تنها برای استخراج فرکانس واژه ها نیست، دیگر جنبه های کلام، از جمله ریتم هجاها و نوسانات فرکانسها نیز در درک زبان از اهمیت ویژه ای برخوردارند. محققان توانستند بسیاری از فعالیتهای مغزی که در این مطالعه به ثبت رسیدند را به بخشهای مختلفی از جملاتی که برای داوطلبان پخش شده بود، ارتباط دهند و با استفاده از این اطلاعات الگوریتمی را ارائه کردند که می تواند فعالیتهای عصبی مغز را ترجمه کرده طیف نگارهایی از آن را طرح کنند.

این طیف نگاره ها نمایش گرافیکی صدا هستند که نشان می دهند چه میزان از چه فرکانسی طی دوره ای خاص از زمان ایجاد شده اند. محققان این الگوریتم را با مقایسه طیف نگاره هایی که تنها بر اساس فعالیتهای نورونی ساخته شده بودند و طیف نگاره هایی که از صدا به وجود آمده بودند، مورد آزمایش قرار دادند.

محققان همچنین از این برنامه برای تبدیل طیف نگاره به دست آمده به جملاتی کلامی استفاده کردند و دریافتند می توان میان جملات ایجاد شده و جملاتی که در اصل بیان شده اند تشابهاتی پیدا کرد. محققان امیدارند با تکمیل شیوه ابداعی خود بتوانند در آینده از افکار انسانها صدا استخراج کنند.

بر اساس گزارش نیوساینتیست، از آنجایی که اطلاعات صوتی در تمامی انسانها به یک شکل استخراج می شود، مدل ارائه شده جدید می تواند بر روی هر فردی اجرایی باشد، با این همه برای اجرای این مدل بر روی هر فرد، باید بر روی مدل بر اساس تفاوتهای آناتومی مغز در افراد مختلف تغییرات جزئی به وجود بیاید.