رقاقة الحلق.. تقنية واعدة للنطق دون استخدام الحبال الصوتية

كشف باحثون مقيمون في الولايات المتحدة عن رقاقة مرنة صغيرة مدعومة بالذكاء الاصطناعي، يمكنها ترجمة حركات العضلات في الحلق إلى كلام، ما يسمح للأشخاص الذين يعانون مشكلات في الحبال الصوتية بالتواصل مرة أخرى.

وتلتصق الرقاقة بشكل ذاتي التشغيل برقبة الشخص، وتستخدم مغناطيسات صغيرة لتحويل حركات الحلق إلى إشارات كهربائية.

كما تمثل رقاقة الحلق الجديدة، التي تعمل بالطاقة الذاتية، تقنية مبتكرة وواعدة في عالم الصحة والتكنولوجيا.

وتهدف هذه التقنية، وفق دراسة نُشرت في مجلة “Nature Communications”، إلى مساعدة الأشخاص الذين يعانون صعوبات في التحدث بسبب وجود مشكلات في الحبال الصوتية، ما يسهم في تحسين جودة حياتهم وتمكينهم من التواصل بكفاءة وسهولة.

وتعتمد فكرة الرقاقة على استشعار حركات العضلات في منطقة الحلق وتحويلها إلى إشارات كهربائية، والتي بدورها يمكن ترجمتها إلى كلام مفهوم.

الرقاقة لا تعتمد على حركات الحلق المرتبطة بالكلام فحسب، بل تسخر أيضًا تلك الحركة لتوليد الكهرباء، ما يعني أنه يمكن تشغيلها دون بطارية أو كهرباء.

ويعتبر هذا الابتكار حلًا فعالًا وغير جراحي للأشخاص الذين يواجهون صعوبات في التحدث نتيجة لتلف في الحبال الصوتية أو حتى لحالات الشلل.

وتتميز الرقاقة بالمرونة والقدرة على الالتصاق بالرقبة بشكل مريح، ما يسهل استخدامها في الحياة اليومية، دون أن تتسبب بانزعاج للمستخدم.

وتعتمد الرقاقة على تقنية الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، إذ يتم تدريب الخوارزميات على ترجمة حركات الحلق إلى كلام بفعالية ودقة عالية.

خمس طبقات رقيقة

تتألف الرقاقة من خمس طبقات رقيقة، تُصنع الطبقات الخارجية من مادة السيليكون الناعمة والمرنة، بينما تتكون الطبقة الوسطى من مزيج من السيليكون والمغناطيسات الدقيقة.

وتعمل هذه الطبقات على إنتاج مجال مغناطيسي، يتغير تبعًا لحركة عضلات الحلق.

وتقوم الطبقتان المحيطتان بهذه الطبقات، والمصنوعتان من ملفات من الأسلاك النحاسية، بتحويل تلك التغيرات المغناطيسية إلى إشارات كهربائية.

بعد ذلك، يتم إرسال هذه الإشارات الكهربائية إلى خوارزمية التعلم الآلي، التي تقوم بترجمة النبضات إلى كلام.

ولتدريب هذه الخوارزمية، قام كل مشارك في الدراسة بتكرار خمس عبارات قصيرة 100 مرة لكل منها، بينما كان البرنامج يتتبع حركات الحلق، حيث أسهم هذا التدريب في ربط حركات معينة بعبارات محددة.

ثمانية أشخاص.. دقة 95%

شارك في الاختبارات ثمانية أشخاص لا يعانون مشكلات في الكلام، إذ تمت ترجمة النبضات الكهربائية للرقاقة إلى كلام بدقة تقارب 95% تقريبًا، بحسب الدراسة التي نشرتها مجلة “Nature Communications”.

وأُجريت هذه الاختبارات باستخدام نفس العبارات والجمل القصيرة التي تم تدريب الخوارزمية عليها، بما في ذلك عبارات مثل “عيد ميلاد سعيد” و”أتمنى أن تسير تجاربك على ما يرام”، التي قالها المشاركون في أثناء الوقوف والمشي والجري أيضًا.

وفي تجارب مختلفة، طُلب من المشاركين نطق الجمل بصوت عالٍ أو حتى نطقها دون صوت، وأظهرت النتائج قدرة الخوارزمية على ترجمة حركات العضلات بشكل موثوق في كلتا الحالتين، لتوليد أشكال موجية صحيحة، وفق الدراسة.

واقتصرت الاختبارات على ثمانية أشخاص فقط، ولم يتم اختبار التقنية الجديدة على الأشخاص الذين يعانون اضطرابات النطق.

ومن المتوقع أن تكون هذه التقنية ذات فائدة كبيرة للأشخاص الذين يعانون اضطرابات النطق، إذ تمكنهم من التواصل بشكل طبيعي وفعال مع الآخرين دون الحاجة إلى استخدام الحبال الصوتية.

ويمكن استخدام التقنية في علاج حالات مختلفة من الشلل الناتجة عن أمراض مثل سرطان الحنجرة وغيرها، إذ توفر وسيلة بديلة للتواصل والتعبير عن الأفكار والمشاعر.

ويشير الباحثون إلى أن هذا الاكتشاف لا يزال في مراحله الأولى من التطوير، إلا أن النتائج الأولية واعدة وتظهر إمكانية كبيرة لتطبيقه على نطاق واسع في المستقبل.

ومن المتوقع أن تسهم هذه التقنية في تحسين جودة حياة الأشخاص الذين يعانون من صعوبات في التحدث، وتوفير حلول فعالة وملائمة لتلبية احتياجاتهم المتنوعة في مجال التواصل والتفاعل الاجتماعي.

–