شريحة حلق مبتكرة تساعد الأشخاص على التحدث بدون الأحبال الصوتية

ابتكر باحثون فى جامعة كاليفورنيا مؤخرًا رقعة حلق ذاتية التشغيل تشبه الشريحة، تستخدم التعلم الآلى لترجمة حركات العضلات إلى كلام، ما يساعد الأشخاص على التحدث بدون أحبال صوتية، حيث جاء جون تشن، الأستاذ المساعد فى الهندسة الحيوية بجامعة كاليفورنيا فى لوس أنجلوس، بفكرة جهاز غير جراحى لتمكين الكلام بعد أن شعر بتعب أحباله الصوتية نتيجة لإلقاء محاضرة لعدة ساعات فى المرة الواحدة.

بدأ بالتفكير فى طرق لمساعدة الشخص على التحدث دون استخدام أحباله الصوتية، وبمساعدة زملائه فى جامعة كاليفورنيا، صمم رقعة مبتكرة تلتصق بحلق المستخدم وتستخدم تقنية الذكاء الاصطناعى لفك تشفير حركات عضلاته إلى خطاب، بحسب odditycentral.

الشريحة

الجهاز خفيف الوزن مقاوم لتعرق الجلد ويسخر أيضا حركات عضلات المستخدم لتوليد الكهرباء، مما يعنى أنه لا يتطلب بطارية لتشغيله.

فى دراسة نشرت فى مجلة Nature Scientific Journal، يشرح البروفيسور جون تشن وفريقه كيفية عمل رقعة الحلق ذاتية الطاقة التى يبلغ وزنها 7.2 جرام. 

طريقة عمل الشريحة

ويتكون الجهاز الصغير من 5 طبقات رقيقة، بما فى ذلك المواد التى تستجيب للحركات الدقيقة لعضلات الحلق، عندما ينفذ مرتديها الحركات اللازمة لنطق عبارة ما، تستجيب المواد عن طريق إنتاج إشارات كهربائية يمكن ترجمتها بعد ذلك إلى كلام بمساعدة تكنولوجيا التعلم الآلى.

الطبقات الخارجية للرقعة مصنوعة من مادة السيليكون الناعمة والمرنة، بينما الطبقة الوسطى مصنوعة من السيليكون والمغناطيسات الدقيقة وتولد مجالا مغناطيسيا يختلف باختلاف حركات العضلات، أما الطبقتان الأوسطتان الأخريان فتتكونان من ملفات من الأسلاك النحاسية التى تحول تغيرات المجال المغناطيسى إلى نبضات كهربائية.

فى تجربة مفصلة فى دراستهم، قام تشين وزملاؤه بتغذية نبضات كهربائية لخوارزمية التعلم الآلى التى انتهت بتحويلها إلى عبارات منطوقة، لتدريب الخوارزمية، كان على المشاركين الثمانية فى الدراسة نطق 5 عبارات قصيرة 100 مرة لكل منها أثناء ارتداء الرقعة، حتى تتمكن الخوارزمية من تعلم ربط كل عبارة بحركات العضلات المحددة.

وأظهرت الدراسة أن الخوارزمية كانت دقيقة بنسبة 95% تقريبًا فى ترجمة النبضات الكهربائية للرقعة إلى كلام، سواء عند نطق العبارات بصوت عال أو عند نطقها “بدون صوت”، ويشير هذا إلى أن الخوارزمية يمكنها تفسير الأشكال الموجية بشكل موثوق وترجمتها إلى كلام، لكن البروفيسور تشين يشير أيضا إلى أن دراسته لها حدود، واقتصر الاختبار على 8  أشخاص فقط يقولون 5  عبارات، ولم يكن أى منهم يعانى من اضطرابات النطق، بالإضافة إلى ذلك، حتى لو أثبت التصحيح فعاليته فى دراسة أكبر، فلا يزال يتعين اكتشاف الخدمات اللوجستية لإنتاجه على نطاق واسع.

ومع ذلك، تعتبر رقعة الحلق اختراعا واعدا للغاية، مع الأخذ فى الاعتبار أن حوالى 30% من الأشخاص سيعانون من اضطراب صوتى واحد على الأقل فى حياتهم وأن البدائل الحالية، مثل الحنجرة الكهربائية، غازية أو باهظة الثمن أو كليهما.