لم يعد الذكاء الاصطناعي مجرد أداة تساعد الإنسان على معالجة […]
لم يعد الذكاء الاصطناعي مجرد أداة تساعد الإنسان على معالجة الصور والتعرف إلى الأشياء، إذ يتجه العلماء إلى توظيفه في مجال أكثر تعقيداً، يتمثل في مساعدة الأشخاص فاقدي البصر على استعادة بعض القدرة على الرؤية، من خلال زرعات إلكترونية تتصل مباشرة بالدماغ وتتعلم كيفية التعامل مع إشاراته العصبية.
وفي خطوة علمية جديدة، تمكن باحثون من ثلاث مؤسسات علمية من تحسين أداء زرعة دماغية تجريبية باستخدام تقنيات التعلم العميق، بما يسمح بتصميم إشارات كهربائية أكثر دقة للقشرة البصرية، والتنبؤ بما قد يشعر به الشخص الكفيف عند تحفيز دماغه.
ونُشرت نتائج البحث في دورية «Neuron»، وتفتح آفاقاً لتطوير أطراف صناعية بصرية قادرة على التكيف مع الاختلافات العصبية بين المستخدمين، بدلاً من اعتماد طريقة تحفيز موحدة للجميع.
زرعة تتجاوز العينين وتتصل مباشرة بالدماغ
تقوم فكرة هذه التقنية على تجاوز العينين والعصبين البصريين، وإرسال إشارات كهربائية مباشرة إلى القشرة البصرية الموجودة في مؤخرة الدماغ، وهي المنطقة المسؤولة عن معالجة المعلومات البصرية.
ويختلف هذا الأسلوب عن بعض الأجهزة الأخرى التي تعتمد على تحفيز الشبكية داخل العين، إذ يستهدف الدماغ مباشرة لإثارة إحساسات بصرية لدى الأشخاص الذين فقدوا بصرهم.
وعلى الرغم من أن العلماء يعملون منذ عقود على تطوير مثل هذه الأجهزة، فإن تحقيق رؤية واضحة ومستقرة ظل تحدياً كبيراً، بسبب تعقيد طريقة معالجة الدماغ للإشارات الكهربائية.
وقد تكون هذه التقنية مفيدة مستقبلاً للأشخاص الذين فقدوا بصرهم بسبب إصابات دماغية أو سكتات دماغية أو أمراض تنكسية عصبية، شريطة احتفاظ القشرة البصرية لديهم بالقدرة على الاستجابة للتحفيز.
رجل كفيف يخضع لتجربة بستة وتسعين قطباً كهربائياً
لاختبار فعالية التقنية، أجرى الباحثون تجربة على رجل يبلغ من العمر 27 عاماً في إسبانيا، فقد بصره إثر إصابة دماغية رضحية.
وزُرعت في القشرة البصرية للمشارك مصفوفة إلكترونية تتكون من 96 قطباً كهربائياً، واستمرت التجربة ستة أشهر قبل إزالة الزرعة.
وعند تنشيط الأقطاب، تمكن الرجل من الإحساس بومضات وبقع ضوئية تُعرف باسم «الفوسفينات»، وهي إحساسات بصرية قد تظهر على هيئة نقاط مضيئة أو أشكال تشبه النجوم.
غير أن إنتاج هذه الومضات لم يكن كافياً لتحقيق الهدف، إذ سعى الباحثون إلى جعل الاستجابات أكثر استقراراً وقابلية للتوقع، خاصة أن الإشارات الكهربائية نفسها قد تنتج إحساسات مختلفة بحسب حالة النشاط العصبي للدماغ.
الذكاء الاصطناعي يتعلم لغة الدماغ
لمواجهة هذا التحدي، استخدم الفريق البحثي شبكة عصبية عميقة لتحليل النشاط الكهربائي للدماغ والتنبؤ باستجابته لأنماط التحفيز المختلفة.
ولم يكتف النظام بدراسة عدد الأقطاب التي يجري تنشيطها وشدة التيار الكهربائي، بل أخذ في الحسبان أيضاً النشاط العصبي المسجل قبل إرسال الإشارات، وهو ما سمح له بمراعاة التغيرات التي قد تطرأ على استجابة الدماغ.
ومن خلال تحليل هذه البيانات، تمكن الذكاء الاصطناعي من تحديد مجموعات من الإشارات الكهربائية التي يُرجح أن تنتج أنماطاً عصبية محددة.
وأظهرت الاختبارات أن الأنماط التي اختارها النظام كانت أكثر دقة في إنتاج النشاط العصبي المستهدف مقارنة بالطرق الأخرى، مع الحاجة إلى تيار كهربائي أقل.
كما تبين أن قراءة النشاط العصبي مباشرة من الدماغ تساعد على التنبؤ بالإحساسات البصرية التي يدركها الشخص بصورة أفضل من الاعتماد على إعدادات التحفيز الكهربائي وحدها.
لماذا لا يكفي إرسال إشارات كهربائية لتكوين صورة؟
تكمن الصعوبة الأساسية في أن الدماغ لا يتعامل مع الأقطاب الكهربائية كما لو كانت وحدات بكسل يمكن جمعها لتكوين صورة، بل تمر الإشارات عبر عمليات عصبية معقدة وتتفاعل فيما بينها قبل أن تتحول إلى تجربة بصرية واعية.
وفي هذا الإطار، أوضح مايكل بيلر، الأستاذ المشارك في علوم الحاسوب وعلم النفس وعلوم الدماغ بجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا، أن الاستجابات العصبية تتغير بمرور الوقت، وهو ما يجعل الاعتماد على إعدادات تحفيز ثابتة أمراً غير كافٍ.
وشدد على أن الطرف الصناعي البصري الفعال يجب أن يكون قادراً على التعلم من دماغ المستخدم، وفهم استجاباته، ثم تعديل الإشارات الكهربائية بما يتناسب مع طبيعة نشاطه العصبي.
هل تتحول التجربة إلى وسيلة لاستعادة البصر؟
رغم النتائج المشجعة، لا تزال التقنية في مراحلها التجريبية، ولم يتمكن الباحثون حتى الآن من إنتاج صور واضحة أو استعادة الرؤية الكاملة، إذ اقتصرت النتائج على إحساسات ضوئية وأشكال بسيطة.
لكن أهمية التجربة تكمن في إثبات إمكانية استخدام الذكاء الاصطناعي لتحسين طريقة تواصل الأجهزة المزروعة مع الدماغ، والتكيف مع الاختلافات العصبية بين الأشخاص.
ويأمل الباحثون أن تسهم هذه النتائج في تطوير جيل جديد من الأطراف الصناعية البصرية، لا يكتفي بإرسال إشارات كهربائية عشوائية أو ثابتة، بل يتعلم باستمرار كيفية استجابة الدماغ ويضبط التحفيز وفقاً لذلك.
وبينما لا تزال استعادة الرؤية الطبيعية هدفاً بعيداً، فإن الجمع بين الذكاء الاصطناعي والزرعات الدماغية قد يمثل خطوة مهمة نحو منح فاقدي البصر فرصة جديدة للإحساس بالعالم من حولهم.
(العربية)
