علماء يطورون جهازاً يتيح للمصابين الكلام دون حركة الحبال الصوتية حتى
⬤ طور العلماء لصاقة توضع على الحنجرة تتيح الكلام لمن يعانون شلل الحبال الصوتية.
⬤ تستخدم اللصاقة الذكاء الاصطناعي لتخمين كلمات المريض وتتمتع بدقة عالية للغاية.
⬤ يمكن أن تعيد الأداة النطق إلى ملايين الأشخاص الذين يعانون من مشاكل في الحنجرة.
يمكن لأي شخص أن يفقد صوته بسبب البرد، أو التحدث باستمرار لمدة طويلة، أو الحساسية، لكنه دائماً ما يتعافى بعد فترة مع الراحة. ومع ذلك، هناك مشاكل صوتية لا يتم الشفاء منها بسهولة مثل خلل النطق وشلل الحبل الصوتي، حيث لا يمكنك التحكم في حركة العضلات المسئولة عن صوتك عندما تتعطل النبضات العصبية الواصلة إلى صندوق الصوت «الحنجرة». وينتج عن ذلك شلل مزمن في عضلات الحبال الصوتية.
يمكن لشلل الحبال الصوتية أن يجعل من الصعب التحدث وحتى التنفس. وذلك لأن الحبال الصوتية لا تنتج الصوت فحسب، بل تحمي مجرى الهواء أيضًا عن طريق منع الطعام والشراب وحتى اللعاب من الدخول إلى القصبة الهوائية مما يسبب لك الاختناق. ومع ذلك، هناك أمل للأشخاص الذين فقدوا أصواتهم بشكل مزمن أو دائم – جهاز لاصق جديد يمكن ارتداؤه باستخدام الذكاء الاصطناعي الذي طوره مهندسون حيويون في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلس.
يأتي هذا الجهاز الذي كُشف عنه في مجلة Nature Communications المرموقة، بتصميم نحيف، ورفيع، وقابل للتمدد. تبلغ مساحته ما يزيد قليلاً عن 6.5 سم مربع ويمكن ربطه بالجلد خارج الحلق لمساعدة الأشخاص الذين يعانون من خلل في الحبال الصوتية على استعادة الصوت بشكل طبيعي.
تولى البروفيسور جون تشن في كلية سامويلي للهندسة بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس وزملاؤه، مهمة تطوير النظام الكهربي الحيوي الذي يعمل على تشغيل الجهاز اللاصق، والمسئول على اكتشاف الحركة في عضلات الحنجرة للشخص المصاب وترجمة تلك الإشارات إلى كلام مسموع بمساعدة تكنولوجيا التعلم الآلي بدقة تصل إلى 95٪ تقريباً.
يعد هذا الإنجاز هو الأحدث في جهود تشين لمساعدة الأشخاص ذوي الإعاقة. حيث قام فريقه سابقاً بتطوير قفاز يمكن ارتداؤه قادر على ترجمة لغة الإشارة الأمريكية (ASL) إلى خطاب باللغة الإنجليزية في الوقت الفعلي لمساعدة مستخدمي لغة الإشارة على التواصل مع أولئك الذين لا يعرفون كيفية التواصل بالإشارة.
تصميم وآلية عمل اللاصقة الثورية
يتكون الجهاز الصغير الجديد من جزئين. الأول، عبارة عن مكون استشعار ذاتي الطاقة، يكتشف ويحول الإشارات الناتجة عن حركات العضلات إلى إشارات كهربائية عالية الدقة وقابلة للتحليل. ثم تتم ترجمة هذه الإشارات الكهربائية إلى إشارات كلامية باستخدام خوارزمية التعلم الآلي. أما الآخر، وهو مكون التشغيل، فيحول إشارات الكلام هذه إلى التعبير الصوتي المطلوب.
يحتوي كُلًا من المكونين على طبقتين: طبقة من مركب السيليكون ميثيل سيلوكسان (PDMS) مع خصائص مرنة وطبقة تحريض مغناطيسية مصنوعة من ملفات تحريض نحاسية. وتقع بين المكونين طبقة خامسة تحتوي على مغناطيسات صغيرة، والتي تولد مجالاً مغناطيسياً.
وباستخدام آلية استشعار مرنة مغناطيسية طورها فريق تشن قبل ثلاث سنوات، يستطيع الجهاز اكتشاف التغيرات في المجال المغناطيسي عندما يتغير بسبب القوى الميكانيكية – في هذه الحالة، حركة عضلات الحنجرة.
يبلغ قياس الجهاز ثلاثة سنتيمترات على كل جانب، ويزن حوالي سبعة جرامات ويبلغ سمكه 1.5 ملم فقط. كما يُمكن أن يُلصق بسهولة على حلق الشخص بالقرب من موقع الحبال الصوتية.
اختبر الباحثون الجهاز اللاصق على ثمانية بالغين أصحاء. وقاموا بجمع بيانات عن حركة عضلات الحنجرة واستخدموا خوارزمية التعلم الآلي لربط الإشارات الناتجة بكلمات معينة. أظهر فريق البحث مدى دقة النظام من خلال مطالبة المشاركين بنطق خمس جمل – بصوت عالٍ وبدون صوت.
بلغت دقة التنبؤ الإجمالية للجهاز 94.68%، مع تضخيم الإشارة الصوتية للمشاركين بواسطة مكون التشغيل، مما يدل على أن آلية الاستشعار تعرفت على إشارة حركة الحنجرة الخاصة بهم وطابقت الجملة التي رغب المشاركون في قولها.
يخطط فريق البحث لمواصلة تعزيز قدرات الجهاز من خلال التعلم الآلي واختباره على الأشخاص الذين يعانون من اضطرابات النطق. وفي حال نجاحه واعتماده بشكل رسمي من مختلف الهيئات الصحية، سيُعد طفرة ثورية في مجال علاج مشاكل الصوت والحنجرة.
