الذكاء الاصطناعي يساعد العلماء على إعادة تركيب أغنية من خلال الاستماع إلى الموجات الدماغية
تاريخ النشر: 16th, August 2023 GMT
الولايات المتحدة – أعاد العلماء إنشاء أغنية كلاسيكية لفرقة “بينك فلويد” من خلال التنصت على موجات الدماغ المسجلة للمرضى الذين خضعوا لجراحة الصرع أثناء استماعهم إلى الأغنية.
وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها فك تشفير أغنية يمكن التعرف عليها من تسجيلات نشاط الدماغ الكهربائي.
واستخدم العلماء في جامعة كاليفورنيا ببيركلي، في الولايات المتحدة، تقنيات الذكاء الاصطناعي (AI) لفك تشفير إشارات الدماغ، وأعادوا إنشاء الجزء الأول من أوبر The Wall، والمتمثل في أغنية Another Brick in the Wall الصادرة عام 1979 من ألبوم الفرقة الأخير The Wall.
ويكمن الأمل من نتائج هذه التجارب في أن القيام بذلك يمكن أن يساعد في نهاية المطاف على استعادة الطابع الموسيقي للكلام الطبيعي لدى المرضى الذين يكافحون من أجل التواصل بسبب الحالات العصبية المعطلة مثل السكتة الدماغية أو التصلب الجانبي الضموري – وهو مرض التنكس العصبي الذي تم تشخيص إصابة ستيفن هوكينغ به.
وقال البروفيسور روبرت نايت، طبيب الأعصاب بجامعة كاليفورنيا في بيركلي الذي أجرى الدراسة مع زميل ما بعد الدكتوراه لودوفيك بيلييه: “الموسيقى، بطبيعتها، عاطفية ولها إيقاع وتواتر ولهجة ونغمة. إنها تحتوي على مجموعة من الأشياء أكبر بكثير من الأصوات المحدودة بأي لغة، والتي يمكن أن تضيف بُعدا آخر إلى وحدة فك ترميز الكلام القابلة للزرع”.
وفي حين أن العمل السابق قام بفك تشفير النشاط الكهربائي من القشرة الحركية للكلام في الدماغ، وهي منطقة تتحكم في حركات العضلات الدقيقة للشفتين والفك واللسان والحنجرة التي تشكل الكلمات، استخدمت الدراسة الحالية تسجيلات من المناطق السمعية في الدماغ، حيث تتم معالجة جميع جوانب الصوت.
وحلل الفريق تسجيلات الدماغ لـ 29 مريضا حيث تم تشغيل مقطع مدته ثلاث دقائق تقريبا من أغنية “بينك فلويد”. وتم الكشف عن نشاط دماغ المتطوعين عن طريق وضع أقطاب كهربائية مباشرة على سطح الدماغ في أثناء خضوعهم لعملية جراحية لعلاج الصرع.
ثم تم استخدام الذكاء الاصطناعي لفك تشفير التسجيلات ثم تشفير إعادة إنتاج الأصوات والكلمات. على الرغم من أنها مكتومة للغاية، إلا أن عبارة “All in all, it’s just another brick in the wall” تظهر بشكل ملحوظ في الأغنية التي أعيد بناؤها، مع إيقاعاتها ولحنها كما هو.
وأشار البروفيسور نايت: “يبدو الأمر وكأنهم يتحدثون تحت الماء، لكن هذه أول فرصة لنا في هذا الأمر”.
ويعتقد أن استخدام كثافة أعلى من الأقطاب الكهربائية قد يحسن جودة إعادة بنائها، حيث أوضح: “كان متوسط فصل الأقطاب الكهربائية نحو 5 مم، ولكن كان لدينا مريضان بفواصل 3 مم وكانا الأفضل أداء من حيث إعادة البناء. والآن بعد أن عرفنا كيفية القيام بذلك، أعتقد أنه إذا كان لدينا أقطاب كهربائية تفصل بينها مسافة ميليمتر ونصف، فستكون جودة الصوت أفضل بكثير”.
ومع تحسن تقنيات تسجيل الدماغ، قد يصبح من الممكن أيضا إجراء مثل هذه التسجيلات دون الحاجة إلى الجراحة، ربما باستخدام أقطاب كهربائية حساسة متصلة بفروة الرأس.
نشرت النتائج في مجلة PLOS Biology.
المصدر: ذي غارديان
المصدر: صحيفة المرصد الليبية
إقرأ أيضاً:
خلية حيوانية من ملايين السنين تساعد العلماء على "خلق فأر"
حقق باحثون إنجازاً مذهلاً بإنشاء خلايا جذعية وظيفية للفأر قادرة على التطور إلى فأر حي، باستخدام مادة وراثية من القوارض في كائنات وحيدة الخلية تسبق الحيوانات، ويعيد هذا الاكتشاف تعريف فهمنا لأصول الخلايا الجذعية ويبرز الروابط التطورية العميقة بين الحيوانات وأقاربها وحيدة الخلية.
وقال الدكتور أليكس دي ميندوزا من جامعة كوين ماري: "من خلال خلق فأر بنجاح باستخدام أدوات جزيئية مستمدة من أقاربنا وحيدي الخلية، نشهد استمرارية غير عادية للوظيفة عبر ما يقرب من مليار عام من التطور، وتشير الدراسة إلى أن الجينات الرئيسية المشاركة في تكوين الخلايا الجذعية ربما نشأت قبل الخلايا الجذعية نفسها بكثير، وربما تساعد في تمهيد الطريق للحياة متعددة الخلايا التي نراها اليوم".وبتوظيف الجينات القديمة بقيادة الدكتور دي ميندوزا، بالتعاون مع جامعة هونغ كونغ، اكتشف الفريق أن الطحالب تمتلك نسخاً من جينات Sox وPOU - وهي المحركات الرئيسية للقدرة على التعدد، وقدرة الخلايا الجذعية على التمايز إلى أي نوع من الخلايا، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".
وكان يُعتقد أن هذه الجينات تطورت حصرياً داخل الحيوانات، غير أن هذا البحث يكشف أنها كانت موجودة قبل فترة طويلة من ظهور الحياة متعددة الخلايا، ولعبت أدواراً في العمليات أحادية الخلية التي أعيد استخدامها لاحقاً للكائنات الحية المعقدة.
وأظهر العمل الحائز على جائزة نوبل لعام 2012 الذي قام به شينيا ياماناكا، أن إعادة برمجة الخلايا المتمايزة إلى خلايا جذعية تتطلب أربعة عوامل، بما في ذلك Sox2 وجين POU بناءً على ذلك، استبدل الباحثون جين Sox2 في خلايا الفئران بنظيره من الطحالب، ونجح هذا الاستبدال في إعادة برمجة الخلايا إلى حالة متعددة القدرات، مما يؤكد وظيفة هذه الجينات القديمة.
لاختبار فعاليتها، حقن الفريق الخلايا المعاد برمجتها في أجنة الفئران النامية، وأظهرت الفئران الهجينة الناتجة سمات جسدية من كل من الأجنة المانحة والخلايا الجذعية المقدمة، مثل بقع الفراء السوداء والعينين الداكنتين، وقد أثبت هذا أن جين Sox المشتق من الطحالب البحرية اندمج بسلاسة في نمو حيوان معقد.
ويسلط البحث الضوء على كيفية إعادة استخدام التطور للأدوات الجينية الموجودة، وتحويلها إلى محركات متعددة الاستخدامات للابتكار.
وتؤكد هذه القدرة على التكيف كيف أرست العمليات الأساسية في الكائنات وحيدة الخلية الأساس لتطوير أشكال الحياة المعقدة،
وبعيداً عن إعادة كتابة علم الأحياء التطوري، يمكن أن تؤدي النتائج إلى ثورة في الطب التجديدي، حيث أن فهم كيفية تمكين الجينات القديمة لتعدد القدرات يوفر مسارات جديدة لتحسين علاجات الخلايا الجذعية وتعزيز تقنيات إعادة برمجة الخلايا.
على سبيل المثال، قد تتفوق الإصدارات الاصطناعية من هذه الجينات على الجينات الحيوانية الأصلية، مما يفتح إمكانيات لعلاجات أكثر كفاءة للأمراض أو تلف الأنسجة.
وقال الدكتور رالف جوتش من جامعة هونغ كونغ: "إن دراسة الجذور القديمة لهذه الأدوات الجينية تتيح لنا الابتكار برؤية أكثر وضوحاً لكيفية تعديل آليات تعدد القدرات أو تحسينها، و يمكن أن يؤدي هذا إلى اختراقات في كيفية هندسة الخلايا الجذعية للتطبيقات الطبية".
جوارديولا يعلق على تجديد عقده مع مانشستر سيتي