أحد صفحات التقدم العلمي للنشر
Advertisement
اكتشافات

ترجمة نشاط دماغ الطيور إلى أغنية

يمكن أن تسمح النتائج للعلماء بتصميم صندوق صوت اصطناعي عالي الجودة للأشخاص الذين لم يعودوا قادرين على الكلام.

إليك شيئاً يستحق نشره في تغريدة: باحثون ينجحون في تحويل نشاط دماغ الطيور إلى أغنية.

يقول العلماء من جامعة كاليفورنيا، سان دييغو University of California, San Diego، إن هذا البحث يمكن أن يساعد على إنشاء وسيلة اتصال للأشخاص الذين لم يعودوا قادرين على الكلام.

إن أحدث أجهزة الاتصال الاصطناعية المتوافرة حالياً قابلة للزرع وتسمح للمستخدم بإنشاء نص بسرعة نحو 20 كلمة في الدقيقة.

قال كبير المؤلفين تيموثي جينتنر Timothy Gentner، أستاذ علم النفس والبيولوجيا العصبية من جامعة كاليفورنيا سان دييغو: ”تخيل الآن جهازاً اصطناعياً صوتياً يمكِّنك من التواصل بصورة طبيعية من خلال الكلام، وقول ما تفكر فيه بصوت عالٍ تقريباً حين تفكر فيه… ذاك هو هدفنا النهائي، وهو التخوم البعيدة المرجو الوصول إليها في التعافي الوظيفي Functional recovery“.

في حين أن الكلام البشري وتغريدات العصافير قد لا تبدو قابلة للمقارنة للوهلة الأولى، يقول الباحثون إنَّ بينها كثيراً من أوجه التشابه، إذ يجري تعلم كلا النوعين من النطق من خلال سلوكيات معقدة.

زرع الفريق أقطاباً كهربائية في أدمغة أربعة ذكور من طيور الزيبرا Zebra finches وقرؤوا نشاط دماغها في أثناء الغناء. وراقبوا على وجه التحديد النشاط الكهربائي في مناطق الدماغ التي تتحكم في العضلات المسؤولة عن الغناء. ثم أدخلوا هذه المعلومات في خوارزمية تعلم الآلة، اعتقاداً منهم أنهم سيكونون قادرين على صنع نسخ تُنشَأ بوساطة الحاسوب من أغاني عصافير الزيبرا باستخدام نشاطها العصبي فقط، لكن لم يكن هذا سهلاً.

قال جينتنر: ”هناك عدد كبير جداً من الأنماط العصبية وأنماط كثيرة جداً من الصوت بحيث لا يمكن إيجاد حل واحد يمكن من خلاله نسخ إشارة مباشرة فوق الأخرى“.

للتغلب على هذه العقبة صمم الفريق بعض المعادلات الرياضياتية التي نمذجت التغيرات المادية التي تحدث في العضو الصوتي للطيور (المِصْفار Syrinx) عندما تشدو. ثم درَّبوا الخوارزميات على نسخ النشاط العصبي في هذه المعادلات.

قال المؤلف المشارك فيكاش جيليا Vikash Gilja، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب من جامعة كاليفورنيا سان دييغو: ”إذا كنتَ في حاجة إلى نمذجة كل فارق بسيط، وكل تفصيل صغير للصوت الأساسي، فإن مشكلة النسخ تصير أكثر صعوبة بكثير… من خلال هذا التمثيل البسيط للسلوك الصوتي المعقد للطيور المغردة، يمكن لنظامنا أن يتعلم عمليات نسخ أكثر قوة وأكثر قابلية للتعميم على نطاق أوسع من الظروف والسلوكيات“.

بعد ذلك يريد الباحثون إنشاء طريقة لإعادة بناء النشاط العصبي ليحاكي أصوات العصافير في الوقت الفعلي. يقول جينتنر إن هذا سيساعدهم على تطوير صندوق صوتي اصطناعي Vocal prosthesis ناجح يمكن أن يعمل ضمن مقياس وقتي سريع، وكذلك إجراء تعديلات لدى حدوث أخطاء.

”نحن نستفيد من 40 عاماً من البحث على الطيور لبناء صندوق اصطناعي للكلام للبشر، وهو جهاز لن يحوِّل ببساطة إشارات دماغ الشخص إلى مجموعة بدائية من الكلمات الكاملة، بل سيمنحه القدرة على إصدار أي صوت، وكذلك أي كلمة يمكنه تصورها، وتحريره للتواصل وقول ما يرغب فيه“. نُشر البحث في مجلة Current Biology.

ماذا فعلوا؟

مضادات الاكتئاب لجراد البحر

ماذا فعلوا؟

وضع فريق من جامعة فلوريدا University of Florida 20 فرداً من جراد البحر في متاهات مائية محمية لها مخرجان، أحدهما ممتلئ بالطعام والآخر برائحة جراد بحر آخر. ثم عرَّضوا نصفها لمثبطات السيروتونين الانتقائية Selective serotonin inhibitors، وهي نوع من مضادات الاكتئاب، وقارنوا سلوك المجموعتين.

ماذا وجدوا؟

جرادات البحر المعرَّضة لمضادات الاكتئاب خرجت من المتاهة في وقت أسرع وقضت ثلاثة أضعاف الوقت في المنطقة المعطرة بالطعام- هذا يشير إلى أنها كانت ‘أكثر جرأة’ وقد تكون أكثر عرضة لهجوم الحيوانات المفترسة. على الرغم من أنَّ هذا قد يبدو غير مهم، فإنه بمرور الوقت يمكن أن يكون له تأثير ملحوظ في النظام الإيكولوجي.

لماذا فعلوا ذلك؟

تشق مضادات الاكتئاب في أكثر الأحيان طريقها إلى المجاري المائية، وذلك بسبب المستويات المنخفضة منها التي يجري إفرازها أو التي يتخلص البشر منها بصورةٍ غير صحيحة. أراد الفريق تحري أي تأثير ضار قد يكون لذلك على الحياة البرية.

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى