اسرار زبان درون مغز
برای دهه‌ها، مهندسان علوم اعصاب در آرزوی کمک به افرادی بودند که به‌دلیل بیماری‌هایی مانند اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) یا سکته مغزی، توانایی برقراری ارتباط کلامی خود را از دست داده‌اند. بیماری‌هایی مانند ALS عضلات، راه‌های هوایی را ضعیف می‌کند و سکته می‌تواند نورون‌هایی که دستورات گفتاری را منتقل می‌کنند از بین ببرد.
دانشمندان امیدوار بودند با کاشت الکترودها، فعالیت الکتریکی مغز را ثبت کرده و آن‌را به کلمات گفتاری ترجمه کنند. اکنون تیمی از محققان گامی مهم به‌سوی این هدف برداشته‌اند.دانشمندان در مطالعه‌ای نشان دادند که کامپیوتر می‌تواند کلماتی را که افراد صرفا در ذهن خود تصور می‌کنند، با دقت قابل‌توجهی پیش‌بینی کنند. کریستین هرف، عصب‌شناس دانشگاه ماستریخت هلند، این پیشرفت را نه‌فقط از نظر فناوری بلکه برای درک رازهای زبان شگفت‌انگیز توصیف کرد.
موفقیت‌های یک پروژه درخشان
این مطالعه بخشی از آزمایش بالینی طولانی‌مدت BrainGate۲ است که تاکنون موفقیت‌های چشمگیری به‌همراه داشته. یکی از شرکت‌کنندگان (کیسی هارل) اکنون از رابط مغز-کامپیوتر خود برای گفت‌وگو با خانواده و دوستانش استفاده می‌کند. در سال ۲۰۲۳ پس از این‌که ALS صدایش را غیرقابل‌فهم کرد، او پذیرفت که الکترودهایی در مغزش کاشته شود. جراحان چهار ارائه از سوزن‌های ریز را در سمت چپ قشر حرکتی (ناحیه‌ای که هنگام تولید دستورات گفتاری فعال می‌شود) قرار دادند. کامپیوتر، فعالیت الکتریکی این ایمپلنت‌ها را ثبت کرد، در حالی که هارل تلاش می‌کرد کلمات مختلفی را بگوید. با گذشت زمان و با کمک هوش مصنوعی، کامپیوتر توانست تقریبا ۶۰۰۰کلمه را با دقت۹۷.۵درصد پیش‌بینی کند. سپس این کلمات را با استفاده از صدای هارل، که پیش از ابتلا به ALS ضبط شده بود، بازسازی کرد.
نگرانی درباره حریم خصوصی ذهنی
این موفقیت‌ها پرسشی نگران‌کننده را مطرح کرد: آیا کامپیوتر ممکن است بیش از آنچه بیماران قصد گفتن آن را دارند ضبط کند؟ آیا می‌تواند به «صدای درونی» آنها گوش دهد؟
آرین کونز،عصب‌شناس دانشگاه استنفورد ویکی ازنویسندگان این مطالعه گفت:«می‌خواستیم بررسی کنیم آیا خطر رمزگشایی کلماتی که قرار نبوده بلند گفته شوند وجود دارد یا خیر.» او و همکارانش همچنین کنجکاو بودند بدانند آیا بیماران ممکن است ترجیح دهند از گفتار درونی استفاده کنند. آنها متوجه شدند هارل و دیگر شرکت‌کنندگان هنگام تلاش برای صحبت کردن خسته هستند. آیا تصور کردن یک جمله می‌توانست برای آنها آسان‌تر و سریع‌تر باشد؟ کونز توضیح می‌دهد: «اگر بتوانیم گفتار درونی را رمزگشایی کنیم، این کار می‌تواند تلاش فیزیکی را دور بزند و خستگی را کاهش دهد. بنابراین بیماران می‌توانند مدت طولانی‌تری از سیستم استفاده کنند.»
چالش تعریف گفتار درونی
با این حال مشخص نبود آیا محققان واقعا می‌توانند گفتار درونی را رمزگشایی کنند یا نه. حتی دانشمندان هنوز بر سر تعریف دقیق «گفتار درونی» توافق ندارند. مغز ما با استفاده از شبکه‌ای از مناطق به اندازه یک توت‌فرنگی بزرگ زبان را تولید می‌کند، کلمات را انتخاب کرده و آنها را با جملات سازماندهی می‌کند.از این سیگنال‌ها می‌توانیم برای صحبت کردن، استفاده از زبان اشاره یا تایپ پیام استفاده کنیم اما بسیاری از افراد احساس می‌کنند از زبان برای خود فرآیند تفکر نیز استفاده می‌کنند و افکارشان را به‌صورت یک صدای درونی می‌شنوند.
برخی محققان معتقدند زبان برای تفکر ضروری است اما دیگران با استناد به مطالعات اخیر می‌گویند بخش زیادی از تفکر ما اصلا به زبان وابسته نیست و صدای درونی تنها نوعی تفسیر پراکنده در ذهن است. اولینا فدورنکو، عصب‌شناس شناختی می‌گوید: «بسیاری از افراد وقتی از صدای درونی صحبت می‌کنند، نمی‌دانند چه می‌گویند. آنها فکر می‌کنند شاید اگر کلماتی در سرتان می‌شنوید، باید به پزشک مراجعه کنید.»
آزمایش رمزگشایی گفتار درونی
کونز و همکارانش تصمیم گرفتند این راز رابررسی کنند.آنها به شرکت‌کنندگان هفت کلمه مختلف مانند «بادبادک» و «روز» ارائه دادند و سیگنال‌های مغزی را هنگام تلاش برای گفتن این کلمات وهنگام تصور گفتن آنها مقایسه کردند. نتایج نشان داد تصور یک کلمه، الگویی مشابه با تلاش برای گفتن آن ایجادمی‌کند اما سیگنال ضعیف‌تر است. کامپیوتر در پیش‌بینی کلماتی که شرکت‌کنندگان در ذهن داشتند، عملکرد خوبی داشت. برای هارل، دقت آن چندان بهتر از حدس تصادفی نبود اما برای شرکت‌کننده دیگر، بیش از ۷۰درصد مواقع کلمه درست را تشخیص داد. با آموزش بیشتر کامپیوتر، به‌ویژه در زمینه گفتار درونی، عملکرد آن به‌طور قابل‌توجهی بهبود یافت. اکنون وقتی شرکت‌کنندگان جملاتی مانند «نمی‌دانم چقدر اینجا بودی» را در ذهن تصور می‌کردند، کامپیوتر می‌توانست اکثر یا همه کلمات را با دقت رمزگشایی کند.
شگفتی در شباهت گفتار درونی و واقعی
کریستین هرف که مطالعاتی درباره گفتار درونی انجام داده، از موفقیت این آزمایش شگفت‌زده شده است. او پیشتر معتقد بود گفتار درونی اساسا با سیگنال‌های قشر حرکتی که گفتار واقعی را تولید می‌کنند، متفاوت است اما این مطالعه نشان داد برای برخی افراد، این دو چندان متفاوت نیستند.
کونز تأکید کرد که عملکرد کنونی کامپیوتر در رمزگشایی گفتار درونی هنوز برای گفت‌وگوهای واقعی کافی نیست و نتایج بیشتر یک «اثبات مفهومی اولیه» هستند. با این حال او خوشبین است که رمزگشایی گفتار درونی می‌تواند استاندارد جدیدی برای رابط‌های مغز-کامپیوتر شود. در آزمایش‌های جدیدتر که هنوز منتشر نشده، او و همکارانش دقت و سرعت کامپیوتر را بهبود بخشیده‌اند. او گفت: «ما هنوز به سقف توانایی‌ها نرسیده‌ایم.»
خطر گوش دادن به افکار خصوصی
در مورد حریم خصوصی ذهنی، کونز و همکارانش دلایلی برای نگرانی یافتند. در برخی موارد، کامپیوتر کلماتی را که شرکت‌کنندگان قصد نداشتند بلند تصور کنند شناسایی کرد. شرکت‌کنندگان در یک آزمایش، به صفحه‌ای پر از ۱۰۰مستطیل و دایره صورتی و سبز نگاه کردند و باید تعداد اشکال یک رنگ خاص مثلا دایره‌های سبز را تعیین می‌کردند. در حین این کار، کامپیوتر گاهی اوقات کلمه‌ای برای یک عدد را رمزگشایی می‌کرد؛ گویی که شرکت‌کنندگان در حال شمردن اشکال به‌صورت بی‌صدا بودند و کامپیوتر آنها را می‌شنید.
هرف این آزمایش‌ها را هیجان‌انگیزترین بخش مطالعه دانست زیرا نشان می‌دهد زبان ممکن است در انواع مختلفی از تفکر، فراتر از ارتباط نقش داشته باشد. او گفت: «برخی افراد واقعا به این شیوه فکر می‌کنند.»
راه‌حل‌هایی برای حفظ حریم خصوصی
کونز و همکارانش دو راه‌حل برای جلوگیری از شنود افکار خصوصی پیشنهاد کردند. اولین راه، رمزگشایی صرفا گفتار تلاش‌شده و مسدود کردن گفتار درونی بود. این مطالعه نشان داد این استراتژی می‌تواند کارآمد باشد زیرا سیگنال‌های این دو نوع تفکر به اندازه کافی متفاوت هستند که کامپیوتر بتواند آنها را ازهم تشخیص دهد.برای افرادی که ترجیح می‌دهند از گفتار درونی برای ارتباط استفاده کنند، راه‌حل دوم استفاده از یک «رمز عبور درونی» برای روشن و خاموش کردن رمزگشایی بود. محققان عبارت طولانی و غیرمعمول «چیتتی چیتتی بنگ بنگ» (نام رمانی از ایان فلمینگ در سال ۱۹۶۴ و فیلمی با بازی دیک ون‌دایک در سال ۱۹۶۸) را انتخاب کردند. یکی از شرکت‌کنندگان (زنی ۶۸ساله مبتلا به ALS) این عبارت را در کنار کلمات دیگر در ذهن تصور کرد و کامپیوتر با دقت ۹۸.۷۵درصد آن را تشخیص داد و فقط پس از شناسایی رمز، گفتار درونی او را رمزگشایی کرد.
موفقیت‌های یک پروژه درخشان
این مطالعه بخشی از آزمایش بالینی طولانی‌مدت BrainGate۲ است که تاکنون موفقیت‌های چشمگیری به‌همراه داشته. یکی از شرکت‌کنندگان (کیسی هارل) اکنون از رابط مغز-کامپیوتر خود برای گفت‌وگو با خانواده و دوستانش استفاده می‌کند. در سال ۲۰۲۳ پس از این‌که ALS صدایش را غیرقابل‌فهم کرد، او پذیرفت که الکترودهایی در مغزش کاشته شود. جراحان چهار ارائه از سوزن‌های ریز را در سمت چپ قشر حرکتی (ناحیه‌ای که هنگام تولید دستورات گفتاری فعال می‌شود) قرار دادند. کامپیوتر، فعالیت الکتریکی این ایمپلنت‌ها را ثبت کرد، در حالی که هارل تلاش می‌کرد کلمات مختلفی را بگوید. با گذشت زمان و با کمک هوش مصنوعی، کامپیوتر توانست تقریبا ۶۰۰۰کلمه را با دقت۹۷.۵درصد پیش‌بینی کند. سپس این کلمات را با استفاده از صدای هارل، که پیش از ابتلا به ALS ضبط شده بود، بازسازی کرد.
نگرانی درباره حریم خصوصی ذهنی
این موفقیت‌ها پرسشی نگران‌کننده را مطرح کرد: آیا کامپیوتر ممکن است بیش از آنچه بیماران قصد گفتن آن را دارند ضبط کند؟ آیا می‌تواند به «صدای درونی» آنها گوش دهد؟
آرین کونز،عصب‌شناس دانشگاه استنفورد ویکی ازنویسندگان این مطالعه گفت:«می‌خواستیم بررسی کنیم آیا خطر رمزگشایی کلماتی که قرار نبوده بلند گفته شوند وجود دارد یا خیر.» او و همکارانش همچنین کنجکاو بودند بدانند آیا بیماران ممکن است ترجیح دهند از گفتار درونی استفاده کنند. آنها متوجه شدند هارل و دیگر شرکت‌کنندگان هنگام تلاش برای صحبت کردن خسته هستند. آیا تصور کردن یک جمله می‌توانست برای آنها آسان‌تر و سریع‌تر باشد؟ کونز توضیح می‌دهد: «اگر بتوانیم گفتار درونی را رمزگشایی کنیم، این کار می‌تواند تلاش فیزیکی را دور بزند و خستگی را کاهش دهد. بنابراین بیماران می‌توانند مدت طولانی‌تری از سیستم استفاده کنند.»
چالش تعریف گفتار درونی
با این حال مشخص نبود آیا محققان واقعا می‌توانند گفتار درونی را رمزگشایی کنند یا نه. حتی دانشمندان هنوز بر سر تعریف دقیق «گفتار درونی» توافق ندارند. مغز ما با استفاده از شبکه‌ای از مناطق به اندازه یک توت‌فرنگی بزرگ زبان را تولید می‌کند، کلمات را انتخاب کرده و آنها را با جملات سازماندهی می‌کند.از این سیگنال‌ها می‌توانیم برای صحبت کردن، استفاده از زبان اشاره یا تایپ پیام استفاده کنیم اما بسیاری از افراد احساس می‌کنند از زبان برای خود فرآیند تفکر نیز استفاده می‌کنند و افکارشان را به‌صورت یک صدای درونی می‌شنوند.
برخی محققان معتقدند زبان برای تفکر ضروری است اما دیگران با استناد به مطالعات اخیر می‌گویند بخش زیادی از تفکر ما اصلا به زبان وابسته نیست و صدای درونی تنها نوعی تفسیر پراکنده در ذهن است. اولینا فدورنکو، عصب‌شناس شناختی می‌گوید: «بسیاری از افراد وقتی از صدای درونی صحبت می‌کنند، نمی‌دانند چه می‌گویند. آنها فکر می‌کنند شاید اگر کلماتی در سرتان می‌شنوید، باید به پزشک مراجعه کنید.»
آزمایش رمزگشایی گفتار درونی
کونز و همکارانش تصمیم گرفتند این راز رابررسی کنند.آنها به شرکت‌کنندگان هفت کلمه مختلف مانند «بادبادک» و «روز» ارائه دادند و سیگنال‌های مغزی را هنگام تلاش برای گفتن این کلمات وهنگام تصور گفتن آنها مقایسه کردند. نتایج نشان داد تصور یک کلمه، الگویی مشابه با تلاش برای گفتن آن ایجادمی‌کند اما سیگنال ضعیف‌تر است. کامپیوتر در پیش‌بینی کلماتی که شرکت‌کنندگان در ذهن داشتند، عملکرد خوبی داشت. برای هارل، دقت آن چندان بهتر از حدس تصادفی نبود اما برای شرکت‌کننده دیگر، بیش از ۷۰درصد مواقع کلمه درست را تشخیص داد. با آموزش بیشتر کامپیوتر، به‌ویژه در زمینه گفتار درونی، عملکرد آن به‌طور قابل‌توجهی بهبود یافت. اکنون وقتی شرکت‌کنندگان جملاتی مانند «نمی‌دانم چقدر اینجا بودی» را در ذهن تصور می‌کردند، کامپیوتر می‌توانست اکثر یا همه کلمات را با دقت رمزگشایی کند.
شگفتی در شباهت گفتار درونی و واقعی
کریستین هرف که مطالعاتی درباره گفتار درونی انجام داده، از موفقیت این آزمایش شگفت‌زده شده است. او پیشتر معتقد بود گفتار درونی اساسا با سیگنال‌های قشر حرکتی که گفتار واقعی را تولید می‌کنند، متفاوت است اما این مطالعه نشان داد برای برخی افراد، این دو چندان متفاوت نیستند.
کونز تأکید کرد که عملکرد کنونی کامپیوتر در رمزگشایی گفتار درونی هنوز برای گفت‌وگوهای واقعی کافی نیست و نتایج بیشتر یک «اثبات مفهومی اولیه» هستند. با این حال او خوشبین است که رمزگشایی گفتار درونی می‌تواند استاندارد جدیدی برای رابط‌های مغز-کامپیوتر شود. در آزمایش‌های جدیدتر که هنوز منتشر نشده، او و همکارانش دقت و سرعت کامپیوتر را بهبود بخشیده‌اند. او گفت: «ما هنوز به سقف توانایی‌ها نرسیده‌ایم.»
خطر گوش دادن به افکار خصوصی
در مورد حریم خصوصی ذهنی، کونز و همکارانش دلایلی برای نگرانی یافتند. در برخی موارد، کامپیوتر کلماتی را که شرکت‌کنندگان قصد نداشتند بلند تصور کنند شناسایی کرد. شرکت‌کنندگان در یک آزمایش، به صفحه‌ای پر از ۱۰۰مستطیل و دایره صورتی و سبز نگاه کردند و باید تعداد اشکال یک رنگ خاص مثلا دایره‌های سبز را تعیین می‌کردند. در حین این کار، کامپیوتر گاهی اوقات کلمه‌ای برای یک عدد را رمزگشایی می‌کرد؛ گویی که شرکت‌کنندگان در حال شمردن اشکال به‌صورت بی‌صدا بودند و کامپیوتر آنها را می‌شنید.
هرف این آزمایش‌ها را هیجان‌انگیزترین بخش مطالعه دانست زیرا نشان می‌دهد زبان ممکن است در انواع مختلفی از تفکر، فراتر از ارتباط نقش داشته باشد. او گفت: «برخی افراد واقعا به این شیوه فکر می‌کنند.»
راه‌حل‌هایی برای حفظ حریم خصوصی
کونز و همکارانش دو راه‌حل برای جلوگیری از شنود افکار خصوصی پیشنهاد کردند. اولین راه، رمزگشایی صرفا گفتار تلاش‌شده و مسدود کردن گفتار درونی بود. این مطالعه نشان داد این استراتژی می‌تواند کارآمد باشد زیرا سیگنال‌های این دو نوع تفکر به اندازه کافی متفاوت هستند که کامپیوتر بتواند آنها را ازهم تشخیص دهد.برای افرادی که ترجیح می‌دهند از گفتار درونی برای ارتباط استفاده کنند، راه‌حل دوم استفاده از یک «رمز عبور درونی» برای روشن و خاموش کردن رمزگشایی بود. محققان عبارت طولانی و غیرمعمول «چیتتی چیتتی بنگ بنگ» (نام رمانی از ایان فلمینگ در سال ۱۹۶۴ و فیلمی با بازی دیک ون‌دایک در سال ۱۹۶۸) را انتخاب کردند. یکی از شرکت‌کنندگان (زنی ۶۸ساله مبتلا به ALS) این عبارت را در کنار کلمات دیگر در ذهن تصور کرد و کامپیوتر با دقت ۹۸.۷۵درصد آن را تشخیص داد و فقط پس از شناسایی رمز، گفتار درونی او را رمزگشایی کرد.
