نموذج تصوّر بصري لاستراتيجيات واجهة الدماغ-الكمبيوتر باستخدام أنماط وميض متخيلة

تخيّل الضوء للتواصل مع الآلات

بالنسبة للأشخاص الذين لا يستطيعون الحركة أو الكلام، تفتح واجهات الدماغ-الكمبيوتر (BCIs) باباً للتواصل باستخدام النشاط الدماغي فقط. تعتمد العديد من الأنظمة الحالية على التحديق في أضواء وامضة على الشاشة، وهو ما قد يكون مستحيلاً أو غير مريح لبعض المرضى. تستكشف هذه الدراسة فكرة مختلفة: بدلاً من النظر إلى أنماط وامضة، ماذا لو اكتفى المستخدمون بتخيّلها وتمكنوا مع ذلك من التحكم في الحاسوب؟

من الأضواء الوامضة إلى الصور الذهنية

غالباً ما تستخدم واجهات الدماغ-الكمبيوتر التقليدية صوراً ثابتة ووامضة لإحداث استجابة متكررة في المناطق البصرية من الدماغ. عندما يحدق الشخص في ضوء يومض بتردد ثابت، يعكس النشاط الكهربائي للدماغ ذلك الإيقاع بشكل طفيف، ويمكن لأجهزة الاستشعار على فروة الرأس التقاطه. غير أن هذه الطريقة تفترض قدرة المستخدم على إبقاء عينيه ثابتتين على الشاشة. قد لا يتمكن الأشخاص المصابون بشلل شديد أو بمشاكل حركة العين، مثل من لديهم متلازمة الاحتباس (locked-in) بعد سكتة دماغية أو نتيجة مرض تنكسي عصبي، من فعل ذلك، مما يحد من استفادة فئات معينة من هذه التكنولوجيا.

تحويل الوميض الذهني إلى إشارات تحكم

بنَى الباحثون واجهة دماغ-كمبيوتر تستبدل الومض الخارجي بوميض ذهني. أولاً، شاهد 20 متطوعاً صحيحاً أنماط رقعية على شاشة الكمبيوتر كانت يومضَة بسرعات مختلفة. هذه المرحلة الأولية حدَّدت أي سرعتين من الوميض تستجيب له دماغ كل شخص بوضوح أكبر. بعد ذلك، تدرب المشاركون على روتين مختلط حيث أحياناً كانوا يرون الومض وأحياناً يتخيلونه. أخيراً، في الاختبارات الرئيسية أخفت الشاشة الضوء: كانت الأسهم أو الأشكال البسيطة على الشاشة تشير للمشاركين أي من سرعتَي الوميض يتخيلونها، أو متى يستريحون. على مدار التجربة، سجلت مجموعة مكوّنة من 10 أقطاب على فروة الرأس نشاط الدماغ، الذي حُوِّل بعد ذلك إلى ملخّص لمقدار الطاقة التي تحتويها مكونات إيقاعية مختلفة.

تعليم آلة لقراءة الأنماط المتخيّلة

لتحويل هذه الإيقاعات الطفيفة إلى أوامر، استخدم الباحثون طريقة قياسية للتعرف على الأنماط ترسم حدّاً يفصل بين أنواع الإشارات المختلفة. لكل متطوع، تدرّب برنامج الحاسوب على التمييز بين ثلاث حالات ذهنية: تخيّل ومضة بطيئة، تخيّل ومضة أسرع، أو حالة الراحة. في مرحلة «دون الاتصال» (offline)، حلّل الحاسوب بيانات مسجّلة سلفاً واختبر مدى قدرته على تخمين الحالة الصحيحة. لاحقاً، في مرحلة «عبر الاتصال» (online)، اضطر النظام إلى تصنيف نشاط الدماغ في الوقت الفعلي أثناء أداء الشخص للمهام الذهنية مباشرة، ما يحاكي بشكل أدق واجهة BCI قابلة للتطبيق عملياً.

مدى فعالية النظام القائم على التصوّر

عند فحص البيانات دون الاتصال، حدّد النظام حالة المستخدم الذهنية بشكل صحيح نحو 61 في المئة من الوقت في المتوسط عبر العشرين مشاركاً. بالنسبة لمشكلة ذات ثلاث خيارات، سيكون التخمين العشوائي نحو ثُلث الدقة، لذا فهذه النتيجة أعلى بكثير من الصدفة. في الاختبار المباشر عبر الاتصال، انخفضت الدقة إلى نحو 51 في المئة في المتوسط، لكنها ظلت أفضل بوضوح من الأداء العشوائي للمجموعة ككل. أظهر بعض الأشخاص أداءً جيداً للغاية، بينما اقترب قلة منهم من مستوى الصدفة، مما يعكس اختلافات طبيعية في مدى سهولة قدرة الأفراد على الحفاظ على صور بصرية حية وتركيز ثابت. كما أن اختيار سرعات الوميض كان مهماً، لكن محاولات اختيار أفضل زوج من الترددات تلقائياً لكل شخص أعطت فوائد متباينة، ما يشير إلى أن هذه الخطوة لا تزال تحتاج إلى تحسين.

ما الذي قد يعنيه هذا للمستخدمين في المستقبل

تُظهر الدراسة أن مجرد تخيّل أنماط وامضة يمكن أن يوفر إشارة تحكم قابلة للاستخدام لواجهات الدماغ-الكمبيوتر، من دون اشتراط التحديق في صور ساطعة وومضة. رغم أن النظام لا يوفر حالياً سوى ثلاث خيارات ويعمل بدقة متوسطة، إلا أنه يتطلب تدريباً قليلاً ويستخدم معدات قياسية وميسورة التكلفة. مع مزيد من التطوير — مثل تحسين كيفية اختيار أفضل الترددات وإضافة أوامر ذهنية أكثر — قد يصبح هذا النوع من واجهات BCI المعتمدة على التصوّر خياراً عملياً للأشخاص الذين لا يستطيعون تحريك أعينهم جيداً أو لا يتحملون التحفيز البصري، فاتحاً مساراً آخر للتواصل والتحكم بالعين الذهنية وحدها.

الاستشهاد: Priori, S., Ricci, P., Consoli, D. et al. A visual imagery paradigm for BCI strategies using imagined flickering patterns. Sci Rep 16, 11967 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41324-6

الكلمات المفتاحية: واجهة دماغ-كمبيوتر, التصوّر البصري, تخطيط الدماغ الكهربائي, إعادة التأهيل العصبي, التواصل المساعد