ہر امپلانٹ شدہ کان کے لیے ایک ڈیجیٹل جڑواں

کاکلیئر امپلانٹ ایک عصبی مصنوعی عضو ہے۔ سرجن اندرونی کان میں کاکلیا کے اندر الیکٹروڈز کی ایک قطار داخل کرتے ہیں، اور یہ الیکٹروڈ خراب اندرونی کان کو نظرانداز کرتے ہوئے برقی لہروں کے ذریعے سماعتی عصب کے ریشوں کو براہ راست تحریک دیتے ہیں۔ ایک بیرونی پروسیسر آوازوں کو ہدایات میں بدلتا ہے؛ ہر الیکٹروڈ فریکوئنسیوں کی ایک پٹی سنبھالتا ہے، کیونکہ کاکلیا میں زیادہ گہرائی والے عصبی ریشے بھاری (پست) آوازوں کا احساس دیتے ہیں اور کم گہرائی والے باریک (بلند) آوازوں کا۔

نتیجہ بے حد مختلف ہوتا ہے۔ بہت سے صارفین گفتگو اچھی طرح سمجھتے ہیں؛ جبکہ مصنفین کے مطابق دوسروں کو آواز کی موجودگی کے احساس اور ہونٹ پڑھنے میں تھوڑی مدد سے کچھ زیادہ حاصل نہیں ہوتا۔ ایک معلوم عنصر برقی-عصبی رابطے (electro-neural interface) کا معیار ہے: کان کی ساخت، الیکٹروڈ آخرکار کہاں پہنچے، بافتیں بجلی کیسے گزارتی ہیں، اور کتنے عصبی ریشے اب بھی صحت مند ہیں۔ یہاں کی طبیعیات فطری طور پر بھدی ہے: زیادہ سے زیادہ 22 رابطوں کو تقریباً 30,000 ریشوں تک کو تحریک دینی ہوتی ہے، اس لیے ہر الیکٹروڈ ریشوں کے ایک وسیع، ایک دوسرے پر چڑھے ہوئے ہجوم کو متحرک کرتا ہے۔

آج کل ایک آڈیالوجسٹ ہر مریض کی ترتیبات — یعنی “میپ” — زیادہ تر مریض کے اپنے تاثرات کی بنیاد پر طے کرتا ہے، اور دماغ کو نئے میپ کے مطابق ڈھلنے میں ہفتے یا مہینے لگ سکتے ہیں۔

معروضی ڈیٹا سے بنا ایک ورچوئل کان

یونیورسٹی آف رین کی ایرن براتو، وینڈربلٹ یونیورسٹی کے جیک نوبل اور وینڈربلٹ یونیورسٹی میڈیکل سینٹر، سینٹ لوئس کی واشنگٹن یونیورسٹی اور میڈیکل یونیورسٹی آف ساؤتھ کیرولائنا کے ساتھیوں نے ہر مریض کے رابطے کا ایک ڈیجیٹل جڑواں (digital twin) تین تہوں میں تیار کیا:

اناٹومی۔ کلینیکل سی ٹی اسکین کاکلیا کا اندرونی حصہ نہیں دکھا سکتے، اس لیے ٹیم ایک شکلی ماڈل فٹ کرتی ہے جو 16 لاشوں کے کاکلیا کے اعلیٰ ریزولیوشن والے مائیکرو سی ٹی اسکینز سے سیکھا گیا ہے، جو تقریباً دس گنا زیادہ واضح ہوتے ہیں۔ آپریشن کے بعد کے اسکین پر الیکٹروڈز کا مقام خودکار طور پر معلوم کیا جاتا ہے، اور نظر نہ آنے والے عصبی ریشوں کو 75 گچھوں کی شکل میں دوبارہ تشکیل دیا جاتا ہے۔
بجلی۔ بافتوں — مائع، نرم بافت، عصب، ہڈی — کا ایک سہ جہتی نقشہ ماڈل کو یہ حساب لگانے دیتا ہے کہ کرنٹ کیسے پھیلتا ہے۔ بافتوں کی مزاحمت کو اس وقت تک ایڈجسٹ کیا جاتا ہے جب تک نقل شدہ وولٹیج ان وولٹیجز سے نہ مل جائیں جو امپلانٹ اپنے غیر فعال الیکٹروڈز پر ریکارڈ کرتا ہے؛ جب ریکارڈنگز تقاضا کریں تو زخم کی بافت (scar tissue) بھی شامل کی جاتی ہے۔
عصب۔ عصبی ریشوں کا ایک حیاتی طبیعیاتی ماڈل، جسے گچھوں کی سطح تک بڑھایا گیا ہے، عصب کے مجموعی ردعمل کی پیش گوئی کرتا ہے۔ پھر ہر گچھے میں صحت مند ریشوں کی تعداد اس وقت تک ایڈجسٹ کی جاتی ہے جب تک ماڈل یہ نہ دہرا دے کہ کرنٹ کے ساتھ عصب کا ردعمل کیسے بڑھتا ہے — ایک ایسا خم جسے امپلانٹ خود ریکارڈ کر سکتا ہے۔

اس سے ٹیم ہر مریض کے لیے عصبی صحت کا ایک واحد اسکور نکالتی ہے۔

جڑواں ماڈلز نے کیا پیش گوئی کی

مطالعے میں 30 امپلانٹ صارفین شامل تھے۔

وہ ردعمل جن پر ماڈل کو کبھی تربیت نہیں دی گئی۔ جڑواں ماڈلز نے عصب کی ایک دوسری قسم کی پیمائش کی پیش گوئی 50 مائیکرو وولٹ سے کم وسطانی غلطی کے ساتھ کی؛ بدترین صورت میں بھی مجموعی شکل درست رہی۔
گفتگو۔ عصبی صحت کا اسکور خاموشی میں الفاظ کی پہچان اور کئی بولنے والوں کے شور میں جملوں کی پہچان کے ساتھ مضبوطی سے مربوط تھا۔ مقالہ تقریباً 0.75 اور 0.78 کے باہمی تعلق کے ضریب بتاتا ہے — اگرچہ خلاصہ اور نتائج کا حصہ اس بارے میں الٹ ہیں کہ کون سی قدر کس ٹیسٹ کی ہے۔ بہرحال، یہ اسکور مریضوں کے درمیان گفتگو کی سمجھ میں 50 سے 60% فرق کی وضاحت کرتا ہے۔ مصنفین کے علم کے مطابق، لٹریچر میں بیان کیا گیا کوئی بھی واحد عنصر اس سے زیادہ وضاحت نہیں کرتا۔
دوبارہ ترتیب۔ چھ تجربہ کار صارفین کے ساتھ ایک ابتدائی ٹیسٹ میں، ٹیم نے اس علاقے کے آدھے الیکٹروڈ بند کر دیے جہاں عصب کی صحت سب سے خراب دکھائی دیتی تھی — 22 میں سے 2 سے 6 تک۔ الفاظ کی پہچان اوسطاً 10 فیصد پوائنٹس بڑھ گئی؛ چھ میں سے پانچ اپنے ابتدائی اسکور سے اوپر رہے، کسی میں نمایاں کمی نہیں ہوئی، اور سب نے نیا میپ برقرار رکھنے کا انتخاب کیا۔

تصور کے ثبوت سے ٹرائل تک

جڑواں ماڈلز کی جانچ صرف بالواسطہ طور پر ہو سکتی ہے، کیونکہ موت کے بعد کے معائنے کے سوا کوئی چیز عصب کی اصل حالت نہیں دکھاتی۔ ماڈل ریشوں کو ایسے سمجھتا ہے جیسے وہ مکمل ہم آہنگی میں فائر کرتے ہوں، جو غالباً صحت مند ریشوں کی تعداد کو کم آنکتا ہے، اور وقت سے متعلق اثرات کو نظرانداز کرتا ہے؛ اسے آپریشن کے بعد کا سی ٹی اسکین درکار ہے، جس میں ایکس رے کی خوراک شامل ہے؛ اور تمام امپلانٹ ایک ہی کمپنی کے بنے ہوئے تھے۔ دوبارہ ترتیب کے ٹیسٹ میں کوئی کنٹرول گروپ نہیں تھا اور فالو اپ بے قاعدہ تھا۔

جو بات نمایاں ہے وہ ان پٹ ہے: صرف اسکینز اور امپلانٹ کی اپنی ریکارڈنگز، مریض کے بیان پر کوئی انحصار نہیں۔ اس سے ان لوگوں کو مدد مل سکتی ہے جنہیں یہ بیان کرنے میں دشواری ہوتی ہے کہ وہ کیا سنتے ہیں، جیسے چھوٹے بچے۔ عصب کی صحت کی رہنمائی میں دوبارہ ترتیب کا ایک کنٹرول شدہ، آئندہ بینی (prospective) کلینیکل ٹرائل اب تیاری کے مرحلے میں ہے۔