প্রতিটি প্রতিস্থাপিত কানের জন্য একটি ডিজিটাল যমজ

কক্লিয়ার ইমপ্লান্ট একটি স্নায়বিক কৃত্রিম অঙ্গ (নিউরাল প্রস্থেসিস)। শল্যচিকিৎসকেরা অন্তঃকর্ণের কক্লিয়ার ভেতরে একসারি ইলেকট্রোড ঢুকিয়ে দেন, আর ইলেকট্রোডগুলো ক্ষতিগ্রস্ত অন্তঃকর্ণকে পাশ কাটিয়ে বৈদ্যুতিক স্পন্দন দিয়ে সরাসরি শ্রবণ স্নায়ুর তন্তুগুলোকে উদ্দীপিত করে। একটি বাহ্যিক প্রসেসর শব্দকে নির্দেশে রূপান্তর করে; প্রতিটি ইলেকট্রোড একটি কম্পাঙ্ক-পরিসর সামলায়, কারণ কক্লিয়ার গভীরে থাকা স্নায়ুতন্তু নিচু সুরের অনুভূতি দেয় আর অগভীর তন্তুগুলো উঁচু সুরের অনুভূতি দেয়।

ফলাফল ব্যাপকভাবে ভিন্ন হয়। অনেক ব্যবহারকারী কথা ভালো বোঝেন; লেখকেরা উল্লেখ করেছেন, অন্যরা শব্দের উপস্থিতি টের পাওয়া আর ঠোঁট-পড়ায় কিছুটা সাহায্যের বেশি কিছু পান না। একটি পরিচিত কারণ হলো বৈদ্যুতিক-স্নায়ু সংযোগস্থলের (ইলেকট্রো-নিউরাল ইন্টারফেস) মান: কানের আকৃতি, ইলেকট্রোডগুলো শেষ পর্যন্ত কোথায় বসেছে, টিস্যুগুলো কীভাবে বিদ্যুৎ পরিবহন করে, এবং কতগুলো স্নায়ুতন্তু এখনো সুস্থ। এর পদার্থবিদ্যা স্বভাবতই স্থূল: সর্বোচ্চ ২২টি সংযোগবিন্দুকে প্রায় ৩০,০০০ তন্তু পর্যন্ত উদ্দীপিত করতে হয়, তাই প্রতিটি ইলেকট্রোড তাদের একটি বড়, একে অপরের সঙ্গে মিশে যাওয়া দলকে উত্তেজিত করে।

আজ একজন অডিওলজিস্ট প্রতিটি রোগীর সেটিং — “ম্যাপ” — ঠিক করেন মূলত রোগীর নিজের অনুভূতির ভিত্তিতে, আর নতুন ম্যাপের সঙ্গে মানিয়ে নিতে মস্তিষ্কের কয়েক সপ্তাহ বা কয়েক মাস লেগে যেতে পারে।

বস্তুনিষ্ঠ তথ্য দিয়ে গড়া একটি ভার্চুয়াল কান

রেন বিশ্ববিদ্যালয়ের এরিন ব্রাতু, ভ্যান্ডারবিল্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের জ্যাক নোবল এবং ভ্যান্ডারবিল্ট ইউনিভার্সিটি মেডিক্যাল সেন্টার, সেন্ট লুইসের ওয়াশিংটন ইউনিভার্সিটি ও মেডিক্যাল ইউনিভার্সিটি অব সাউথ ক্যারোলাইনার সহকর্মীরা প্রতিটি রোগীর সংযোগস্থলের একটি ডিজিটাল যমজ (ডিজিটাল টুইন) তৈরি করেছেন, তিনটি স্তরে:

শারীরস্থান। ক্লিনিক্যাল সিটি স্ক্যানে কক্লিয়ার ভেতরটা দেখা যায় না, তাই দলটি একটি আকৃতি-মডেল খাপ খাওয়ায়, যা ১৬টি মৃতদেহের কক্লিয়ার উচ্চ-রেজোলিউশন মাইক্রো-সিটি স্ক্যান থেকে শেখা — প্রায় দশ গুণ বেশি স্পষ্ট। অস্ত্রোপচার-পরবর্তী স্ক্যানে ইলেকট্রোডগুলোর অবস্থান স্বয়ংক্রিয়ভাবে শনাক্ত হয়, আর অদৃশ্য স্নায়ুতন্তুগুলো ৭৫টি গুচ্ছ হিসেবে পুনর্গঠিত হয়।
বিদ্যুৎ। টিস্যুর — তরল, নরম টিস্যু, স্নায়ু, হাড় — একটি ত্রিমাত্রিক মানচিত্র মডেলকে হিসাব করতে দেয় বিদ্যুৎপ্রবাহ কীভাবে ছড়ায়। টিস্যুর রোধগুলো ততক্ষণ সমন্বয় করা হয় যতক্ষণ না সিমুলেট করা ভোল্টেজ ইমপ্লান্ট তার অলস ইলেকট্রোডগুলোতে যে ভোল্টেজ রেকর্ড করে তার সঙ্গে মেলে; রেকর্ডিংয়ে প্রয়োজন দেখা দিলে ক্ষতচিহ্ন-টিস্যুও যোগ করা হয়।
স্নায়ু। স্নায়ুতন্তুর একটি জৈবভৌত মডেল, গুচ্ছের মাপে বড় করে, স্নায়ুর সামগ্রিক সাড়ার পূর্বাভাস দেয়। এরপর প্রতিটি গুচ্ছে সুস্থ তন্তুর সংখ্যা ততক্ষণ সমন্বয় করা হয় যতক্ষণ না মডেলটি মেলে যে বিদ্যুৎপ্রবাহের সঙ্গে স্নায়ুর সাড়া কীভাবে বাড়ে — এমন একটি বক্ররেখা যা ইমপ্লান্ট নিজেই রেকর্ড করতে পারে।

এর থেকে দলটি প্রতিটি রোগীর জন্য একটি একক স্নায়ু-স্বাস্থ্য স্কোর নির্ণয় করে।

যমজগুলো কী পূর্বাভাস দিল

গবেষণায় ছিলেন ৩০ জন ইমপ্লান্ট ব্যবহারকারী।

এমন সাড়া, যার ওপর মডেলকে কখনো প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়নি। যমজগুলো দ্বিতীয় এক ধরনের স্নায়ু-পরিমাপের পূর্বাভাস দিয়েছে ৫০ মাইক্রোভোল্টের কম মধ্যমা ত্রুটিসহ; সবচেয়ে খারাপ ক্ষেত্রেও সামগ্রিক আকৃতি সঠিক ছিল।
কথা। স্নায়ু-স্বাস্থ্য স্কোরের সঙ্গে নীরব পরিবেশে শব্দ শনাক্তকরণ এবং বহু বক্তার কোলাহলের মধ্যে বাক্য শনাক্তকরণের জোরালো সহসম্পর্ক ছিল। গবেষণাপত্রে প্রায় ০.৭৫ ও ০.৭৮ সহসম্পর্ক সহগ উল্লেখ আছে — যদিও সারসংক্ষেপ আর ফলাফল অংশে কোন মান কোন পরীক্ষার সঙ্গে যায় তা উল্টে গেছে। যেভাবেই হোক, স্কোরটি রোগীদের মধ্যে কথা বোঝার পার্থক্যের ৫০ থেকে ৬০% ব্যাখ্যা করে। লেখকদের জানামতে, গবেষণা-সাহিত্যে উল্লিখিত কোনো একক কারণ এর চেয়ে বেশি ব্যাখ্যা করে না।
পুনরায় সমন্বয়। ছয়জন অভিজ্ঞ ব্যবহারকারীকে নিয়ে একটি প্রাথমিক পরীক্ষায়, দলটি যে অঞ্চলে স্নায়ু-স্বাস্থ্য সবচেয়ে খারাপ মনে হয়েছিল সেখানকার অর্ধেক ইলেকট্রোড বন্ধ করে দেয় — ২২টির মধ্যে ২ থেকে ৬টি। শব্দ শনাক্তকরণ গড়ে ১০ শতাংশ পয়েন্ট বেড়েছে; ছয়জনের মধ্যে পাঁচজন শুরুর স্কোরের ওপরে পৌঁছেছেন, কারও উল্লেখযোগ্য অবনতি হয়নি, এবং সবাই নতুন ম্যাপ রেখে দেওয়া বেছে নিয়েছেন।

ধারণার প্রমাণ থেকে ট্রায়ালে

যমজগুলো কেবল পরোক্ষভাবে যাচাই করা যায়, কারণ মৃত্যু-পরবর্তী পরীক্ষা ছাড়া আর কিছুই স্নায়ুর প্রকৃত অবস্থা দেখায় না। মডেলটি তন্তুগুলোকে নিখুঁত সমলয়ে উদ্দীপিত হচ্ছে বলে ধরে নেয়, যা সম্ভবত সুস্থ তন্তুর সংখ্যা কম করে দেখায়, এবং সময়-সংক্রান্ত প্রভাব উপেক্ষা করে; এর জন্য অস্ত্রোপচার-পরবর্তী সিটি স্ক্যান লাগে, সঙ্গে এক্স-রের মাত্রা; আর সব ইমপ্লান্ট একটিমাত্র নির্মাতার। পুনরায় সমন্বয়ের পরীক্ষায় কোনো নিয়ন্ত্রণ-গোষ্ঠী ছিল না এবং পরবর্তী পর্যবেক্ষণ ছিল অনিয়মিত।

যা সবচেয়ে চোখে পড়ে তা হলো ইনপুট: শুধু স্ক্যান আর ইমপ্লান্টের নিজস্ব রেকর্ডিং, রোগী কী বলছেন তার ওপর কোনো নির্ভরতা নেই। এটি তাঁদের সাহায্য করতে পারে যাঁরা কী শুনছেন তা বর্ণনা করতে হিমশিম খান, যেমন ছোট শিশুরা। স্নায়ু-স্বাস্থ্যের নির্দেশনায় পুনরায় সমন্বয়ের একটি নিয়ন্ত্রিত, অগ্রমুখী (প্রসপেক্টিভ) ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল এখন প্রস্তুতির পর্যায়ে।