كيف أتنصت على محادثات الضفادع

عندما تتحدث شراغيف بعض الضفادع السامة مع والديها، فإنها لا تنعق أو تغني. وبدلاً من ذلك، يتحدثون بلغة اهتزازية، ويؤدون رقصة تتلوى على جسد أمهم أو أبيهم. يحكم الآباء بطريقة ما على جوع أبنائهم من خلال هذا الاهتزاز.

لا يعرف العلماء حتى الآن بالضبط كيف تترجم اهتزازات الشرغوف إلى أوامر أبوية. ولكن عندما بدأت بيلي جولسبي بحث الدكتوراه في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا عام 2020، شعرت أنها مجهزة بشكل فريد للتحقيق في هذا السؤال. ولدت جولسبي ضعيفة السمع، وتحدثت والدتها معها باستخدام لغة، مثل تواصل البرمائيات، تتضمن اللمس.

الجلوس في الساونا يمكن أن ينقذ الضفادع المهددة بالانقراض

يقول جولسبي: “إن التواصل بين الوالدين والأبناء غالبًا ما يكون التفاعل الأكثر أهمية والأساسي بين الكائنات الاجتماعية”. “يهتم الآباء حقًا بما يقوله أطفالهم.”

الأنواع المختلفة من الضفادع السامة التي تدرسها لورين أوكونيل، مستشارة الدكتوراه في جولسبي، في المختبر تهتم بصغارها بطرق قد تبدو مفاجئة. في العديد من الأنواع، يعطي الآباء الضفادع الصغيرة حديثة الفقس على ظهورهم إلى برك المياه، مثل مياه الأمطار المقعرة في ورقة الشجر. تقليد الضفدع السام ‏(مقلد رانيتوميا) يضع الأب كلًا من الضفادع الصغيرة التي يبلغ عددها 2-4 في حوض سباحة منفصل ويقوم بدوريات في البرك يوميًا. فإذا وقف في الماء وشعر باهتزاز الشرغوف، فإنه يغني لرفيقته بلا هوادة حتى تأتي لتنضم إليه. تشعر الأم بهزه الشرغوف لنفسها وتقرر ما إذا كانت بحاجة إلى وضع بيضة غير مخصبة حتى يأكلها.

لمحاولة فك تشفير محادثة عائلية، تعاون جولسبي مع مهندسين في جامعة ستانفورد وقاموا ببناء روبوت فريد من نوعه يحاكي اهتزازات الشرغوف. لقد بدأ مشروعها في كشف أسرار اللغة البرمائية، كما أحدث تحولًا في كيفية تعاون العلماء من حولها وتواصلهم.

تسمي جولسبي والدتها المعلمة بـ “البطل الخارق”. عندما كانت جولسبي تكبر، ابتكرت والدتها طرقًا للتواصل معها، مثل استخدام اللمس لتوجيهها عبر حشد صاخب. لقد علمت جولسبي نطق الكلمات من خلال الانتباه إلى كيفية الشعور بالأصوات في فمها. يقول جولسبي: “اللمس، بالنسبة لي، هو أكثر بروزًا بكثير” مما هو عليه بالنسبة للآخرين.

عندما انتقلت من مدرستها الثانوية الصغيرة في جورجيا إلى جامعة بوسطن في ماساتشوستس، عانت جولسبي في فصول المحاضرات الكبيرة. تتذكر قائلة: “أخبرت أستاذي في الكيمياء أنني أعاني من ضعف السمع، لكنني أردت حقًا البقاء في مجال العلوم”. “وقال لي: أمثالك لا يبقون في العلم أو الطب”.

ومع ذلك، خلال دروس لغة الإشارة الأمريكية (ASL) في برنامج دراسات الصم بالجامعة، التقت جولسبي بأعضاء هيئة التدريس الذين كانوا صمًا أو ضعاف السمع وحصلت على رسالة مختلفة، حيث تقول: “يمكنك أن تفعل أي شيء. ويمكنك أن تفعل ذلك بمفردك”. لقد تعلمت أن تخبر الناس بما تحتاجه، مثل مطالبة الناس بالبقاء بالقرب منها ومواجهتها أثناء التحدث.

أثناء دراسة علم الأحياء، بدأ جولسبي بالتفكير في “الطرق التكيفية التي تنجح بها الحيوانات في بيئاتها”. على سبيل المثال، تساءلت، كيف يتحدث أفراد عائلة الضفادع – مع آباء يعيشون على الأرض وصغار في الماء – مع بعضهم البعض؟

ولد تادبوت

بحثت جولسبي عن طرق للإجابة على هذا السؤال عندما بدأت عملها في مختبر أوكونيل. إذا كان لديها أداة يمكنها تقليد رقصة الشرغوف بشكل مصطنع، فيمكنها التحكم في التحفيز الذي يتلقاه آباء الضفادع، وفك تشفير الإشارة التي تخبرهم بإطعام صغارهم. ولكن لا توجد مثل هذه الأداة.

مهمتي هي جعل الحياة أكثر سهولة في الاستخدام لمجتمع الأشخاص ذوي الإعاقة

أرسل جولسبي بريدًا إلكترونيًا إلى مختبر المحاكاة الحيوية والتلاعب الحاذق في جامعة ستانفورد، والذي صنع أجهزة مستوحاة من علم الأحياء، بما في ذلك روبوت يتسلق الجدران مثل أبو بريص. وتساءلت: ما رأيهم في بناء شرغوف آلي؟

يجب أن يكون صغيرًا، وصامتًا، ويعمل تحت الماء، ويجب أن “يهتز” بشكل مشابه للشرغوف الحقيقي. يقول جولسبي: “كنت متوترًا بعض الشيء عندما عرضت هذا على العاملين في مجال الروبوتات”. “هذه قائمة طويلة من المطالب.”

لكن توني تشين، طالب الدراسات العليا الذي رد على رسالتها الإلكترونية، يقول إن المشروع جذب انتباهه على الفور. “إنه تحدٍ هندسي مثير للاهتمام.”

سيجلس الروبوت داخل بركة مياه صناعية صغيرة – علبة فيلم، في الواقع – في حظيرة والديه. فكر تشين في تزويد الروبوت بالطاقة بالهواء المضغوط، ودفع الهواء من خلاله، لكن هذا من شأنه أن ينتج فقاعات. لقد فكر أيضًا في استخدام المكونات الهيدروليكية لتشغيل الروبوت بالماء. لكن ذلك قد يؤدي إلى رفع مستوى الماء في العلبة بدرجة عالية جدًا.

واستقر على محرك يقع خارج القفص (حيث لا تزعج ضجيجه ونبضاته الضفادع أو تتداخل مع إشاراتها)، متصلاً بواسطة سلك طويل بآلية اهتزاز الروبوت. وقام تشين بتغطية جسم الروبوت الذي يبلغ طوله سنتيمترين بالسيليكون الرمادي الداكن لتقليد جلد الشرغوف الحقيقي.

لقد اكتسب تقديرًا جديدًا للصعوبات التي تواجه أبحاث سلوك الحيوان: لا يمكن التحكم في العديد من المتغيرات، واستغرقت التجارب وقتًا طويلاً، ولم يتمكن الأشخاص الخاضعون للاختبار من ملء استبيان بعد ذلك. بعد كل تجربة للروبوت الخاص بهم، اجتمع الباحثون معًا للحديث عما نجح وما لم ينجح.

على سبيل المثال، عندما رقصت النسخة الأولى من TadBot أمام والديها، ضاع شيء ما في الترجمة. رأى آباء الضفادع الشرغوف الآلي يتلوى، وبشكل غريب، تسلقوا فوقه. يقول أوكونيل ضاحكًا: “كانت الضفادع تركب هذا الشرغوف مثل الثور”.

يقول أوكونيل إن نموذج الروبوت هذا كان كبيرًا للغاية ومثقلًا بالحيوية، ولم تكن الاهتزازات صحيحة. أدرك الباحثون أن لغة الشرغوف كانت أكثر دقة مما كانوا يعتقدون.

تموجات التأثير

لم يحدث أي تقدم حتى تحدث جولسبي في مؤتمر مع عالم الأحياء الحسية لورانز روجرز، الذي كان في ذلك الوقت يقوم بأبحاث الدكتوراه الخاصة به في جامعة واشنطن في سياتل حول كيفية استجابة أسماك العلجوم (وهي أسماك وليست برمائيات) للأصوات. عرض روجرز زيارة جولسبي في جامعة ستانفورد وإحضار معداته معه.

يقول جولسبي: بمجرد أن ساعد روجرز الباحثين في قياس سعة ووتيرة اهتزازات الضفادع الصغيرة الحقيقية، “تمكنا من ضبط جهاز TadBot الخاص بنا للحصول على تلك الإشارة الدقيقة”. وأخيرًا، كان الروبوت الخاص بها مستيقظًا ومتلألئًا.

أنا عالم في قراءة الشفاه: إليك كيف يمكنني مناقشة العلوم معك

بمجرد أن يهتز TadBot بالطريقة الصحيحة، كان والدا الضفادع يزورانه كثيرًا. لقد تمكن العلماء من فك جزء من الكود على الأقل. ولكن هل سيهتم الأب والأم الضفدع بطفلهما الآلي كما لو كانا طفلًا حقيقيًا؟