همانطور که یونانیان باستان در مورد پرواز خیال پردازی می‌کردند، تصورات امروزی نیز رؤیای ترکیب ذهن و ماشین آلات را راهکاری برای مشکل مرگ و میر انسان می‌دانند. آیا ذهن می‌تواند به طور مستقیم با هوش مصنوعی، ربات‌ها و ذهن‌های دیگر از طریق فناوری رابط مغز و رایانه (BCI) ارتباط برقرار کند تا محدودیت‌های انسانی ما را پشت سر گذارد؟ برای یافتن پاسخ با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

در طول ۵۰ سال گذشته، پژوهشگران در آزمایشگاه دانشگاه‌ها و شرکت‌های سراسر جهان پیشرفت قابل توجهی در راستای دستیابی به چنین دیدگاهی داشته‌اند. اخیراً کارآفرینان موفقی همچون ایلان ماسک و برایان جانسون (Bryan Johnson) استارت‌آپ‌های جدیدی راه‌اندازی کرده‌اند تا به دنبال بهبود قابلیت‌های انسانی از طریق ارتباط مغز و رایانه باشند. آیا ما واقعاً به اتصال مغزمان با فناوری نزدیک هستیم؟ و زمانی که مغز ما به فناوری متصل شد چه چیزی ممکن است اتفاق افتد؟

توانبخشی و ترمیم

Eb Fetz، پژوهشگر مرکز Sensorimotor Neural Engineering (CSNE) دانشگاه واشنگتن، یکی از نخستین پیشگامان اتصال دستگاه به ذهن است. در سال ۱۹۶۹، پیش از آنکه حتی رایانه‌های شخصی وجود داشته باشد، وی نشان داد که میمون‌ها می‌توانند سیگنال مغز خود را تقویت کنند تا یک سوزن که روی شماره گیر حرکت می‌کند را کنترل کنند.

بسیاری از کارهای اخیر در زمینه رابط مغز و رایانه (BCI) با هدف بهبود کیفیت زندگی افراد معلول است که دارای معلولیت‌های شدید حرکتی هستند. شما ممکن است برخی از موفقیت‌های اخیر را در اخبار دیده باشید. همچون: پژوهشگران دانشگاه پیتسبورگ از سیگنال‌های ثبت شده‌ی مغزی برای کنترل بازوی رباتیک استفاده می‌کنند. پژوهشگران استنفورد می‌توانند قصد حرکتی بیماران معلول را از سیگنال‌های مغزشان استخراج و به آنها اجازه دهند از یک تبلت استفاده کنند.

به همین ترتیب، برخی از احساسات محدود مجازی را می‌توان با ارسال جریان الکتریکی به داخل مغز یا سطح مغز فرستاد. نسخه‌های ابتدایی چشم‌های بیونیک برای افراد مبتلا به اختلال بینایی شدید به صورت تجاری به کار گرفته شده است و نسخه‌های پیشرفته در حال حاضر تحت آزمایش‌های انسانی قرار دارند. از سوی دیگر ایمپلنت‌های Cochlear یکی از موفق‌ترین و رایج‌ترین ایمپلنت‌های بیونیک هستند. بیش از ۳۰۰،۰۰۰ کاربر در سراسر جهان از این ایمپلنت برای شنیدن استفاده می‌کنند.

در مرکز CSNE سامانه‌های BBCI به عنوان یک ابزار توانبخشی جدید برای آسیب‌های مغزی و نخاعی بررسی می‌شوند. در این مرکز نشان داده شد که یک BBCI می‌تواند برای تقویت ارتباط بین دو ناحیه مغز و یا بین مغز و نخاع استفاده شود. همچنین میتوان مسیر عبور اطلاعات را در اطراف ناحیه آسیب دیده تغییر داد و به اندام فلج زندگی دوباره بخشید.

هنوز روزهای ابتدایی است

تمام BCI‌ها تهاجمی نیستند. BCIهای غیر تهاجمی وجود دارد که نیازی به عمل جراحی ندارند. آنها معمولاً مبتنی بر ثبت الکتریکی (EEG) از پوست سر هستند و برای کنترل مکان نما، صندلی چرخدار، بازوهای رباتیک، هواپیماهای بدون سرنشین، ربات‌های انسان‌نما و حتی ارتباط مغز با مغز مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما نگاهی دقیق به برخی از نمایش‌های جاری BCI نشان می‌دهد که ما همچنان راهی طولانی پیشرو داریم.

زمانی که سامانه BCI حرکتی را تولید می‌کند، این حرکت بسیار کندتر، کم دقت‌تر و پیچیده‌تر از حرکاتی است که افراد به راحتی هر روز با اندام‌های خود انجام می‌دهند. چشم بیونیک دیدی بسیار کم وضوح ارائه می‌دهد. ایمپلنت‌های Cochlear به صورت الکترونیکی اطلاعات محدودی را حمل می‌کنند و موسیقی را تحریف می‌کنند.

نخستین ربات انسان‌نما که توسط مغز کنترل می‌شد به نام Morpheus در آزمایشگاه سامانه‌های عصبی در دانشگاه واشنگتن در سال ۲۰۰۶ به نمایش گذاشته شد. اما تمام این نمایش‌ها در آزمایشگاه بوده است. اتاق‌هایی که آرام هستند، افراد تحت آزمایش گیج نمی‌شوند، تنظیمات فنی طولانی و هدفمند هستند و آزمایش‌ها تنها به اندازه‌ای طول می‌کشد که نشان دهد یک مفهوم امکان‌پذیر است. بسیار دشوار است که سامانه‌هایی سریع و قوی برای استفاده عملی در دنیای واقعی ایجاد کرد.

حتی با الکترودهای کاشته شده، مشکل دیگری وجود دارد و آن تلاش برای خواندن ذهن است. ما می‌دانیم که هر نورون و هزاران نفر از همسایگان متصل به آن، یک شبکه بینهایت بزرگ و در حال تغییر را تشکیل می‌دهند.

تصور کنید شما در حال تلاش برای درک مکالمه بین یک گروه بزرگ از دوستان در مورد یک موضوع پیچیده هستید. اما شما مجازید تا تنها به یک نفر گوش دهید. شما ممکن است قادر به کشف موضوع گفتگو باشید، اما قطعاً نمی‌توانید متوجه تمام جزئیات شوید. از آنجایی که حتی بهترین ایمپلنت‌های ما تنها می‌توانند به چند تکه کوچک از مغز گوش دهند، شاید بتوانیم چیزهای چشمگیری انجام دهیم اما درک کاملی از مکالمه نداریم.

همچنین سدی به عنوان زبان وجود دارد. نورون‌ها از طریق تعامل پیچیده سیگنال‌های الکتریکی و واکنش‌های شیمیایی ارتباط برقرار می‌کنند. این زبان شیمیایی-الکتریکی مادری را می‌توان با مدارهای الکتریکی تفسیر کرد، اما کار آسانی نیست. به طور مشابه، هنگامی که ما با استفاده از تحریک الکتریکی با مغز صحبت می‌کنیم، این یک لهجه الکتریکی دشوار است.

در نهایت، مشکل آسیب وجود دارد. بافت مغزی نرم و انعطاف‌پذیر است، در حالی که بیشتر مواد مغناطیسی ما همچون سیم‌هایی که به بافت مغز متصل می‌شوند، سخت هستند. این بدان معناست که وسایل الکترونیکی کاشتنی اغلب موجب آسیب زدن به مغز و واکنش‌های ایمنی آن می‌شود. این واکنش‌ها موجب می‌شود به مرور زمان ایمپلنت‌ها تأثیر گذاری خود را از دست بدهند. آرایه‌ها و بافت‌های زیست‌سازگار و انعطاف‌پذیر ممکن است در این زمینه کمک کننده باشند.

هماهنگ سازی و همسو بودن

با وجود تمام این چالش‌ها، ما در مورد آینده بیونیک خوش بین هستیم. BCIها لازم نیست که کامل باشند. مغز به طرز شگفت‌آوری سازگار است و قادر به یادگیری استفاده از BCIها به شیوه‌ای شبیه نحوه یادگیری مهارت‌های جدید همچون رانندگی خودرو یا استفاده از یک رابط صفحه لمسی می‌باشد. به طور مشابه، مغز می‌تواند یاد بگیرد که نوع جدیدی از اطلاعات حسی را تفسیر کند. حتی زمانی که آن را به صورت غیرتهاجمی و با استفاده از پالس‌های مغناطیسی تحویل می‌گیرد.

در نهایت، ما اعتقاد داریم که یک BCI دو طرفه سازگار ممکن است گامی ضروری برای ساختن این پل عصبی باشد. ایجاد چنین BCIهای دو طرفه‌ی هماهنگ و سازگار هدف مرکز CSNE در دانشگاه واشنگتن است.

پژوهشگران روش‌های جدیدی برای غلبه بر مانع زبان شیمیایی-الکتریکی کشف کرده‌اند. برای نمونه توری عصبی قابل تزریق ممکن است ثابت کند که یک راه امیدوار کننده وجود دارد که در آن نورون‌ها بجای رد الکترودهای کاشته شده به تدریج در کنار آنها رشد کنند. پروب‌های مبتنی بر نانوسیم‌های انعطاف‌پذیر، داربست‌های نورونی انعطاف‌پذیر و رابط‌های کربنی شیشه‌ای ممکن است به رایانه‌های بیولوژیکی و تکنولوژیکی کمک کنند تا در آینده با بدن ما همکاری داشته باشند.

از کمک تا تقویت

استارت‌آپ جدید ایلان ماسک، Neuralink هدف جدیدی را برای تقویت انسان‌ها با BCI ارائه داده است تا مغز ما را در رقابت بین انسان و هوش مصنوعی نگه دارد. او امیدوار است که با توانایی اتصال فناوری‌ها، مغز انسان بتواند توانایی‌های خود را بهبود بخشد. احتمالاً این موضوع ما را از آینده بالقوه‌ای که در آن هوش مصنوعی به مراتب فراتر از توانایی‌های طبیعی انسان است، دور می‌کند. چنین قصدی قطعاً به نظر دور یا حیرت‌انگیز می‌رسد، اما ما نباید یک ایده را تنها به دلیل بیگانه بودن رد کنیم. یک دهه و نیم پیش خودروهای خودران جزئی از فناوری‌های علمی تخیلی بودند و اکنون جاده‌های ما را اشغال کرده‌اند.

اتصال مغز به طور مستقیم به فناوری، در نهایت ممکن است یک پیشرفت طبیعی باشد. همچون پیشرفت‌هایی که انسان‌ها طی سال‌ها خود را با فناوری تقویت کرده‌اند، از استفاده از خودروها برای غلبه بر محدودیت‌های داشتن دوپا تا ایجاد نشانه‌هایی روی صفحه‌های رسی و کاغذی برای تقویت حافظه. همانند رایانه‌ها، گوشی‌های هوشمند و هدست‌های واقعیت مجازی امروزی، BCI‌های تقویت کننده نیز زمانی که در نهایت وارد بازار می‌شوند، هیجان انگیز، خطرناک و در عین حال پر از وعده هستند.

در آینده‌ای نزدیک رابط‌های مغز و رایانه به جای بهبود عملکرد افراد معلول موجب افزایش کارآیی افراد بیش از ظرفیت انسانی خود می‌شود. ما باید از بسیاری از مسائل مربوط به رضایت، حفظ حریم خصوصی، هویت، وکالت و نابرابری آگاهی داشته باشیم. در مرکز CSNE، گروهی از دانشمندان، پزشکان و مهندسان پیش از اینکه پیشرفت‌ها در این زمینه بسیار جلو رود به طور جدی برای رفع این مسائل اخلاقی و عدالت اجتماعی کار می‌کنند و رهنمودهای نورولوژیک ارائه می‌دهند.

نویسنده: James Wu، دانشجوی دکترا مهندسی زیست شناسی، پژوهشگر مرکز Sensorimotor Neural Engineering دانشگاه واشنگتن، و Rajesh P. N. Rao، استاد علوم رایانه و مهندسی و مدیر مرکز Sensorimotor Neural Engineering دانشگاه واشنگتن.

در مورد رابط‌های مغز و رایانه بیشتر بخوانید:

>>نقش جدید رابط‌های مغز و رایانه در توانبخشی درمانگاهی

منبع: futurism

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی) مجاز است»