یک راه جدید برای ایمپلنت رابط‌های مغزی-کامپیوتری: از طریق رگ‌های خونی
سخت‌ترین نکته راجع به متصل کردن یک مغز متفکر به یک کامپیوتر صفر و یکی اینست که اطلاعات از میان جمجمه قطور انسان عبور داده شود. در واقع اصلی‌ترین دلیل وجود جمجمه اینست که مغز ...
در دیجیاتو ثبت‌نام کنید
جهت بهره‌مندی و دسترسی به امکانات ویژه و بخش‌های مختلف در دیجیاتو عضو ویژه دیجیاتو شوید.
عضویت در دیجیاتوتازههای تکنولوژی
سخت‌ترین نکته راجع به متصل کردن یک مغز متفکر به یک کامپیوتر صفر و یکی اینست که اطلاعات از میان جمجمه قطور انسان عبور داده شود. در واقع اصلی‌ترین دلیل وجود جمجمه اینست که مغز را از هر چیز دیگری در امان نگه دارد.
بنابراین اگر مغز دقیقا برای ما نباشد و دسترسی آسان به آن نداشته باشیم، تنها راه برای تشخیص اینکه درون آن چه می‌گذرد، استنباط است. مردم حدس‌هایی بسیار دقیق راجع به این می‌زنند که مغز دارد به بدن چه می‌گوید - مثلا زمانی که بدن اصواتی قابل درک تولید می‌کند (که اسمش صحبت کردن است) یا حرکت دادن دستان و پاها به شکلی قابل تشخیص. این مشکلی بزرگ برای افرادی است که می‌خواهند چگونگی کارکرد مغز را دارک کنند و مشکلی حتی از این بزرگ‌تر برای افرادی که به خاطر یک آسیب یا بیماری، قادر به صحبت کردن و تکان خوردن نیستند.
تکنولوژی‌های تصویربرداری پیچیده مانند «رزنانس مغناطیسی کاربردی» می‌توانند شواهدی در این زمینه برایمان داشته باشند. اما عالی می‌شود اگر به یک تکنولوژی سرراست‌تر دسترسی داشته باشیم. برای چند دهه، متخصصین حوزه علم و تکنولوژی در تلاش بوده‌اند تا مغز را تبدیل به رابط کاربری کیبورد کامپیوتر یا بازوهای رباتیک کنند، در واقع در تلاش بوده‌اند که گوشت را به سیلیکون متصل سازند.
اخیرا تیمی از محققین و مهندسین، خبر از نتایج نویدبخش در یک رویکرد کاملا جدید دادند. این رویکرد شامل الکترودهایی است که روی یک لوله کشسان به نام «استنت» تعبیه می‌شوند و بعد به رگ‌های خونی منتهی به مغز، متصل. در آزمایش‌های انجام شده روی دو نفر، محققان به سراغ سیاهرگ رفتند و یک لوله استنت مورب را به رگ درون حنجره و بعد رگی دیگر در نزدیکی کورتکس حرکتی اصلی مغز متصل ساختند. الکترودها به دور دیواره رگ پیچیدند و شروع به تشخیص سیگنال‌های مغزی و تمایلات ذهنی به حرکت کردند. این سیگنال‌ها به صورت بی‌سیم و از طریق یک فرستنده مادون قرمز که در سینه سوژه‌ها قرار گرفته بود، به یک کامپیوتر مخابره شدند.
محققان استرالیایی و آمریکایی در مقاله اخیر خود در ژورنال NeuroInterventional Surgery توضیح داده‌اند که دو نفری که به خاطر ابتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک توانایی‌های حرکتی خود را از دست داده بودند، با استفاده از چنین دیوایسی توانسته‌اند به ارسال پیامک پرداخته و تنها به کمک کنترل ذهنی، در دنیای آنلاین گشت و گذار کنند.
کارایی‌های تکنولوژی استنت کشسانی پیشتر در درمان بیماری‌های عصبی و قلبی اثبات شده است. توماس آکلسی، عصب‌شناس و مدیرعامل Synchron، شرکتی که امیدوار به فراگیر کردن این تکنولوژی است می‌گوید: «ما صرفا از همین تکنولوژی استفاده کردیم و الکترودهایی را در بالای استنت قرار دادیم. این تکنولوژی کاملا قابل ایمپلنت است. بیماران بعد از دو روز مرخص می‌شوند و توانایی‌های بسیار بیشتر به دست می‌آورند».
وقتی سوژه‌ها به خانه می‌روند، همچنان نیازمند تمرین هستند. استنت آکنده از الکترود می‌تواند سیگنال‌های مغزی را تشخیص دهد، اما الگوریتم‌های یادگیری ماشینی نیز باید به مرور زمان ماهیت آن سیگنال‌ها را شناسایی کنند. اما بعد از گذشت چند هفته از ایمپلنت، هر دو سوژه آزمایش توانسته‌اند با حرکت چشم، نشانگر ماوس را حرکت دهند و با تفکر نیز، کلیک کنند. چنین چیزی شاید اتفاقی بزرگ به نظر نرسد، اما هر دو بیمار توانسته‌اند به ارسال پیامک، خرید آنلاین و فعالیت‌های رایج در زندگی روزمره دیجیتال بپردازند: اتفاقاتی که می‌توانند کیفیت زندگی آن‌ها را دگرگون کنند.
بعد از این چه می‌شود؟
سازمان غذا و داروی آمریکا هنوز آنچه آکسلی «استنترود» می‌نامد را برای استفاده به صورت گسترده تایید نکرده و کمپانی Synchron هم هنوز در پی سرمایه برای انجام تست‌های هرچه بیشتر است. اما نتایج ابتدایی نشان می‌دهند که استنترود یک رابط مغزی-کامپیوتری بسیار کاربردی است. سیگنالی که این تکنولوژی دریافت می‌کند البته آکنده از اطلاعات قابل استفاده نیست. در حال حاضر، استنترود تنها قادر به دریافت اطلاعات اندک است - چه یک کلیک ماوس به صورت تله‌پاتیک و چه عدم کلیک. اما در برخی موارد، همین کاربرد محدود کافی است. آکسلی می‌گوید: «صحبت‌های زیادی راجع به داده و کانال‌ها شده، و آنچه واقعا باید اهمیت داشته باشد اینست که آیا شما محصولی عرضه کرده‌اید که زندگی بیمار را دگرگون کند؟ تنها با احیای چند خروجی که کنترل‌شان در دست بیمار است، توانسته‌ایم به آن‌ها اجازه دهیم با ویندوز ۱۰ کار کنند».
رابط‌های مغزی-کامپیوتری بسیار جاه‌طلبانه‌تر، اخیرا اخبار را مال خود کرده‌اند. همین ماه گذشته بود که کمپانی نورالینک ایلان ماسک، از رابط مغزی-کامپیوتری بی‌سیم خود رونمایی کرد که بیشتر از هزار الکترود انعطاف‌پذیر دارد و به گونه‌ای طراحی شده که با یک ربات جراح، مستقیما به مغز متصل می‌شود (ضمنا شاهد تست کوتاه‌مدت این دستگاه روی خوک‌ها نیز بودیم).
تعبیه الکترودها کاری چالش‌برانگیز است و گرچه جراحی مغز دیگر کاری آنقدرها پیچیده به حساب نمی‌آید، اما چه جراحی برعهده ربات باشد و چه نه، ریسک‌های خودش را دارد. حتی الکترودهای باریک و انعطاف‌پذیر، مانند نمونه‌های مورد استفاده در رابط نورالینک، برای مغز نوعی مهاجم به حساب می‌آیند و مکانیزم دفاعی علیه آن‌ها فعال می‌شود: به این ترتیب، سلول‌های گلیال ممکن است پیرامون آن‌ها را در بر بگیرند و توانایی الکترودها در ایجادهای محرک‌های الکتریکی کاهش یابد.
و درحالی که الکترودهای ایمپلنت شده می‌توانند سیگنال‌هایی واضح از عصب‌ها دریافت کنند، اما درک سیگنال‌ها خود علمی دیگر است که کماکان مطالعه روی آن ادامه دارد. علاوه بر این، مغز درون جمجمه، مثل ژله‌های داخل یک دونات در حرکت است و الکترودهایی که در جای خود ثابت شده باشند، ممکن است آسیب ببینند. اما اگر این مشکل برطرف شود، الکترودها کارکردی فراتر از تحقیق روی مغز می‌یابند و تبدیل به رابط مغزی-کامپیوتری می‌شوند. بیماران مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک که توانایی حرکت چندانی ندارند به شکلی موفقیت‌آمیز از این رابط‌ها استفاده کرده‌اند، اما این موفقیت نیز نیازمند انبوهی از تمرین، رسیدگی، جراحی و چیزهایی از این دست است.
در این بین، الکترودهایی که مستقیما درون جمجمه تعبیه شده باشند می‌توانند امواج مغزی را دریافت کنند -چیزی که به آن‌ها نوار مغز یا EEG گفته می‌شود- اما دیگر خبری از جزییات فضایی الکترودهای ایمپلنت شده در آن‌ها نیست. عصب‌شناسان حالا به شکلی تخمینی می‌دانند که کدام بخش از مغز چه کاری می‌کند، اما هرچه بیشتر از شلیک‌های عصبی باخبر باشیم، بهتر تشخیص می‌دهیم که هر شلیک مربوط به چه فعالیتی است.
یکی از جدیدترین ابتکارها، رویکردی به نام الکتروکورتیکوگرافی است که مجموعه‌ای از الکترودها را مستقیما روی سطح مغز قرار می‌دهد. در ترکیب با پردازش هوشمند سیگنال‌هایی که این الکترودها دریافت می‌کنند، الکتروکورتیکوگرافی می‌تواند عملکردی قابل قبول در ترجمه سیگنال‌های عصبی کورتکس حرکتی مغز داشته باشد که لب‌ها، فک و زبان را کنترل می‌کنند. رویکردهایی دیگر را نیز شاهد بوده‌ایم. برای مثال شرکت CTRL-Labs که در سال ۲۰۱۹ با قیمت ۱ میلیارد دلار توسط فیسبوک خریداری شد، تلاش می‌کند سیگنال‌های حرکتی عصب‌های مچ دست را دریافت کند.
«بسیار باحال»
استنترود ساخته شده به دست آکسلی و همکارانش اگر همینطور نتایجی خوب از خود به جای بگذارد، می‌تواند در نقطه‌ای میانه در طیف الکترودهای ایمپلنت شده و EEG قرار بگیرد. سازندگانش امیدوارند که این تکنولوژی، بیشتر از EEG، شبیه به الکترودهای ایمپلنت شده باشد. اما هنوز برای نتیجه‌گیری زود است. ویکاش گیلجا، کسی که آزمایشگاه مهندسی ترجمه عصبی را در دانشگاه سن دیگو هدایت می‌کند می‌گوید: «هسته تکنولوژی و هسته ایده بسیار باحال است. اما بسته به اینکه سیگنال‌ها از کدام نقطه مغز دریافت می‌شود، انتظار دارم که این رویکرد شامل سیگنال‌هایی با وضوح کمتر نسبت به دیگر رابط‌های مغزی-کامپیوتری باشد.»
یکی از مشکلات احتمالی اینست: بافت بدن هادی محرک‌های الکتریکی است، اما الکترودهای موجود در استنت سیگنال‌های مغزی را از طریق سلول‌های رگ‌های خونی دریافت می‌کنند. این باعث می‌شود که سیگنال‌ها حاوی محتویات کمتری باشند. البته این را گیلجا می‌گوید که پیشتر از کارمندان نورالینک بوده و Synchron می‌تواند در آینده و در تئوری، یکی از رقبای اصلی کمپانی زیر نظر ایلان ماسک باشد.
به نظر او، این تکنولوژی در غایی‌ترین حالت کمکی به علم عصب‌شناسی نمی‌کند، اما می‌تواند برای افراد فلج حسابی کاربردی باشد که نیازمند یک رابط مغزی-کامپیوتری ساده هستند و علاقه‌ای به دریل شدن جمجمه خود نشان نمی‌دهند.
گشودن درب‌های پردازش مغزی
و هنوز چیزهای بسیار زیادی در راه است. آکسلی و تیمش امیدوارند که قادر به پژوهش روی سوژه‌های انسانی بیشتری باشند. آن‌ها به دنبال تاثیرات جانبی بالقوه خواهند گشت، مثلا اینکه آیا امکان دارد استنت منجر به سکته شود یا خیر (هرچند که به خاطر تعبیه تکنولوژی روی دیواره رگ‌ها، بسیار غیر محتمل به نظر می‌رسد). از سوی دیگر آن‌ها ممکن است محل بهتری برای تعبیه استنت بیابند: هر نقطه از بدن در ناحیه گردن به بالا که فضایی ۲ میلی‌متری برای تعبیه استنترود در کنار رگ‌ها داشته باشد، گزینه‌ای قابل قبول خواهد بود.
از سوی دیگر نرم‌افزار هم جای بهبود دارد و می‌تواند به مرور زمان مهارت بیشتری در شناسایی سیگنال‌های الکتریکی مغز بیابد. برخی تست‌ها تاکنون نشان داده‌اند که سیستم می‌تواند جزییات اطلاعاتی بیشتری دریافت کند، مثلا اینکه کاربر در پی منقبض کردن کدام عضله خاص بوده است. تمام این‌ها می‌تواند به بهبود هرچه بیشتر سیستم و کنترل دیوایس‌های بیشتری نسبت به دیوایس‌های مبتنی بر ویندوز ۱۰ منجر شود. اما در هر صورت پیش‌بینی‌اش سخت است که محققان بعد از تلاش برای ورود به مغز یک نفر، به چه مکاشفاتی خواهند رسید.
دیدگاه‌ها و نظرات خود را بنویسید
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.
وای این عالی بود
این روش به مرور زمان به مغز آسیب میرسونه...