تحقیقات جدید نشان می‌دهد که مغز پیچیده‌ترین جسم جهان است. این اندام بیش از ۸۹ میلیارد سلول عصبی دارد که هرکدام به ۷۰۰۰ نورون متصل هستند.
آیا رژیم آب برای سلامت بدن مفید است؟!
در اواسط سال ۲۰۲۳، مطالعه‌ای از آزمایشگاه هوت در دانشگاه تگزاس انجام شد که موجب شوک در علم اعصاب و فناوری شد. برای اولین بار، افکار و برداشت‌های افرادی که قادر به برقراری ارتباط با دنیای خارج نبودند، با استفاده از ترکیبی از هوش مصنوعی (AI) و فناوری تصویربرداری مغز، به زبان طبیعی پیوسته ترجمه شدند.
این به دور از انتظار، نزدیک‌ترین تلاش علمی است که تاکنون به خواندن ذهن یک فرد دست یافته است. اگرچه پیشرفت‌های تصویربرداری عصبی در دو دهه گذشته، به بیماران غیرپاسخگو و با حداقل هوشیاری اجازه داده است تا با مغز خود کنترل یک نشانگر ماوس رایانه را به دست آورند، تحقیقات آزمایشگاه هوت گام مهمی به سوی دسترسی به افکار واقعی افراد برداشته است.
آلکساندر هوت، دانشمند علوم اعصاب که رهبری این تحقیق را بر عهده داشته است، به نیویورک تایمز گفته است: “این تنها یک محرک زبانی نیست. ما در حال رسیدن به معنا هستیم؛ چیزی در مورد آنچه در حال رخ دادن است. و واقعیت این است که این امکان واقعی است و بسیار شگفت‌انگیز خواهد بود.”
تیم محققان این پروژه با ترکیبی از هوش مصنوعی و فناوری اسکن مغزی، موفق به رمزگشایی غیر تهاجمی در مغز شدند که توانایی بازسازی زبان طبیعی را در میان افرادی که قادر به برقراری ارتباط با دنیای خارج نیستند، دارد. توسعه این فناوری و توسعه پروتزهای حرکتی کنترل شده توسط مغز (که به بیماران فلج امکان حرکت مجدد را می‌دهد)، امیدوارانه پیشرفت‌های چشمگیری در درمان بیماری‌های عصبی مانند فلج چهار اندام خواهد بود.
این پیشرفت‌ها می‌توانند در زمینه‌های گسترده‌ای از بهبود سلامت مغز و کنترل تلفن‌های هوشمند توسط مغز مورد استفاده قرار بگیرند. ایلان ماسک در ۲۹ ژانویه امسال اعلام کرد که شرکتش، نورالینک، برای اولین بار موفق به کاشت یک تراشه در مغز انسان شده است. ماسک همچنین اعلام کرد که اولین محصول نورالینک، تله پاتی، به مردم این امکان را خواهد داد که “فقط با فکر کردن” تلفن هوشمند یا کامپیوتر خود را کنترل کنند.
با این پیشرفت‌های فناورانه، نگرانی‌های قانونی و اخلاقی مطرح می‌شود. این مسئله تنها مربوط به حریم خصوصی نیست، بلکه ممکن است به افشای هویت واقعی افراد منجر شود. همانطور که به دور از انتظار وارد دورانی از “فناوری خواندن ذهن” می‌شویم، باید به این موضوع فکر کنیم که چگونه می‌توانیم از پتانسیل آسیب‌رسانی این فناوری جلوگیری کنیم و در عین حال از آن برای کمک به افراد استفاده کنیم.
تحقیقات جدید: مغز، پیچیده‌ترین جسم
تحقیقات تازه نشان می‌دهد که مغز انسان از تمامی اندام‌های دیگر پیچیده‌تر است. این اندام حاوی بیش از ۸۹ میلیارد سلول عصبی است، هر کدام از آنها به حدود ۷۰۰۰ نورون متصل هستند.
در میانهٔ سال ۲۰۲۳، یک مطالعهٔ انجام شده توسط آزمایشگاه هوت در دانشگاه تگزاس، به زمینهٔ علوم اعصاب و فناوری ایجاد شوک کرد. برای اولین بار، فکرها و برداشت‌های افرادی که توانایی برقراری ارتباط با دنیای بیرون را نداشتند، با استفاده از ترکیبی از هوش مصنوعی و فناوری تصویربرداری مغز به زبان طبیعی ترجمه شدند.
این پیشرفت‌ها نشان می‌دهد که به دست آوردن زبان فکر یک فرد، دیگر فقط یک رویا نیست. از زمانی که پیشرفت‌های تصویربرداری مغز امکان مشاهدهٔ فعالیت‌های مغزی افراد غیرپاسخگو را فراهم آورده، این افراد توانستند با استفاده از مغز خود، دستگاه‌های مختلفی را کنترل کنند. اما تحقیقات آزمایشگاه هوت به دست آوردن دسترسی به افکار واقعی افراد یک گام مهم‌تر است.
آلکساندر هوت، یکی از دانشمندان علوم اعصاب که در این تحقیق سهیم بوده، در گفتگویی با نیویورک تایمز اظهار داشت: “این تنها یک فرایند ترجمه زبانی نیست، ما به دنبال درک و تفسیر واقعیتی هستیم که چه می‌گذرد در ذهن افراد. واقعیت این است که این امکان واقعی است و این بسیار شگفت‌انگیز است.”
تیم تحقیق‌کنندگان این پروژه با استفاده از هوش مصنوعی و فناوری اسکن مغزی، توانستند یک نوع رمزگشایی غیرتهاجمی در مغز ایجاد کنند که بتواند زبان طبیعی افراد را به‌طور پیوسته بازسازی کند، حتی در میان افرادی که قادر به برقراری ارتباط با دنیای خارج نیستند. این پیشرفت‌ها به طور موازی با توسعه پروتزهای حرکتی کنترل‌شده توسط مغز، که بیماران فلج را قادر به بازیابی حرکت می‌کند، امیدوارکننده است، به‌ویژه برای افرادی که با بیماری‌های عصبی مانند فلج چهار اندام مبتلا هستند.
در طولانی‌مدت، این پیشرفت‌ها می‌توانند به کاربردهای گسترده‌تری برای عموم جامعه منجر شوند. از جمله استفاده‌های ممکن می‌توان به استفاده از آنها در دستگاه‌های نظارت بر سلامت مغز و تلفن‌های هوشمند که با مغز کار می‌کنند، اشاره کرد. در حقیقت، ایلان ماسک در ۲۹ ژانویه امسال اعلام کرد که شرکت نورالینک، که یکی از شرکت‌های تازه‌تأسیس او است، برای اولین بار موفق به کاشت یک تراشه در مغز انسان شده است. او همچنین اظهار داشت که این تکنولوژی به مردم اجازه می‌دهد تا “فقط با فکر کردن” تلفن هوشمند یا کامپیوتر خود را کنترل کنند.
اما همراه با این پیشرفت‌های فناورانه، نگرانی‌های اخلاقی و حقوقی نیز به وجود آمده است. این مسئله تنها به حریم خصوصی مربوط نیست، بلکه ممکن است هویت واقعی افراد نیز در معرض خطر قرار گیرد. با ورود به دوران جدید “فناوری خواندن ذهن”، لازم است به این مسأله فکر کرده و به دنبال راه‌حل‌هایی برای جلوگیری از سوءاستفاده از این تکنولوژی در حال کمک به افراد بگردیم.
فرنولوژی: یک علم قدیمی و منسوخ
فرنولوژی مانند این است که تصور کنید با بلند کردن دمبل، می‌توانید عضلات دوسر بازوی خود را بزرگتر کنید. طرفداران این علم باور داشتند که هر چه از یک عملکرد روان‌شناختی خاص بیشتر استفاده کنید، ناحیه‌های مغزی مسئول آن کارکرد بزرگتر می‌شود – و این باعث بروز برجستگی‌های متناظر در جمجمه شما می‌شود.
فرانسیس گال و جوزف اسپورزایم بر این باور بودند که برخی از این عملکردها (مانند حافظه، عشق به فرزندان و غریزه کشتن) با حیوانات مشترک است، در حالی که برخی دیگر (مانند شوخ‌طبعی، توانایی شاعری و اخلاق) ویژگی‌های منحصر به فرد انسانی هستند.
فرنولوژی به عنوان یک ابزار برای توجیه نظام طبقاتی، استعمار، برده‌داری و برتری نژاد سفید در سراسر امپراتوری بریتانیا و پس از آن در ایالات متحده مورد استفاده قرار می‌گرفت. ملکه ویکتوریا از این روش برای تحلیل ویژگی‌های فرزندانش استفاده می‌کرد، اما ناپلئون بناپارت طرفدار این رویکرد نبود. وقتی گال در سال ۱۸۰۷ به پاریس نقل مکان کرد تا تئوری‌های فرنولوژی خود را جلب توجه کند، امپراتور فرانسوی اعلام کرد: “این داستانی خلاقانه است که ممکن است مردم را فریب دهد، اما در مقابل بررسی دقیق کالبدشناسان ایستادگی نمی‌کند”.
در دهه ۱۸۶۰، دیدگاه‌های جدیدی درباره مکان‌یابی عملکرد مغز مطرح شدند – با این حال، بسیاری از دانشمندان معتقد بودند که این نظریه‌ها باید از فرنولوژی جدا شوند. پل بروکا، کالبدشناس فرانسوی، ناحیه‌ای در نیم‌کره چپ کشف کرد که مسئول تولید گفتار است – این کشف در بخشی به لطف بیمار او، لویی ویکتور لِبورگن، که در سن ۳۰ سالگی توانایی گفتن هر چیزی را به جز سیلاب را از دست داده بود، انجام شد. امروزه، بیمار لِبورگن یکی از موارد مطالعه موردی مشهور در روانشناسی است و ناحیه بروکا در قشر پیشانی یکی از مهم‌ترین مناطق زبان در مغز است که نقش اساسی در تبدیل افکار ما به کلمات دارد.
به طور مشابه، نقشه ۵۲ ناحیه مجزا از قشر مخ که توسط کوربینیان بردمان، عصب‌شناس آلمانی، در سال ۱۹۰۹ منتشر شد، هنوز هم یک ابزار مهم در عصب‌شناسی مدرن است – و عصب‌شناسان امروزی همچنان برخی از همان سوالاتی را مطرح می‌کنند که پیشگامان این علم پرسیدند: آیا افکار، احساسات و رفتار ما حاصل عملکرد یک قسمت خاص از مغز است، یا مناطق خاصی از مغز مسئول این‌ها هستند؟
در تحقیقات عصب‌شناسی مدرن، از ابزارهای پیشرفته اسکن مغز مانند تصویربرداری رزونانس مغناطیسی کاربردی (fMRI) و تِمِث‌گرافی گسیل پوزیترون (PET) استفاده می‌شود که به محققان امکان می‌دهد با اندازه‌گیری تغییرات در جریان خون محلی که به تغییرات در فعالیت عصبی محلی مرتبط است، مغز را نقشه‌برداری کنند. این رویکرد به یافته‌های جان فولتون، فیزیولوژیست آمریکایی، که تقریباً یک قرن پیش به دست آمده، وابسته است. فولتون در حال درمان والتر کی، یک ملوان ۲۶ ساله که از سردرد و مشکلات بینایی رنج می‌برد، بود. هنگامی که بیمار پس از خروج از اتاق تاریک احساس می‌کرد که صدایی در پشت سر خود، روی قشر بینایی احساس می‌کند. این ضربان قوی‌تر فعالیت با سایر حس‌ها مانند بوی تنباکو یا وانیل، تکرار نمی‌شد.
در طول قرن بیستم، اولین مشاهده ارتباط بین جریان خون محلی مغزی و عملکرد مغز توسط عصب‌شناسانی همچون سیمور کتی آمریکایی و همکاران سوئدی او مورد بررسی قرار گرفت. کار پیشگامانه آنها زمینه‌ساز نقشه‌برداری مدرن مغز شد که توسط کارهای پیشگامانه BrainGate – یک واحد تحقیقاتی چند رشته‌ای که از دانشگاه براون در ایالت رود آیلند ایالات متحده خنثی شد – رهبری می‌شد.
این گیاه در نوع خودش نوش دارو است!
نخستین کارآزمایی بالینی
رابط‌های مغز-کامپیوتر نمونه اولیه (BCI) فعالیت مغز بیمار را ثبت و رمزگشایی می‌کنند و آن را به اقداماتی ترجمه می‌کنند که می‌تواند توسط یک نشانگر عصبی، اندام مصنوعی یا اسکلت بیرونیِ مجهز به نیروی محرکه انجام شود. هدف نهایی، دستیابی به ابزارهای بی‌سیم و غیرتهاجمی است که به بیماران برای برقراری ارتباط و حرکت دقیق در دنیای واقعی کمک کند. هوش مصنوعی برای رسیدن به این هدف حیاتی است و همین حالا برای کمک به سیستم‌های BCI در ایجاد حرکات حرکتی سریع و با کنترل دقیق به کار گرفته می‌شود.
در سال ۲۰۰۴، BrainGate اولین کارآزمایی بالینی را با استفاده از BCI برای توانمندسازی بیماران با سیستم‌های حرکتی مختل (از جمله آسیب‌های نخاعی، سکته‌های ساقه مغز، سندرم locked-in و دیستروفی عضلانی) برای کنترل نشانگر رایانه با افکارشان آغاز کرد.
بیمار MN، فردی که از ناحیه گردن چاقو خورده بود و از سال ۲۰۰۱ فلج کامل اندام‌هایش شده بود، اولین بیمار این کارآزمایی بود. پس از کاشت الکترودها توسط تیم دکتر لی هوچبرگ، متخصص اعصاب، بر روی ناحیه دست و بازوی قشر حرکتی اولیه بیمار، گزارش شد که بیمار MN توانست ایمیل‌ها را باز کند، با استفاده از برنامه‌ی نقاشی شکل بکشد و با استفاده از نشانگر، تلویزیون را کنترل کند. علاوه بر این، فعالیت مغز به دست مصنوعی و بازوی رباتیک بیمار متصل شد و امکان انجام اعمال ابتدایی مانند گرفتن و حمل یک شی را فراهم کرد. نکته‌ی قابل توجه این است که این کارها در حالی انجام می‌شد که بیمار مشغول صحبت بود، که نشان می‌دهد حتی نیازی به تمرکز کامل بیمار هم نداشتند.
پس از آن، بیماران فلج اندام‌های دیگر نیز از رابط‌های BCI متصل به بازوهای رباتیک چند مفصلی برای برداشتن و نوشیدن از فنجان استفاده کردند. در سال ۲۰۱۵، بیماری با سندرم locked-in پس از پنج سال از کاشت دستگاه، توانست از صفحه‌کلید مبتنی بر اشاره و کلیک استفاده کند. پیشرفت الگوریتم‌های رمزگشایی باعث بهبود کنترل نشانگر شد، به گونه‌ای که بیماران از تایپ ۲۴ کاراکتر در دقیقه در سال ۲۰۱۵ به ۳۹ کاراکتر در دقیقه در دو سال بعد رسیدند.
همچنین در سال ۲۰۱۷، کارآزمایی‌های بالینی BrainGate اولین شواهدی را ارائه داد که نشان می‌داد BCI می‌تواند به بیماران در بازگرداندن حرکت اندام‌های خود با دور زدن قسمت آسیب‌دیده نخاع کمک کند. یک بیمار مبتلا به آسیب نخاعی گردنی بالا توانست هشت سال پس از مصدومیت به فنجان برسد و آن را بگیرد.
سپس در سال ۲۰۲۱، تیم Braingate گزارش دادند که بیماران فلج اندام‌های دیگر اکنون از یک سیستم بی‌سیم در خانه‌های خود برای کنترل تبلت استفاده می‌کنند – قدم مهمی به سوی آینده‌ای که در آن دستگاه‌های BCI می‌توانند به افراد برای حرکت و برقراری ارتباط خارج از محدودیت‌های بیمارستان یا آزمایشگاه کمک کنند. علاوه بر این، محققان پیش‌بینی کرده‌اند که در تلاش برای در دسترس قرار دادن چنین دستگاه‌هایی برای عموم مردم، شاهد «پیشرفت‌های قابل توجه و تغییر الگو در پردازش سیگنال‌های عصبی، الگوریتم‌های رمزگشایی و چارچوب‌های کنترل» خواهیم بود.
فراتر از موفقیت‌های Braingate، تیم دیگری به رهبری جراح مغز و اعصاب آمریکایی، ادوارد چانگ، به تازگی از استفاده از الکترودهای کاشته‌شده جراحی الکتروکورتیکوگرافی برای ایجاد یک «آواتار دیجیتال» که می‌تواند پیام بیمار فلج را منتقل کند، خبر داده است. با کمک هوش مصنوعی، BCI حرکات عضلانی مرتبط با گفتاری را رمزگشایی کرد که بیماران در ذهن خود داشتند (به جای رمزگشایی محتوای معنایی واقعی).
الگوهای فعالیت ناشی از ناحیه خاص مغز که برای گفتار حیاتی است، تمرکز اصلی این نوع BCI است. یکی از متخصصانی که در این تحقیق مشارکت نداشته به گاردین گفت: «این یک جهش قابل توجه نسبت به نتایج قبلی است. ما در یک نقطه عطف قرار داریم».
عصر جدیدی از فناوری خواندن ذهن
فعالیت مغز مدت‌هاست که توسط روش‌های تصویربرداری غیرتهاجمی مانند fMRI و الکتروانسفالوگرافی (EEG) ثبت می‌شود. اما این فعالیت که در وهله‌ی اول به عنوان ابزاری برای تشخیص و پایش در نظر گرفته می‌شد، اکنون به عنصری کلیدی در جدیدترین ابزارهای ارتباط عصبی و پروتز تبدیل شده است.
یک نقطه عطف در سال ۲۰۱۲ رقم خورد، زمانی که تیمی به رهبری متخصص مغز و اعصاب کانادایی، آدریان اوون، برای برقراری ارتباط با افرادی که از اختلالات هوشیاری رنج می‌بردند، از تصویربرداری عصبی استفاده کرد. این بیماران علی‌رغم عدم واکنش رفتاری و سطح پایین هوشیاری، تنها با استفاده از ذهن خود قادر به پاسخ دادن به سوالات «بله» یا «خیر» شدند. برای بیمارانی که قادر به برقراری ارتباط از طریق حرکات صورت یا چشم (روشی که سال‌ها برای بیماران “locked-in” در دسترس بود) نبودند، این پیشرفتی بسیار امیدوارکننده به شمار می‌رفت.
اکنون، یک دهه بعد، تحقیقات آزمایشگاه هوش (HuthLab) در دانشگاه تگزاس نشان‌دهنده‌ی یک تغییر الگویی در تکامل سیستم‌های تصویربرداری عصبی تسهیل‌کننده‌ی ارتباط است.
در مرحله‌ی اول این مطالعه، شرکت‌کنندگان در اسکنر fMRI قرار گرفتند و فعالیت مغز آنها در حالی که به ۱۶ ساعت پادکست گوش می‌دادند، ثبت شد (مجموعه داده‌ی آموزش مدل شامل ۸۲ داستان ۵ تا ۱۵ دقیقه‌ای از برنامه‌های رادیویی Moth Radio Hour و Modern Love بود). سپس این داده‌های فعالیت مغز به بخش‌های صوتی که شرکت‌کنندگان گوش می‌دادند، مرتبط شد تا الگوهای فعالیت مغزی آنها را هنگام داشتن محتوای معنایی خاص در ذهن ترسیم کند.
در مرحله بعد، همین شرکت‌کنندگان در معرض قطعات صوتی جدیدی قرار گرفتند که هرگز نشنیده بودند، یا از آنها خواسته شد داستانی را تصور کنند. سپس کدگشا بر روی این مجموعه‌ی جدید از داده‌های فعالیت مغز اعمال شد تا داستان‌هایی را که شرکت‌کنندگان به آنها گوش می‌دادند یا تصور می‌کردند، بازسازی کند – که نتایج قابل توجهی به همراه داشت. برای مثال، زمانی که صدای زیر برای یک بیمار پخش شد:
هنوز گواهینامه رانندگی ندارم و درست زمانی که نیاز داشتم بیرون پریدم، و او گفت: خب، چرا به خانه‌ی من بر نمی‌گردی تا تو را برسانم؟ من گفتم باشه.
کدگشا آن را به شرح زیر بازسازی کرد:
او آماده نیست – او حتی شروع به یادگیری رانندگی نکرده است، با این حال مجبور شدم او را از ماشین بیرون بیاورم. گفتم: حالا او را به خانه می بریم و او موافقت کرد.
خواب رفتگی پاها و کمبود ویتامین چه ارتباطی باهم دارد؟!
رابط مغز و کامپیوتر: از درمان تا خواندن ذهن
شرکت‌های مطرحی مانند Neuralink متعلق به ایلان ماسک در حال توسعه رابط‌های مغزوکامپیوتر هستند. این رابط‌ها در ابتدا برای کمک به بیماران مبتلا به بیماری‌های عصبی ساخته می‌شوند اما هدف نهایی آنطور که ماسک می‌گوید کنترل گوشی و رایانه تنها با فکر کردن است.
دستگاه‌های تصویربرداری مغزی تجارتی هم به بازار عرضه شده‌اند. برای مثال هدست Kernel Flow با استفاده از فناوری fNRIS فعالیت مغز را کنترل می‌کند. شرکت Emotiv نیز هدفون‌هایی با فناوری EEG ساخته که سطح تمرکز، توجه و استرس را اندازه‌گیری می‌کند تا بهره‌وری کاری را بالا ببرد.
پژوهش‌های اخیر دانشمندان و ادعاهای افرادی مثل ماسک نشان می‌دهد عصر تازه‌ای از رابط‌های مغز و کامپیوتر در حال آغاز است. این فناوری با تمام توانایی‌های بالقوه برای کمک به نسل‌های آینده، خطرات جدی هم به همراه دارد و باید با احتیاط و احترام فراوان با آن برخورد کرد.
