التحايل على القيود
تمامًا كما حلم الإغريق القدماء بالطيران ، نحلم اليوم بالجمع بين الدماغ والجهاز من أجل مكافحة المشكلة المزعجة المتمثلة في الوفيات البشرية. هل يمكن للعقل أن يتصل مباشرة بالذكاء الاصطناعي ، والروبوتات ، والعقول الأخرى من خلال
الواجهة العصبية (BCI) للتغلب على
قيودنا البشرية؟
على مدى الخمسين عامًا الماضية ، حقق باحثون من مختبرات وشركات جامعية حول العالم تقدمًا مثيرًا للإعجاب نحو هذا المستقبل. في الآونة الأخيرة ، أعلن رواد الأعمال الناجحون ، مثل
Elon Musk (
Neuralink ) و Brian Johnson (
Kernel ) ، عن شركات جديدة هدفها توسيع القدرات البشرية من خلال الجمع بين الدماغ والكمبيوتر.
ما مدى قربنا من دمج دماغنا بالآلات بنجاح؟ وماذا يمكن أن تكون العواقب؟
البداية: إعادة التأهيل والشفاء
يعد Eb Fetz ، الباحث في
مركز الهندسة العصبية الحسية (CSNE) ، أحد الرواد في توصيل الأجهزة بالدماغ. في عام 1969 ، قبل ظهور أجهزة الكمبيوتر الشخصية الأولى ، أظهر أن القرود يمكنها
استخدام إشارات دماغها للتحكم في إبرة تتحرك عبر القرص.
يهدف معظم العمل الحالي على BCI إلى تحسين نوعية حياة الأشخاص المصابين بالشلل أو أولئك الذين يعانون من إعاقات حركية خطيرة. ربما سمعت عنهم في الأخبار: يستخدم باحثو جامعة بيتسبرغ الإشارات المسجلة داخل الدماغ
للسيطرة على الذراع الروبوتية . يمكن لباحثي ستانفورد استخلاص الرغبة في نقل المرضى المشلولين من إشارات الدماغ ، مما يسمح لهم
باستخدام الجهاز اللوحي لاسلكيًا.
وبالمثل ، يمكن إرسال بعض الأحاسيس الافتراضية المحدودة إلى الدماغ باستخدام تيار كهربائي
داخل أو
على سطح الدماغ.
ماذا عن مشاعرنا الرئيسية - البصر والسمع؟
تم إصدار الإصدارات الأولى من العيون الإلكترونية للأشخاص الذين يعانون من ضعف بصري حاد تجاريًا ،
وتخضع الإصدارات المحسنة
للتجارب السريرية . من ناحية أخرى ، أصبحت غرسات السمع واحدة من أكثر الغرسات الإلكترونية نجاحًا وأكثرها شيوعًا - حيث يستخدمها أكثر من
300000 شخص حول العالم .
يمكن لواجهة الدماغ إلى الكمبيوتر ثنائية الاتجاه (BBCI) تسجيل الإشارات من الدماغ وإرسال المعلومات إلى الدماغ من خلال التحفيز. مركز الهندسة العصبية الحركية (CSNE) ، CC BY-NDأكثر BCIs تعقيدًا هي BCIs "ثنائية الاتجاه" (BBCIs) ، والتي يمكنها استقبال إشارات من الجهاز العصبي وإرسالها إليها. في مركزنا ، ندرس BBCI كأداة إعادة تأهيل جديدة جذريًا لعلاج السكتة الدماغية وإصابة الحبل الشوكي. لقد أظهرنا أنه يمكن استخدام BBCI لتقوية الروابط
بين منطقتين من الدماغ أو
بين الدماغ والحبل الشوكي وإعادة توجيه المعلومات حول منطقة الضرر لإعادة
تنشيط طرف مشلول .
بالنظر إلى كل هذه النجاحات ، قد تعتقد أن الواجهة العصبية ستصبح أداة المستهلك التالية.
لا يزال في البداية
لكن نظرة فاحصة على BCI تُظهر أننا ما زلنا لم نذهب بعيدًا: عندما تتحكم BCI في الحركات ، فإنها تكون أبطأ بكثير وأقل دقة وأقل تعقيدًا من تلك التي يفعلها الأشخاص العاديون بسهولة بأطرافهم. تتمتع عيون Bionic بدقة منخفضة جدًا ، ويمكن للغرسات السمعية نقل معلومات الكلام إلكترونيًا ، ولكنها تشوه الموسيقى. ولكي تعمل جميع هذه التقنيات ، يجب أن يتم زرع الأقطاب الكهربائية جراحيًا - وهو احتمال لم يقبله معظم الناس حتى الآن.
ومع ذلك ، ليست كل BCIs غازية. توجد BCIs غير الغازية التي لا تتطلب جراحة. عادة ما تستند إلى تسجيلات كهربائية
(EEG ) من فروة الرأس وتستخدم لإثبات السيطرة على
المؤشرات والكراسي المتحركة والأذرع الروبوتية والمركبات الجوية بدون طيار والروبوتات البشرية وحتى التواصل
بين الدماغ والدماغ .
يتم اختبار شبكة تخطيط كهربية القلب للكشف عن التغيرات الكهربائية على سطح الدماغ لمعرفة الخصائص الكهربائية. مركز الهندسة العصبية الحركية ، CC BY-NDلكن كل هذه النجاحات كانت في المختبر ، حيث كانت الغرف هادئة ، ولم يتم تشتيت الموضوعات ، والعمليات التحضيرية طويلة ومنهجية ، وتستمر التجارب طويلة بما يكفي لإظهار مفهوم عملي. من الصعب جدًا جعل هذه الأنظمة سريعة ودائمة من أجل استخدامها في العالم الحقيقي في الممارسة العملية.
حتى مع وجود أقطاب كهربائية مزروعة ، تنشأ مشكلة عند محاولة قراءة الأفكار - بسبب البنية الدماغية المدروسة بشكل سيئ. نحن نعلم أن كل خلية عصبية وآلاف جيرانها يشكلون شبكة
كبيرة لا يمكن تصورها وتتغير باستمرار . ماذا يعني هذا لمهندسي الأعصاب؟
تخيل أنك تحاول فهم محادثة بين مجموعة كبيرة من الأصدقاء حول موضوع معقد ، ولكن يسمح لك فقط بالاستماع إلى شخص واحد. ربما يمكنك تقريبًا معرفة ما هو على المحك ، لكنك بالتأكيد لن تعرف كل التفاصيل والفروق الدقيقة. وتتيح لنا أفضل غرساتنا الاستماع إلى عدة مناطق صغيرة من الدماغ في وقت واحد ، حتى نتمكن من القيام ببعض الأشياء المثيرة للإعجاب ، لكننا لا نفهم "المحادثة" بأكملها.
هناك أيضًا ما نعتبره حاجزًا لغويًا. تتواصل الخلايا العصبية مع بعضها البعض من خلال التفاعل المعقد للإشارات الكهربائية والتفاعلات الكيميائية. يمكن تفسير هذه اللغة الكهروكيميائية الطبيعية باستخدام الدوائر الكهربائية ، ولكنها ليست سهلة. وبالمثل ، عندما نرسل الإشارات إلى الدماغ من خلال التحفيز الكهربائي ، فإنها تبدو مع "لهجة" كهربائية قوية. وهذا
يجعل من الصعب على الخلايا العصبية فهم ما يحاول التحفيز أن ينقله في سياق كل النشاط العصبي الحالي.
أخيرا ، هناك مشكلة الضرر. أنسجة الدماغ ناعمة ورقيقة ، في حين أن معظم موادنا الموصلة للكهرباء - الأسلاك التي تتصل بأنسجة المخ - قاسية جدًا. السبب الذي يجعل الإلكترونيات المزروعة غالبًا ما يسبب
ندوبًا واستجابات مناعية ، وتفقد الغرسات فعاليتها بمرور الوقت. يمكن
للألياف والمصفوفات المرنة
والمتوافقة حيوياً أن تحل المشكلة في نهاية المطاف.
كوادابتيشن
على الرغم من كل هذه المشاكل ، نحن متفائلون بشأن مستقبلنا الإلكتروني. لا يجب أن تكون BCI مثالية. الدماغ قادر
على التكيف بشكل مدهش وقادر
على تعلم كيفية استخدام BCI بنفس الطريقة التي نتعلم بها مهارات جديدة ، مثل قيادة السيارة أو استخدام واجهة شاشة اللمس. وبالمثل ، يمكن للدماغ أن يتعلم تفسير أنواع جديدة من المعلومات الحسية ، حتى إذا تم
استخدامها بشكل غير جراحي ، على سبيل المثال ، باستخدام النبضات الكهرومغناطيسية.
نحن نعتقد أن BCI "ثنائي التكيف" ثنائي الاتجاه ، حيث يتعلم الإلكترونيات مع الدماغ ويوصل المعلومات إليه في عملية التعلم ، قد يكون خطوة ضرورية في إنشاء واجهة عصبية كاملة. إن إنشاء مثل هذه BCI المتكيفة ثنائية الاتجاه هو هدف مركزنا.
يسعدنا أيضًا أن نرى
التطورات الحديثة
في علاج أمراض مثل مرض السكري باستخدام "العلاج الكهربائي" - غرسات صغيرة تجريبية تعالج المرض بدون أدوية ، وترسل الأوامر مباشرة إلى الأعضاء الداخلية.
اكتشف الباحثون طرقًا جديدة للتغلب على حاجز اللغة الكهروكيميائية. على سبيل المثال ، قد يكون
حقن "الرباط العصبي" طريقة جيدة لزيادة النمو العصبي حول الأقطاب الكهربائية المزروعة بدلاً من رفضها.
يمكن أيضًا لمسابير الأسلاك النانوية المرنة ،
والقواعد العصبية المرنة ، وواجهات الكربون الزجاجية أن تسمح لأجهزة الكمبيوتر البيولوجية والتكنولوجية بالتعايش بنجاح في أجسامنا في المستقبل.
من المساعدة إلى التحسين
أعلنت شركة Ilona Mask الجديدة - Neuralink عن
الهدف النهائي - تحسين الأشخاص بمساعدة BCI ، لإعطاء عقولنا السبق في السباق المستمر بين الذكاء البشري والذكاء الاصطناعي. إنه يأمل أنه مع القدرة على الاتصال بالآلات ، سيحسن دماغ الإنسان قدراته الخاصة - وربما يسمح لنا بتجنب المستقبل عندما تفوق الذكاء الاصطناعي القدرات البشرية. قد تبدو هذه الرؤية ، بالطبع ، بعيدة أو غير عادية ، لكن لا ينبغي لنا رفضها لهذا السبب فقط. بعد كل شيء ، كانت السيارات ذاتية القيادة خيالًا علميًا منذ عقد ونصف - والآن ملأت طرقنا.
يمكن دراسة BCI بأبعاد مختلفة: ما إذا كان يتفاعل مع الجهاز العصبي المحيطي (العصب) أو الجهاز العصبي المركزي (الدماغ) ، سواء كان غازيا أو غير جراحي ، وما إذا كان يساعد على استعادة الوظيفة المفقودة أو يحسن القدرات. جيمس وو. مقتبس من ساكورامبو ، CC BY-SAنظرًا لأن واجهات الدماغ والكمبيوتر تتجاوز استعادة وظائف الأشخاص ذوي الإعاقة وتوسيع قدرات الأشخاص القادرين على العمل ، فإننا بحاجة إلى أن نكون على دراية بعدد من القضايا المتعلقة بالموافقة والخصوصية والهوية والمساواة. في مركزنا ، يعمل
فريق من الفلاسفة والأطباء والمهندسين بنشاط لحل مشاكل العدالة الأخلاقية والمعنوية والاجتماعية ويقدم توصيات أخلاقية عصبية قبل دخولهم حياتنا.
يمكن أن يكون توصيل دماغنا مباشرة بالآلة امتدادًا طبيعيًا لكيفية توسيع الناس لقدراتهم على مر القرون ، من استخدام العجلات للتغلب على قيود السفر لدينا ، إلى العلامات على أقراص الطين والورق ، لتوسيع ذاكرتنا. مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية وسماعات الواقع الافتراضي الآن ، فإن BCI ، عندما تدخل أخيرًا إلى السوق الاستهلاكية ، ستكون مثيرة ومخيبة للآمال ومحفوفة بالمخاطر وواعدة في نفس الوقت.
