از سرکار برمی‌گردید روی مبل دراز کشیده و آهنگ مورد علاقه‌ی خود را پخش می‌کنید. بدون این که از جای‌تان حرکت کنید، زیر غذا را روشن کرده، مکالمه‌ای تلفنی با دوست‌تان برقرار می‌کنید. درواقع، شما همه‌ی این کارها را بدون گفتن یک کلمه یا فشار دادن دکمه‌ای خاص انجام می‌دهید. آیا کسی می‌تواند بدون وجود رابط‌ها و اتصالات مغزی این کارها را انجام دهد؟ این که آن‌چه در مغزمان می‌گذرد را در دنیای واقعی پیاده کنیم یک فانتزی به نظر می‌رسد، اما افرادی هستند که می‌خواهند این فانتزی را به یک واقعیت تبدیل کنند.
در سال ۲۰۱۷، مدیرعامل دو شرکت SpaceX و Tesla، ایلان ماسک (Elon Musk)، استارت پروژه‌ی جدیدی به نام نورالینک (Neuralink) را اعلام نمود. هدف این پروژه، ساخت یک تراشه‌ی کامپیوتری کوچک و قابل کاشت در بدن با پهنای باند بالا می‌باشد که وظیفه‌ی آن، آنلاین نگه داشتن مداوم کاربر و قابلیت برقراری ارتباط به صورت بی‌سیم با تمام ابزارهای دیگر مبتنی بر تراشه می‌باشد. قسمت حافظه‌ی تراشه این توانایی را به ما می‌دهد که با دوستانمان مکالمه‌ی ذهنی داشته باشیم، خاطرات را مانند ویدئوهایی که در گوشی‌های هوشمند مشاهده می‌کنیم، ببینیم و به اشتراک بگذاریم و هر چیزی که می‌خواهیم بدانیم را به سادگی و با فراخواندن از قسمت اطلاعاتی به دست بیاوریم (سریال آینه‌ی سیاه نیز در فصل اول خود به این ایده پرداخته بود).
در همین راستا، اوایل همین سال آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته‌ی دفاعی (دارپا) در مورد برنامه‌هایی برای پیشرفت فناوری مغزی‌رایانه‌ای صحبت کرده بود که بتواند با استفاده از آن‌ها توانایی‌های پرسنل ارتش را افزایش دهد.
طی مطالعات اخیر، در یکی از تحقیقات روشی برای آزمایش کردن یک ابزار جدید پیشنهاد شده است: “پهپادهایی چندمنظوره که توسط فردی در یک محیط واقعیت مجازی کنترل شده و در ادامه، از طریق ارسال بازخوردهایی حسی به فرد کنترل‌کننده، او را از موقعیت خود در محیط مطلع می‌سازند”. به عبارت دیگر، روزی پهپادهایی را خواهیم دید که سربازان از طریق ذهن خود آن‌ها را کنترل می‌کنند.
تا این‌جای قضیه بسیار جالب به نظر می‌رسد، اما آیا این کار ممکن است؟ نسخه‌های اولیه دستگاه‌های مغزی‌رایانه‌ای برای کنترل کردن اعضای مصنوعی در افراد دارای معلولیت‌های خاص کاربرد داشته است اما آیا این فناوری می‌تواند چنان جهش بزرگی انجام دهد که کاربرد روزانه پیدا کند؟
تفکر گروهی
رابط مغزی‌رایانه‌ای ابزاری است که به کمک الکترودها توانایی خواندن ایمپالس‌های آمده از سمت نورون‌های مغزی و فرستادن اطلاعات به کاربر از طریق تحریک گروهی از نورون‌ها را دارد. هدف دیگر پروژه‌ی نورالینک، ایجاد ارتباطی مستقیم بین تمام ۸۶ میلیارد نورون مغزی است. کمپانی تحقیقاتی برای این قسمت پروژه از محققان جداگانه‌ای کمک خواهد گرفت. اطلاعات جزئی‌تر در این مورد که نورالینک دقیقاً چگونه این کار را انجام خواهد داد، هنوز در هاله‌ای از ابهام قرار دارد. دکتر داوید والریانی (Davide Valeriani) که تحقیقاتش در زمینه‌ی ارتباطات مغزی‌رایانه‌ای است، در این باره می‌گوید: «هم‌چنان در حال جست‌وجوی اطلاعات بیشتری در این زمینه هستم. کمپانی ماسک راجع به این ابتکار جالب صحبت‌هایی کرده، اما مدت‌زمان زیادی است که دیگر اطلاعاتی در این مورد بیرون نداده است.»
والریانی روی قسمتی از رابط مغزی‌رایانه‌ای کار می‌کند که ممکن است شما آشنایی بیشتری با آن داشته باشید: کلاه‌های ثبت نوار مغزی (EEG) که کلاه‌هایی بدفرم با تعداد زیادی الکترود و سیم روی خود هستند. والریانی توضیح می‌دهد: «شما می‌توانید این فناوری را سیستمی در نظر بگیرید که قسمت اصلی آن را در کوله‌پشتی خود گذاشته‌اید و الکترود‌هایش به کلاه یا چیزی که روی سرتان می‌گذارید متصل شده‌اند.»
راه‌اندازی کل این سیستم نیاز به یک و نیم آموزش دارد. البته کسی در این‌حا آموزش نمی‌بیند، بلکه این خود دستگاه است که باید ارتباط الگوهای مغزی انسان با افکار مختلف او را یاد بگیرد. والریانی از این نوارهای مغزی برای کارهایی که نیازمند تصمیم‌گیری‌های گروهی هستند، استفاده می‌کند.
در یکی از آزمایش‌های انجام شده در سال ۲۰۱۷، تیم او از گروهی از افراد خواست که این کلاه را بپوشند و به تصاویری از پنگوئن‌ها نگاه کرده و تنها خرس قطبی موجود در تصاویر را پیدا کنند. الکترودهای روی دستگاه نوار مغزی سیگنال‌های مغزی را آشکار ساختند و یک رایانه هم تمام پاسخ‌ها را جمع‌آوری و بایگانی کرد. رایانه هم هم بدین صورت برنامه‌ریزی شده بود که میزان آرامش و آسودگی خیال هر شخص را حین پاسخ دادن به هر تصویر، و زمانی‌که خرس را پیدا می‌کردند یا نمی‌کردند، بررسی کند.
چالش‌های پیش رو
چالش‌های پیش روجایگزین این روش اتصال مستقیم الکترودها به سر می‌باشد؛ کاری که متیو نگل (Matthew Nagle) در سال ۲۰۰۴ انجام داد. رابط‌های مغزی‌رایانه‌ای قابل کاشت در بدن، بیشتر برای افراد با ناتوانی‌های جسمانی می‌تواند کاربرد داشته باشد، چرا که به قدری موجب بالا رفتن توانایی‌های حرکتی فرد می‌شود که ارزش عمل جراحی و خطراتش را دارد. نگل توانست برای یک فرد کوادروپلژیک (دچار فلجی هر چهار اندام) با استفاده از این فناوری و به کمک رایانه، توانایی کنترل نشانگر موس روی صفحه‌ی نمایش‌گر، کنترل کردن تلویزیون و فرستادن ایمیل را فقط از طریق ذهن و فکر کردن بدهد.
سال قبل محققان به فکر ارتقای این نسخه‌ی کاشت شده برای افراد معلول افتادند. آن‌ها در این پروژه خواستار ایجاد توانایی تایپ کردن ۸ کلمه در هر دقیقه شدند که قرار بود تنها از طریق ذهن انجام شود. متأسفانه این ایده نیازمند سیستمی با حدود ۱۰۰ الکترود و یک مجموعه‌ی ضخیم از کابل‌ها و سیم‌ها بود که باید مستقیماً به قسمت بالای جمجمه متصل می‌شدند که خطر عفونت و التهاب را در بر داشت و تقریباً کاری خارج از محدوده‌ی توانایی بود.
پروفسور توماس اشتیگلیتز (Thomas Stieglitz) که وظیفه‌ی تحقیق و بررسی در زمینه‌ی استفاده از رابط‌های مغزی‌رایانه‌ای برای فعالیت‌های پزشکی را دارد، گفت: «این یکی از مشکلات اصلی در این زمینه است. به علاوه، این رابط‌ها برای کاشته شدن در جمجمه درشت بوده و سبب تورم آن می‌شوند.» گسترش این رابط‌های مغزی نیازمند میلیون‌ها و میلیاردها الکترود هست که مسلماً این الکترودها جدا از رابط‌هایشان نخواهند بود.
در دانشگاه فرایبورگ آلمان، تیم تحقیقاتی اشتیگلیتز در حال تلاش برای ساختن نوعی ایمپلنت مغزی است که بتواند سیگنال‌های مغزی مربوط به تشنج صرعی را سرکوب کند که قدمی بزرگ برای فناوری رابط مغزی‌رایانه‌ای بوده و کاربردی‌تر است. او می‌گوید: «رویای ما این است که این ایمپلنت برنامه‌ای داشته باشد که اعلام کند ۶ ثانیه‌ی بعد یک حمله تشنجی قرار است اتفاق بیفتد و من بدانم که باید فلان قسمت از مغز را تحریک کنم تا مانع از بروز این تشنج شود.»
او متذکر شد که یک محرک نورونی طراحی شده توسط شرکت نوروپیس (NeuroPace)، به عنوان یک محصول پزشکی برای این هدف ساخته شده است. از سوی دیگر، شرکت نورولوپ یک ایمپلنت مخصوص فشار خون که وظیفه‌ی تحریک عصب واگ را دارد تولید کرده تا هر لحظه اطلاعاتی را در مورد فشار خون به مغز بفرستد. این ایمپلنت سیگنال‌هایی به مغز می‌فرستد که در مورد بالا بودن فشار خون خبر می‌دهد. در نتیجه‌ی این سیگنال، مکانیسم تنظیمی بارورفلکس (baroreflex) به راه می‌افتاد. بارورفلکس نیز می‌تواند در ادامه با اعمال تغییراتی روی عضلات قلب و جداره‌ی عروق، فشار خون را کاهش دهد.
هم‌زمان با این قضایا، اشتیگلیتز و همکارانش با یک سری چالش‌های مهندسی روبه‌رو هستند، که در صورتی که بخواهند از این فناوری برای درمان صرع یا ایجاد مکالمات ذهنی با دوستان استفاده کنند، باید به نحوی بتوانند آن‌ها را برطرف سازند. او می‌گوید: «چالش اصلی که روبه‌روی ما قرار دارد این است که بتوانیم سیستمی را طراحی کنیم که تا پایان عمر با بدن انسان در ارتباط باشد.»
این بدین معنا است که محققان باید راهی برای خاموش و روشن کردن ایمپلنت به صورت بی‌سیم، و بدون نیاز به خارج کردن باتری جهت شارژ آن، پیدا کنند. آن هم به صورتی که مطمئن باشند طی این عمل عصب آن ناحیه که با مایعات بدن در ارتباط است آسیبی نخواهد دید. طبق گفته‌های اشتیگلیتز، مشکل بعدی این است که ایمپلنت تولید شده باید بسیار نرم بوده و جنس آن همانند بافت عصبی باشد، اما این امر برای جراحان مانند این است که بخواهند یک عروس دریایی را درون بدن یک شخص جاسازی کنند!
علاوه بر مشکلات عملی، تعداد زیادی موانع اخلاقی برای این ایمپلنت‌ها وجود دارد. دارپا عمل جراحی و ایمپلنت‌گذاری را در بدن سربازان سالم، پرخطر می‌داند. با این وجود، والریانی معتقد است که شاید بهتر باشد روی تراشه‌های غیرکاشتنی بیشتر سرمایه‌گذاری شود، که ارزان‌تر هم هستند. ولی او تاکید کرده است که تراشه‌های خارج از جمجمه نمی‌توانند تمام اطلاعات جزئی را که برای رابط مغزی‌رایانه‌ای مورد نیاز هست، ارسال کند. الکترودهای خارج جمجمه‌ای تنها به عصب‌شناسان این اجازه را می‌دهند که یک آگاهی کلی در رابطه با این که کدام نواحی از مغز در حال فعالیت هستند، داشته باشند. دریافت و خواندن سیگنال تنها از یک نورون نیازمند رفتن به داخل مغز می‌باشد و این به معنای یک جراحی بزرگ است.
غبار نورونی
پنج سال پیش تیمی در دانشگاه کالیفرنیا برای نخستین بار مفهوم غبار نورونی (neural dust) را توضیح داد. امروزه دو نفر از ابداع‌کنندگان آن به نام خوزه کارمنا (Jose Carmena) و مایکل ماهاربیز (Michael Maharbiz) در حال احداث یک شرکت مبتنی بر نوروتکنولوژی هستند و می‌خواهند ایمپلنت‌هایی را بسازند که بدون نیاز به عمل جراحی و به صورت سرپایی وارد بدن شوند؛ درست مانند خالکوبی.
استفاده از تراشه‌هایی در اندازه‌ی دانه شن در موش‌های صحرایی نشان داد که آن‌ها می‌توانند نورون‌ها را تحریک یا متوقف کنند. این تراشه‌های شنی (غبار نورونی) آینده‌ای را برایمان ترسیم کرده‌اند که می‌توان در آن از طریق وارد ساختن تعداد زیادی از غبارهای نورونی به بدن، برگه‌های سلامتی افراد را از طریق داده‌های ورزشی پیگیری کرده و تمام مشکلات مانند مشکلات قلبی و آسم را با ایجاد تغییر در نورون‌های مرتبط حل کرد. این محصول بی‌سیم و بدون باتری خواهد بود و پتانسیل این را خواهد داشت که از طریق کابل‌های رابط بتواند کار کند. مشکل عمر مفید هم از این طریق حل می‌شود.
اما چگونه این ایمپلنت‌ها بدون باز کردن جمجمه وارد مغز می‌شوند؟ یکی از نظریه‌ها این است که تا جایی منتظر بمانیم که این فناوری به گونه‌ای پیشرفت کند که تراشه‌ها از طریق تزریق وارد مایع مغزی نخاعی شوند. دارپا هم‌چنین ایده‌ای برای ارتش در نظر دارد. در واقع آخرین اطلاعات در دسترس از دارپا در مورد ابزاری است که در اندازه‌ی نانو بوده و می‌تواند از طریق خوراکی، تزریقی و یا استنشاقی به مغز برسد.
ماهاربیز مطرح می‌کند که آیا ابزاری به این کوچکی اصلا می‌تواند کارایی داشته باشند یا خیر. در واقع این غبارها می‌توانند از طریق شاخه‌های عصبی موجود در اندام‌ها و بافت‌ها به مغز برسند؛ درست همانند عملکردی که نوروپیس در تنظیم فشار خون داشت.
ماهاربیز اذعان داشت: «مکان‌های دیگری نیز در دستگاه عصبی برای قراردادن این تراشه‌ها وجود دارند. شاید پهنای باند در این مکان‌ها به اندازه‌ی هزاران کانال موجود در ناحیه‌ی قشری نباشد، اما اگر کارهایی که از طریق تحریک این نورون‌های جانبی می‌توان انجام داد (مانند تقویت توانایی‌های شناختی) را بدانید، شگفت‌زده خواهید شد.»
به نظر می‌رسد که غبار نورونی بهترین راه‌حل برای کسانی است که از شکافته شدن جمجمه ترس دارند.
اما آیا این غبارها می‌توانند دستگاه رویایی ایلان ماسک را بسازد؟ آیا ما می‌توانیم یک سیستم کامل مغزی (نه مغزی‌رایانه‌ای) متشکل از میلیون‌ها غبار نورونی تصور کنیم؟ زمان به تمام این سؤالات پاسخ خواهد داد.
