فناوری خوانش مغز ، ابزاری که می‌تواند فکر شمارا بخواند

فناوری این اجازه را به ما می‌دهد که مغز و افکارمان را به شکل دیجیتال و قابل اشتراک‌گذاری تبدیل کنیم. رابط مغز و رایانه این امکان را فراهم می‌کند که مغزمان را به‌صورت محدود به رایانه متصل کنیم، اما برخی از شرکت‌ها همچون فیسبوک و دیگر استارتاپ‌ها در تلاشند تا این را تبدیل به کاری عادی کنند.

اگر شما هم نگران هستید که این فناوری بتواند مغز ، ترس‌ها و رازهای شما را بخواند و آن را در دسترس دیگران قرار دهد، دست نگه‌دارید، جای نگرانی نیست، حداقل فعلا!

رابط‌های مغز و رایانه (Brain computer interfaces – BCI) هنوز آن‌قدر پیشرفته نشده‌اند که بتوانند اطلاعات جزیی از مغز شما استخراج کنند.توانایی این فناوری در حال حاضر این است که تشخیص دهند شما کدام عضله خود را می‌خواهید تکان دهید یا از نظر عاطفی چه وضعیتی دارید. اما همان‌طور که می‌دانید رشد فناوری باعث می‌شود روش‌ها و الگوریتم‌های هوش مصنوعی پیچیده‌تر شوند و سخت‌افزارها قدرتمندتر، بنابراین شاید رسیدن به دقت بالاتر چندان هم دور نباشد.

در حال حاضر دو روش برای برقراری این اتصال بین مغز و رایانه وجود دارد. روش تهاجمی (به روش‌هایی گفته می‌شود که در آن بخشی از بدن مورد جراحی قرار می‌گیرد) و غیرتهاجمی.

روش غیرتهاجمی سیگنال‌های مغزی را از روی پوست مغز می‌خوانند. به‌طور معمول از حسگر‌های EEG استفاده می‌شود که توسط متخصصان مغز و اعصاب نیز برای خواندن تکانه‌های الکتریکی در تشخیص بیماری صرع مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش می‌توان اطلاعات یا همان سیگنال‌های الکتریکی را از طریق تحریک الکترومغناطیسی از رایانه به مغز منتقل کنند که البته این کار هنوز در اولیه‌ترین مراحل تحقیق است.

در روش تهاجمی اما اتصال مستقیمی بین مغز و الکترود برقرار می‌شود. از این روش تاکنون در افراد دارای معلولیت برای به‌کارگیری اعضای مصنوعی جایگزین اعضای از دست‌رفته استفاده شده است. مثلا حرکت دادن دست رباتیک یا به‌دست آوردن حس‌های از دست‌رفته همچون شنوایی یا بینایی با استفاده از حسگرهای الکترونیکی.

مغز انسان ۹۸ میلیارد نورون دارد

همان‌طور که حتما به‌نظر شما هم رسیده روش تهاجمی پرخطرتر است. جراحی همیشه پرخطر است به‌خصوص وقتی به بافت‌های مغز مربوط شود. پس با وجود این خطر بالقوه، چرا باید از چنین روشی استفاده شود و اصلا چرا استفاده از جراحی برای اتصال به مغز مطرح می‌شود؟ خب واضح است! مثل همیشه با یک بده‌بستان طرف هستیم، دسترسی مستقیم به قشر خاکستری مغز کار دریافت و رمزگشایی سیگنال‌های مغزی را نسبت به دریافت آن‌ها از روی پوست و اسکلت سر بسیار آسان‌تر می‌کند.

در استفاده از روش غیرتهاجمی، نیاز داریم تا میلیون‌ها نورون به‌صورت هم‌زمان با هم عمل کنند تا سیگنالی تولید شود که توسط حسگرهای EEG از روی پوست سر قابل دریافت و اندازه‌گیزی باشد، که البته بسیار خام است.

دالی، ارائه‌دهنده در دانشگاه مدرسه علوم کامپیوتر و مهندسی الکترونیک اسکس (Essex’s School of Computer Science and Electronic Engineering) این روش را این‌گونه توصیف می‌کند:

[استفاده از روش غیرتهاجمی] مانند این است که بیرون استادیوم فوتبال بنشینید و سعی کنید از روی صدای تشویق و هیجان تماشاگران تشخیص بدهید چه اتفاقی در بازی می‌افتد. البته تصویر کلی از آن‌چه رخ می‌دهد به شما می‌دهد ولی بسیار دشوار است بتوان اطلاعات دقیق از آن به دست آورد.

اما در روش تهاجمی، حسگر به‌طور کامل با نورون در تماس است، بنابراین کافی است تنها با چندصد نورون ارتباط برقرار شود. به این ترتیب سیگنال دریافت شده به اندازه کافی شفاف هست که بتوان متوجه شد حاوی چه پیامی است.

یان بورخارت (Ian Burkhart) مردی که از ناحیه پا فلج بوده توانسته کنترل آن را با استفاده از یک نورواسلیو (neurosleeve) و نرم‌افزار که توسط شرکت آمریکایی بتلی (Battelle) فعال دراین‌زمینه به دست آورد. به‌صورت معمولی تصور بر این بود که حرکت دادن یک پا نیازمند فعالیت هزارها نورون است. اما آقای بورخارف توانست پس از تمرین، پای خود را تنها با استفاده از این سیستم و چندده نورون حرکت دهد.

گواراو شارما، محقق دانشمند ارشد بتلی درباره این سیستم می‌گوید:

مغز ما ۹۸ میلیارد نورون دارد، قشر موتوری با ۱/۲ میلیارد نورون مسئول حرکت دادن پاها و دست‌های ماست و ما تنها با ۱۰۰ عدد از آن‌ها در تماس هستیم.

تا امروز بیشترین استفاده از روش‌های تهاجمی برای برگرداندن قدرت حرکت دادن بدن در افرادی که دارای معلولیت هستند بوده است. برای این افراد خطرهای ممکن در عمل جراحی نسبت به چیزی که می‌توانند به دست بیاورند قابل قبول بوده است.

به همین ترتیب برای کاربردهای فناورانه کوتاه یا میان مدت هم روش‌های غیرتهاجمی مورد توجه بوده است.

باوجود اینکه سامانه‌های غیرتهاجمی دقت پایین‌تری نسبت به روش‌های تهاجمی دارند، فناوری‌های جدید راه‌های نویی برای کمک به محققین در ارتقا این روش‌ها به ارمغان آورده‌اند. یکی از این روش‌ها استفاده از یادگیری ماشین برای تشخیص نویز از پیام‌های اصلی در سیگنال‌های اندازه‌گیری شده در روش غیرتهاجمی است. به این ترتیب انتظار می‌رود این روش‌ها در آینده دقت بالاتری داشته باشند.

همانند این بهبودهای نرم‌افزاری، روش‌های جدید پایش نیز در سامانه‌های ارتباطی مغز و رایانه در حال گسترش هستند. تمرکز اصلی روی دو روش اصلی استفاده از فراصوت و تحریک جریان-مستقیم فراجمجمه است که ممکن است راه‌های جدیدی برای خوانش سیگنال‌های مغزی فراهم آوردند.

برخی نیز معتقدند روش‌های غیرتهاجمی می‌توانند به دقت روش‌های تهاجمی برسند – حداقل در مورد قشر موتوری مغز.

برای مثال در Labs CTRL واقع در نیویورک حسگرهای EMG (electromyography) را برای خواندن سیگنال‌های ماهیچه‌های اسکلتی که در علم تشخیص‌های مغز و اعصاب هم برای تشخیص کارایی ماهیچه‌های پا و سایر نقاط استفاده می‌شود به‌کار گرفته شده است. این شرکت یک دستبند ساخته که پالس‌های الکتریکی (سیگنال‌هایی که به‌عنوان عمل‌های بالقوه شناخته می‌شوند) راهی شده در نورن‌ها به سمت ماهیچه‌ها را اندازه‌گیری می‌کند و آن‌ها را در نرم‌افزار مدل می‌کند. وقتی شما دست خود را حرکت دهید مچ‌بند می‌تواند آن حرکت را به جهت، قدرت و نوعش ترجمه کند. شرکت CTRL Labs پیش‌تر توسط فیسبوک خریداری شده است.

آدام برنزویگ (Adam Berenzweig) رئیس تحقیق و توسعه CTRL Labs دراین‌باره به ZDNet گفته است:

اگر کاری که می‌خواهید بکنید کنترل [ماهیچه‌ها] است می‌توانید سیگنال‌ها را از طریق روش غیرتهاجمی به‌سادگی دریافت کنید. سیگنالی که می‌خوهید روی سطح پوست فراهم است و می‌توان بسیار بیشتر از آن را هم با EMG گرفت. دریافت در این ناحیه آسان‌تر از کرتکس است چراکه آنجا نورون‌های بسیار دیگری نیز وجود دارد که باعث ایجاد برهم‌نهی سیگنال‌ها می‌شوند.

بنابراین اگر هدف دریافت حرکت‌های افراد باشد سامانه‌های غیرتهاجمی همچنین روش‌های خوبی بران این‌کار هستند.

بااین‌حال نمی‌توان گفت روش‌های تهاجمی بدون استفاده هستند. در بسیاری از موارد مانند مانند ضایعات نخاعی یا مشکلاتی عصبی همچون پارکینسون روش‌های تهاجمی همچنان بهترین گزینه برای استفاده هستند.

چون خواندن و دریافت سیگنال‌های مورد نظر در روش غیرتهاجمی نیازمند اتصال الکترودها با پوست سر هستند، پس چندان دور از ذهن نیست که افکار دیگر فرد نیز به‌صورت اتفاقی یا عمدی خوانده شود. اگرچه همچنان به‌علت نیاز به تماس فیزیکی این الکترودها به سر این خوانش ناخواسته افکار از راه دور یا بدون امکان توقف نیست.

و اگر به هر دلیل این افکار به‌صورت ناخواسته توسط نرم‌افزار خوانده و ذخیره شود، باید اطمینان حاصل کرد که آن‌ها با حفظ نکات امنیتی ذخیره و انتقال داده می‌شود، اما چه تضمینی وجود دارد این امنیت قابل رسوخ نباشد؟

دسترسی به اطلاعات شخصی توسط دیگران همیشه ناخوشایند است، چه برسد که این اطلاعات افکار و خاطرات فرد باشد و شخص ثالث بتواند با خواندن آن‌ها به الگوهای فکری و وضعیت روحی عاطفی دیگری دست پیدا کند!