چگونه می‌توان افکار را با یک ایمپلنت مغزی به متن تبدیل کرد؟
چند ماه پیش، من رمز ورود حساب توییترم را به یک شخص فلج دادم تا افکارش را توییت کند. اما من واقعاً چنین قصدی داشتم. فیلیپ اوکیف نمی‌تواند مثل شما یا من از انگشت‌هایش برای تایپ کردن استفاده کند اما به لطف یک ایمپلنت مغزی بسیار کوچک او توانست توییت‌های زیر را ارسال کند:
«سلام دنیا! یک توییت کوتاه. پیشرفت افسانه‌ای.»
«بدون نیاز به فشردن کلیدها یا صدا. من این توییت را فقط با فکر کردن خلق کردم.»
«امیدوارم راهی برای توییت کردن از طریق فکر را برای سایر افراد هموار کرده باشم. فیل.» شاید با خودتان بگویید افرادی هستند که
شاید بهتر باشد اجازه توییت مستقیم از مغز را نداشته باشند.
من هم با شما موافقم. اما برای افراد دچار فلج و ناتوانی این فناوری می‌تواند زندگی‌شان را متحول کند
مفتخرم شما را با فیلیپ و رودنی آشنا کنم. هر دوی آنها دچار یک بیماری تحلیل عصبی به نام ALS هستند، یعنی آنها نمی‌توانند دست‌هایشان را حرکت دهند یا واضح صحبت کنند، اما حالا می‌توانند پیام بنویسند آنهم به لطف یک رابط مغز-کامپیوتر یا BCI. اینها سیگنال‌های مغز فیلیپ هستند که روی صفحه نمایش داده می‌شوند. آنها از طریق بلوتوث به مغز متصل می‌شوند. دستگاه کاملاً توکاری شده و از بیرون قابل رؤیت نیست و آنها یاد می‌گیرند تا صفحه کلید را با کلیک‌های مستقیم از مغزشان کنترل کنند.
اکنون BCIها تصاویر داستان‌های تخیلی مثل «ماتریکس» را با سیمی که از طریق سوراخی در جمجمه به مغز وصل شده زنده می‌کنند. اما امروز اینجایم تا به شما نشان بدهم که آینده می‌تواند بسیار فاخرتر از این باشد.
پس ما این چت گروهی را به‌راه انداختیم که به نظرم یک ایده عالی است تا زمانی که شروع کردند به مسخره کردن من به خاطر تد تاک
که از نظر آنها مضحک بود. بچه‌ها به خاطر اعتماد به نفسی که دادید ممنونم. استرالیایی‌های لعنتی.
حالا می‌توانید ببینید که تایپ کردن به این شکل برای آنها هنوز بسیار کند است، اما این مثل سرعت مودم‌ها در ابتدای استفاده از اینترنت بود. این مثل یک قانون مور جدید است. تازه اول راه هستیم.
این فیلیپ است.
این رویای چندین دهه بیماران و پرستاران و پزشکان و دانشمندان بوده و بی دلیل هم نبوده است. شاید شخصی را بشناسید که توانایی استفاده از دست‌هایش را از دست داده باشد، شاید به خاطر سکته یا آسیب به نخاع یا بیماری ام اس یا فلج. این ناتوانی می‌تواند اشکال و اندازه‌های متفاوتی داشته باشد از ناراحتی‌های جزئی تا تهدیدی برای زندگی. در طی دوره رزیدنسی نورولوژی‌ام بیماری حدوداً چهل ساله را درمان می‌کردم. او سکته کرده و دچار سندروم رکود شده بود. یعنی او نمی‌توانست بدنش را تکان بدهد و فقط قادر بود چشمانش را به چپ و راست جابجا کند مغز او هنوز مثل شما کار می‌کرد. او می‌توانست ببیند و بشنود و فکر کند و درست مثل افراد عادی احساس کند اما دیگر نمی‌توانست حرکت یا صحبت کند. و در این شرایط هولناک بود که ما درخواستش برای قطع کردن کمک‌های اولیه را پذیرفتیم. و از آن زمان تابحال از خودم پرسیده‌ام که هیچ کار دیگری از دستمان برنمی‌آمد؟
ارتباط یک نیاز بنیادی انسان است. بسیاری از بیماران ما توانایی‌شان برای صحبت کردن را سالهاست از دست داده‌اند، چه برسد به اینکه بتوانند تایپ کنند و آنها واقعاً مایلند ارتباطشان با خانواده و عزیزانشان را دوباره برقرار کنند. می‌دانید مهم‌ترین درخواست‌هایی که دریافت می‌کنیم کدامند؟ پیام متنی و سپس ایمیل. کنترل کردن گوشی‌های هوشمند. و البته که شبکه‌های اجتماعی. ما اخیراً خیلی درباره ضعف‌های فناوری‌ها صحبت کرده‌ایم، اما برای افراد فلج فناوری به معنی بازگشت به زندگی است. BCIها تمام اینها را ممکن می‌کنند.
اکنون بخشی از مشکل این است که BCIها معمولاً نیازمند جراحی تهاجمی هستند. این اوتاه اری (Utah Array) است. این فناوری شبیه تمام BCIهای دیگر طراحی شده که اکنون تحت توسعه هستند و نیازمند جای دادن مستقیم سوزن‌ها در مغز است این موضوع مبنای تحقیقات بنیادی و جدی در ۲۰ سال گذشته بوده است. و اثبات شده که این فناوری واقعاً می‌تواند اثربخش باشد. اما برای بیماران، این موضوع به معنای جراحی باز مغز است که شامل بریدن جمجمه با یک اره می‌شود. و فقط ۱۵۰ جراح مغز فعال در کل ایالات متحده می‌توانند این عمل را انجام دهند. غیر از اینکه بهبود از این عمل هم دشوار است مغز دوست ندارد سوزن درونش کارسازی شود. بنابراین واکنشی ایمنی منفی نشان داده و به مرور زمان این بافت جسم خارجی را شکل می‌دهد
بنابراین از خودم می‌پرسیدم آیا راه دیگری به مغز وجود دارد؟ بله، یک در پشتی به مغز وجود دارد. رگ‌های خونی شاهراه‌های طبیعی به مغز هستند. اینها لوله‌های توخالی هستند که هر گوشه مغز را بهم متصل می‌کنند. بزرگترین رگ در سمت بالا و درست سمت راست کورتکس حرکتی است. یعنی درست همان بخشی از مغز که می‌خواهیم به آن وصل شویم تا کنترل دنیای خارج را دوباره در دست بگیریم. جالب نیست؟
ما از قبل هم می‌دانستیم که چطور می‌توان از طریق خون در بدن سفر کرد. ما این کار را در ۴۰ سال گذشته و اغلب برای نفوذ در قلب انجام می‌داده‌ایم. اگر بین حضار کسی باشد که تابحال دچار حمله قلب شده باشد احتمالاً در بدنش استنت کار گذاشته‌اند. استنت یک داربست فلزی است که از طریق ابزاری به نام کاتتر جایگذاری می‌شود که مثل یک گل درون رگ خونی باز می‌شود. میلیون‌ها استنت هر سال جایگذاری می‌شوند نه در اتاق عمل بلکه در اتاق معاینه و آزمایشگاهی به نام کاتتریزاسیون برای تجسم عروق و حفره های قلب اکنون خیلی مرسوم است که در این آزمایشگاه مسیر رو به مغز از طریق رگ‌های خونی طی شود. و ۲۵ هزار پزشک وجود دارند که می‌توانند این راه رو به مغز را محقق کنند. اما نکته واقعاً جالب در این مورد آن است که ما از قبل در مورد BCIها می‌دانیم که این دستگاه‌ها را می‌توان درون یک رگ خونی جایگذاری کرد، سلول‌ها می‌توانند حول آن رشد کنند و درست مانند تاتوی زیر پوست، دستگاه را درون دیواره خود جای دهند و دیگر از واکنش سیستم ایمنی خلاص می‌شویم. این یکی از دلایلی است که تیم ما نخستین گروهی در جهان لقب گرفت که تأییدیه سازمان غذا و داروی امریکا را برای انجام آزمایشات بالینی روی یک BCI ایمپلنت شده دائمی دریافت کرد.
بنابراین کاری که باید انجام بدهیم این است که راهی برای گذاشتن یک حسگر بیابیم که به این زنجیره استنت متصل شود و بتواند فعالیت مغز را ثبت کند. برای این منظور، مجبور بودیم یک بازنگری کامل روی ساخت استنت انجام بدهیم. و این نتیجه نهایی است. به نظرم خیلی زیباست. سپس آن را به یک کابل وصل می‌کنیم که اطلاعات خروجی مغز را ثبت می‌کند و تمام این کارها به نحوی انجام می‌شود که در آزمایشگاه کاتتریزاسیون قابل ارائه است. ما به این طریق می‌توانیم BCI را در دسترس هزاران نفر و حتی میلیون‌ها نفر انسان نیازمند این فناوری قرار دهیم.
پس این کار آسان نبود و ده‌ها سال زمان برد اما از ارائه نتایج کارمان به شما بی‌نهایت هیجان‌زده هستم. ما این فناوری را «استنت رود» نامیدیم.
گراهام فلستید انسانی اعجاب‌انگیز و دچار بیماری ALSاست که نخستین شخصی در جهان است که این رابط‌های مغز-کامپیوتر را دریافت و از آنها استفاده می‌کند. او سخاوتمندانه شانسی به شما و تمام جهان عرضه کرده تا عملکرد درون مغز را ببینید. مایلید ببینید؟
حضار: بله!
دیدن این ویدئو برای نخستین بار یکی از شگفت‌انگیزترین لحظات عمرم بود. من در آزمایشگاه ایستاده بودم دکتر پیتر میشل تازه جراجی را تمام کرده بود و می‌توانید دستگاه و شمای کلی آن را ببینید که داخل رگ خونی جای گرفته است. بنابراین این تصاویر روی صفحه نمایش بالا آمد و درست مثل این بود که شاهد چیزی جدید در جهان باشیم. پشتم تیر می‌کشید و همین حالا دوباره این حس را تجربه کردم. رو به همکارم پیت کردم و عبارتی شاعرانه و عمیق به زبان آوردم: «پیت، لعنتی!»
و سپس دو ساعت بعد، چیزی حتی شگفت‌انگیزتر رخ داد گراهام بیدار شد و پرسید: «آیا زنده‌ام؟» و پرستار ما کریستین از شدت شوق گریه کرد. آن لحظه استثنایی بود.
وقتی دستگاه در جای خود قرار می‌گیرد، به این آنتن بسیار ریز متصل می‌شود که زیر پوست و در قفسه سینه جای گرفته است. این آنتن داده‌های خام مغز را جمع‌آوری کرده و آن را به صورت بی‌سیم به بیرون از بدن می‌فرستد تا با دستگاه‌های بیرونی متصل شود. این دستگاه همیشه روشن و آماده کار است. که به نحوی شبیه عملکرد همیشگی مغز ماست.
بنابراین نحوه کار به این شکل است. مهندسان ما با بیماران کار می‌کنند تا حرکات مشخص آنها را رمزگشایی کنند. مثلاً به بیمار می‌گوییم: «پایت را رو به پایین فشار بده.» پس آنها چندین بار همین کار را می‌کنند البته که حرکت پا را نمی‌بینید چون آنها فلج هستند اما ما توانسته‌ایم تعیین کنیم که کدام سیگنال‌های مغزی به دستور «پایت را رو به پایین فشار بده» مرتبط هستند. نقطه‌چین سیاه در لحظه فشار دادن با پا را دنبال کنید و می‌توانید ببینید که سیگنال مغزی بعد و قبل آن متفاوت است، یعنی ما می‌توانیم آن را به یک سوئیچ تبدیل کنیم. حالا ما همین کار را برای چندین نوع حرکت متفاوت تکرار می‌کنیم مثلاً دستت را باز کن یا مشت کن یا انگشت سبابه و شستت را روی هم بگذار. شاید این نتایج خیلی برانگیزنده به نظر نرسد اما اینها واحدهای سازنده برای هر تعامل روی یک دستگاه دیجیتال هستند که برای کنترل به آنها نیاز داریم. و تبدیل می‌شوند به کلیک، بالا، پایین، چپ، راست، منو، برگشت و غیره. اما نکته شگفت‌انگیز اصلی این است که این فرایند و سیگنال‌های مغزی ما جهانی هستند. بنابراین سیگنال مغزی «پایت رو به پایین فشار بده» برای من درست مشابه همان سیگنال برای شماست. یعنی ما یک لغت‌نامه برای مغز خلق کرده‌ایم که برای تمام انسان‌ها کاربرد دارد. این ویژگی قرار است BCI را به معنای واقعی کلمه مقیاس‌پذیر کند.
همانطور که فیلیپ روزی به من گفت: «درست مثل یاد گرفتن دوچرخه‌سواری است. کاری که نیازمند قدری تمرین است. اما به محض اینکه راه بیفتی، کار برایت خیلی عادی می‌شود. حالا کافی است جایی از صفحه نمایش را که می‌خواهم کلیک کنم و شروع به نوشتن کنم مثلاً پیامی از طریق توییتر برای جهان» اما گراهام، که بیماری ASLاش در حال پیشرفت بود می‌گفت که این فناوری این آرامش و درک عمیق را به او می‌بخشید که حتی اگر بدنش رو به افول بود اما هنوز می‌توانست به همسرش بگوید که دوستش دارد.
خیلی هیجان‌زده‌ام که بدانم در آینده، BCIها چه پیشرفت‌های شگرفی می‌توانند در شرایط دیگر ایجاد کنند. مثل صرع، افسردگی و جنون. اما فراتر از آن، این فناوری قرار است چه معنایی برای بشریت داشته باشد؟ نکته‌ای که ذهن مرا واقعاً به خود مشغول کرده، آینده ارتباطات است. احساسات‌تان را در نظر بگیرید. آیا تابحال پیش آمده که ابراز احساستان برایتان سخت باشد؟ باید خوب فکر کنید و احساستان را در قالب کلمات دربیاورید و سپس از ماهیچه‌های دهانتان برای ابراز آن کلمات استفاده کنید. اما چیزی که واقعاً می‌خواهید این است که دیگران احساسات‌تان را بدانند. برای برخی افراد دچار شرایط خاص، این کار غیرممکن است. بنابراین چه خواهد شد اگر، بجای استفاده از کلمات بتوانید احساسات‌تان را ظرف چند ثانیه بیان کنید؟ و احساس واقعی‌تان را به دیگران نشان بدهید. در آن لحظه، درک خواهیم کرد که استفاده الزامی از کلمات برای ابراز احساسات همیشه دچار نقص بوده است. توان بالقوه کامل مغز آنگاه افشا خواهد شد.
اما در حال حاضر، BCI قرار است زندگی میلیون‌ها فرد دچار فلج را بازیابی کند. پس از سالها احساس زندانی بودن این فناوری، نویدبخش بازگشت به استقلال و خودکفایی است. اما مقصود اصلی من شرافت است.
