هل تستطيع الآلات قراءة عقولنا؟

 

أصبح الخط الفاصل بين الخيال العلمي والواقع الطبي غير واضح بسرعة بفضل التقدم في تكنولوجيا قراءة الدماغ. وتقع التطورات الحالية في هذا القطاع عند تقاطع الهندسة وعلم الأعصاب والذكاء الاصطناعي، مما يفتح إمكانيات لم يكن من الممكن تصورها في السابق.

تعد الأجهزة التي تقرأ الإشارات من الدماغ باستعادة التواصل والاستقلالية لأولئك الذين فقدوا هذه القدرات بسبب الإصابة أو المرض.

تمر تقنية قراءة الدماغ هذه بمرحلة تطور سريع، كما أن قدرتها على تحسين نوعية الحياة هائلة . ومع ذلك، فإنه يثير أيضًا أسئلة مهمة حول الأخلاق والخصوصية والاستقلالية، والتي يجب أخذها في الاعتبار بعناية ونحن نتحرك نحو مستقبل تتشابك فيه عقولنا وآلاتنا بشكل متزايد.

جوهر هذه التكنولوجيا هو واجهة الدماغ والحاسوب، BCI ، وهو جهاز يمكن العثور عليه في نسختين:

• BCIs الخارجية (في الجمجمة، دون اتصال مباشر مع الدماغ): ينمو النظام البيئي التجاري ل BCIs غير القابلة للزرع مع وعود بتحسين الصحة العقلية، والإنتاجية، والنوم، والتفاعل مع أجهزة الكمبيوتر. تقيس هذه الأجهزة نشاط الدماغ بدقة أقل بكثير، ولكن لا يزال لديها القدرة على تغيير الطريقة التي نتفاعل بها مع التكنولوجيا ، وفي نهاية المطاف، مع أنفسنا.
• أجهزة BCI القابلة للزرع (الملامسة للدماغ): توفر دقة ودقة أكبر بكثير من الأجهزة الخارجية، على الرغم من أنها تحمل مخاطر كبيرة مثل إصابات الدماغ والالتهابات.

هل يمكن للآلات قراءة عقولنا بعد الآن؟

ولكن قبل شرح التقدم في هذا القطاع، دعونا نلقي نظرة على بعض حالات الاستخدام.

• آن: بعد إصابتها بسكتة دماغية تركتها مشلولة وغير قادرة على الكلام، كانت آن جزءًا من دراسة رائدة في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو. وتم زرع مجموعة من الأقطاب الكهربائية في مناطق الدماغ التي تتحكم في الكلام وحركات الوجه. تمكن الباحثون من تفسير نية الكلمة الخاصة بهم، وباستخدام BCI، سمحوا للصورة الرمزية بالتحدث بصوتهم، واستعادة قدرتهم على التواصل. لقد وصلوا إلى 78 كلمة في الدقيقة، ويعتقدون أنهم يستطيعون الوصول إلى 150 كلمة.
• جوني راي - كان من أوائل المستفيدين من زراعة الدماغ بعد إصابته بسكتة دماغية . في عام 1998، حصل على زرعة سمحت له بتعلم تحريك المؤشر على شاشة الكمبيوتر من خلال تفكيره، مما فتح آفاقًا جديدة في التواصل بمساعدة BCI.
• ماثيو ناجل: مصاب بالشلل الرباعي بعد إصابته بطعنة، وتم زرع نظام BrainGate له في عام 2004. وقد سمح له هذا بالتحكم في المؤشر الذي يظهر على الشاشة وتنفيذ إجراءات بسيطة مثل فتح رسائل البريد الإلكتروني ولعب ألعاب الفيديو باستخدام أفكاره فقط.
• إيان بوركهارت: أصيب بالشلل في حادث غوص، وشارك في دراسة عام 2014 حيث تم زرع جهاز BCI في دماغه مما سمح له باستعادة السيطرة على يده وأصابعه. تم تحقيق ذلك من خلال فك تشفير نوايا حركتك وإرسال تلك الإشارات إلى الكفة المحفزة على ذراعك.

هذه ليست سوى بعض من الحالات العديدة الموجودة (هناك حوالي 50 حالة حول العالم)، ولكنها تساعد بالفعل على فهم كيف يمكن لهذه التكنولوجيا أن تغير مستقبلنا.

البحوث الحالية

يقود التقدم في أبحاث واجهة الدماغ والحاسوب (BCI) رواد يستكشفون مجالات جديدة في علم الأعصاب والتكنولوجيا الطبية . هؤلاء الباحثون هم في طليعة الثورة التي تعد بتغيير الطريقة التي نفهم بها ونتعامل مع القيود البشرية المتعلقة بمختلف الحالات العصبية.

أصبح الدكتور إدوارد تشانغ ، جراح الأعصاب في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو، اسمًا رائدًا في مجال واجهات التواصل بين الدماغ (BCIs) نظرًا لعمله الرائد مع مرضى مثل آن المذكورة أعلاه. يركز نهج تشانغ على تفسير نشاط الدماغ المتعلق بالكلام وتحويله إلى اتصال مسموع. لم يتجاوز عمله حدود ما كان يُعتقد أنه ممكن من حيث مساعدة المرضى الذين يعانون من ضعف في التواصل فحسب، بل قدم أيضًا رؤى مهمة في الفيزيولوجيا العصبية للغة والمهارات الحركية.

إن تركيز تشانغ على وضع أقطاب كهربائية على مناطق معينة من الدماغ واستخدام خوارزميات التعلم الآلي المتقدمة لفك تشفير أنماط النشاط العصبي قد شكل علامة فارقة في فعالية واجهات التواصل بين الدماغ (BCIs) . إن قدرته على استعادة شكل من أشكال التواصل للأشخاص الذين ظلوا بلا صوت لسنوات لا تعد إنجازًا تقنيًا فحسب، بل تعد أيضًا تحسنًا كبيرًا في نوعية حياة المرضى.

وقد أظهرت دراسات حديثة أخرى ليس فقط زيادة في سرعة فك تشفير نشاط الدماغ، ولكن أيضًا تحسينات في الدقة والسلاسة التي يمكن بها لهذه الواجهات ترجمة الأفكار إلى أفعال . وقد أنشأت الأبحاث الموازية جسورًا رقمية بين الدماغ والحبل الشوكي ، مما يسمح للأشخاص المصابين بالشلل باستعادة درجات معينة من الحركة. تتغلب هذه التطورات على الحواجز التي لم يكن من الممكن التغلب عليها سابقًا بين الدماغ البشري والآلات.

ويتوقع الدكتور تشانغ أننا سنشهد خلال السنوات الخمس المقبلة انتقالًا من الاختبارات المبكرة إلى علاجات جديدة متاحة تجاريًا. ويدعم هذه الرؤية التطور المتسارع للتكنولوجيا والفهم المتزايد للفيزيولوجيا العصبية.

كيف تعمل تقنية BCI

تعمل BCIs عن طريق التقاط وتحليل الإشارات من الدماغ. هذه الإشارات هي أنماط من النشاط الكهربائي الناتج عن تحفيز الخلايا العصبية. تكتشف أجهزة BCI هذا النشاط وتستخدمه لاستنتاج النوايا أو الحالات العقلية التي يمكن بعد ذلك تحويلها إلى أوامر للتحكم في جهاز كمبيوتر أو جهاز إلكتروني آخر.

تبدأ العملية عمومًا بالحصول على الإشارات من خلال الأقطاب الكهربائية التي قد تكون على اتصال مباشر بأنسجة المخ أو يتم وضعها على فروة الرأس. يتم بعد ذلك تضخيم الإشارات وتصفيتها لإزالة الضوضاء. بعد الاستحواذ، تقوم خوارزميات معالجة الإشارات والتعلم الآلي المتقدمة بتفسير الإشارات وترجمتها إلى أوامر أو معلومات مفيدة. تعتبر عملية فك التشفير هذه أمرًا بالغ الأهمية لأنها تحدد كيفية ترجمة نية المستخدم إلى إجراء.

الاختلافات بين BCIs القابلة للزرع والأجهزة القابلة للارتداء

كما ذكرت في البداية، يتم تصنيف أجهزة BCI بشكل عام إلى فئتين: قابلة للزرع وغير قابلة للزرع (أو محمولة).

دعونا نرى خصائص كل نوع:

BCIs القابلة للزرع:

• الدقة: تكون الأجهزة القابلة للزرع، والتي يتم إدخالها جراحيًا، على اتصال مباشر بأنسجة المخ، مما يوفر إشارة أكثر وضوحًا ودقة.
• المخاطر: نظرًا لطبيعتها الغازية، فإنها تحمل مخاطر كبيرة، مثل العدوى أو رفض الزرع.
• الاستخدام: تم تصميمها في المقام الأول للاستخدام الطبي، كما هو الحال في المرضى الذين يعانون من إصابات في النخاع الشوكي أو أمراض التنكس العصبي.
• التكلفة وإمكانية الوصول إليها: فهي أكثر تكلفة بكثير وتتطلب معدات طبية متخصصة للتنفيذ والصيانة.

الأجهزة المحمولة (غير القابلة للزرع):

• الدقة: تلتقط هذه الأجهزة، مثل تلك التي تستخدم تخطيط كهربية الدماغ (EEG) ، الإشارات من خلال فروة الرأس. تكون الإشارات أقل دقة بسبب تداخل أنسجة وعظام الجمجمة.
• السلامة: لديها مخاطر أقل من الأجهزة المزروعة، مع ملف تعريف أمان مماثل لتلك الخاصة بالأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.
• الاستخدام: لديهم مجموعة متنوعة من التطبيقات، بدءًا من مراقبة النوم والتأمل وحتى التطبيقات المحتملة في الألعاب وتكنولوجيا المستهلك.
• التكلفة وإمكانية الوصول إليها: فهي ميسورة التكلفة ومتاحة للمستهلك العادي.

في حين أن أجهزة BCI القابلة للزرع هي أدوات قوية للأبحاث السريرية والعلاجية المتقدمة، فإن الأجهزة القابلة للارتداء توفر نطاقًا أوسع من التطبيقات المحتملة، وإن كان ذلك مع قيود في دقة وتفاصيل البيانات التي يمكنها جمعها. يتطور كلا النوعين من واجهات التواصل بين الدماغ (BCIs) بسرعة، مع التحسينات المستمرة في الدقة وسهولة الاستخدام والتطبيقات.

الشركات التي تعمل في هذا القطاع

تقود العديد من الشركات الطريق في ابتكارات BCI القابلة للزرع، ولكل منها أساليبها الفريدة وتقنياتها الخاصة.

• شركة Neuralink –  التي أسسها إيلون ماسك ، تعمل على تطوير خيوط مرنة تحتوي على أقطاب كهربائية متعددة لزرعها بشكل أعمق في أنسجة المخ، مما قد يسمح بالتقاط أكثر تفصيلاً للنشاط العصبي.
• التزامن: بدلاً من الأقطاب الكهربائية أو الخيوط الصلبة، يستخدم التزامن أسلوبًا أقل تدخلاً من خلال جهاز الدعامة الخاص به، والذي يتم إدخاله من خلال الأوعية الدموية لوضع نفسه بالقرب من القشرة الحركية والتقاط نوايا الحركة.
• Blackrock Neurotech: تقدم هذه الشركة مصفوفات من الأقطاب الكهربائية الدقيقة التي تخترق القشرة الدماغية للتسجيل من الخلايا العصبية الفردية ، مما يوفر دقة عالية جدًا في الإشارة العصبية.
• Paradromics: أنت تعمل على مصفوفات أقطاب كهربائية عالية الكثافة تخترق القشرة أيضًا، مما يسمح بالتقاط البيانات بدقة عالية.
• علم الأعصاب الدقيق: يركز على وضع الأقطاب الكهربائية بطريقة أقل تدخلاً، سعيًا إلى تقليل الضرر الذي يلحق بأنسجة المخ أثناء عملية الزرع وربما تقديم حل أكثر أمانًا على المدى الطويل.

تعمل هذه الشركات على تحسين تكنولوجيا الأقطاب الكهربائية ودقة الإشارة، مع ابتكار كيفية معالجة واستخدام المعلومات التي يتم جمعها عن طريق الغرسات. يتيح دمج خوارزميات التعلم الآلي ومعالجة الإشارات المتقدمة تفسيرًا أسرع وأكثر دقة لنشاط الدماغ.

الاعتبارات الأخلاقية والسلامة

يثير توغل التقنيات المتقدمة في مجال علم الأعصاب سلسلة من الاعتبارات الأخلاقية والأمنية التي تعتبر ضرورية للتطوير المسؤول لواجهات الدماغ والحاسوب (BCIs). مع دخول شركات مثل Neuralink إلى مجال BCI، أصبحت تحديات التسويق والحاجة إلى لوائح دولية أكثر وضوحًا.

لقد اجتذبت شركة نيورالينك، شركة التكنولوجيا العصبية التي أسسها رجل الأعمال إيلون ماسك، الاهتمام سواء بسبب طموحاتها التكنولوجية أو بسبب الأسئلة الأخلاقية التي تثيرها أهدافها. من خلال دعوة الأشخاص المصابين بالشلل ليكونوا أول من يتلقون أجهزة BCI القابلة للزرع، جلبت شركة Neuralink النقاش الأخلاقي إلى الواجهة. تصبح قضايا مثل الموافقة المستنيرة، وخصوصية بيانات الدماغ، والاستقلالية الشخصية حاسمة عند النظر في إمكانية الوصول إلى أفكار الفرد وحركاته وفك تشفيرها.

ويطرح تسويق واجهات التواصل بين الدماغ (BCIs) تحديات فريدة من نوعها. على عكس الأجهزة الطبية التقليدية، تتضمن أجهزة BCI تفاعلًا مباشرًا مع أنسجة المخ، مما يزيد من مخاطر السلامة مثل إصابات الدماغ والالتهابات. من ناحية أخرى، لكي تكون واجهات التواصل بين الدماغ (BCIs) قابلة للتطبيق تجاريًا، يجب أن تكون قوية وموثوقة وآمنة على نطاق واسع، الأمر الذي يتطلب هندسة متطورة وتنظيمًا دقيقًا. ستحتاج الأنظمة المخصصة للأفراد إلى التطور نحو الحلول التي يمكن إنتاجها بكميات كبيرة وتقديم التوحيد القياسي دون المساس بالتخصيص اللازم لعلاج الحالات العصبية المختلفة.

ونظراً لهذه التطورات، تدرس المنظمات الدولية مثل اليونسكو وضع مبادئ توجيهية وتوصيات دولية تتعلق بالسياسة فيما يتعلق باستخدام تكنولوجيا التكنولوجيا العصبية . وتسعى هذه المبادرات إلى إنشاء إطار لتوجيه تطوير واستخدام واجهات التواصل بين الدماغ، وتحقيق التوازن بين الإمكانات العلاجية الهائلة وحقوق الأفراد وسلامتهم. تشير التوصيات إلى حماية خصوصية الدماغ والسلامة الشخصية ومنع التمييز على أساس البيانات العصبية.