تسلط بر مغز بشریت به سبک جدید

 اگر فیلم‌های تخیلی چند دهه گذشته سینمای جهان را به‌خاطر داشته باشید، حتما مواردی را به یاد می‌آورید که محققان با کاشت تراشه‌هایی در مغز افراد سعی داشتند مغز و روان آنها را به تسخیر خود درآورند یا حافظه آنها را پاک کرده و آنچه می‌خواستند جایگزین کنند.

این شاید در آن دوره تنها یک فیلم تخیلی بود که بعد خطرناکی از یک فناوری را به تصویر می‌کشید اما حالا که دانشمندان موفق به تولید چنین تراشه‌هایی با همان قابلیت‌ها شده‌اند، باید گفت که می‌توان آن فیلم‌های علمی و تخیلی را پیش‌زمینه‌ای برای رسیدن به فناوری امروز دانست که بخش زیادی از این فناوری قرار است برای درمان بیماری‌ها مورد استفاده قرار گیرد. حالا چند سالی است که تراشه‌های مغزی به واقعیت تبدیل شده‌اند و محققان در راستای عملی کردن واقعیت‌های فیلم‌های سینمایی حرکت کرده‌اند؛ شاهد آن هم کاشت موفقیت‌آمیز ایمپلنت مغزی توسط کمپانی Neuralink به مدیریت ایلان ماسک است که تقریبا دو هفته‌ای از انجام آن می‌گذرد. 

   کاشت نخستین ایمپلنت مغزی روی انسان 
به گزارش BBC، اواخر ژانویه بود که ایلان ماسک، مدیر میلیاردر شرکت Neuralink در توییتی که منتشر کرد، مدعی شد محققان این شرکت موفق شدند یکی از تراشه‌های مغزی بی‌سیم را در مغز یک انسان قرار دهند. شواهد نیز حکایت از آن داشت که بعد از انجام این عمل حساس، سیگنال‌های مغزی به‌خوبی دریافت شده که نشان‌دهنده موفقیت‌آمیز بودن کاشت این ایمپلنت در مغز انسان بوده است.

او هدف از این کار را اتصال مغز انسان به کامپیوتر به‌منظور ردیابی فعالیت‌های پیچیده مغزی عنوان کرد. این تست انسانی از آنجایی حائز اهمیت بود که یک‌بار در دسامبر 2022، آزمایش مشابهی در فاز حیوانی روی حیوانات آزمایشگاهی انجام شد که باعث مرگ تقریبا 1500 جانور ازجمله گوسفند، میمون و خوک شد و پروژه شکست خورد. اما یک‌سال تلاش محققان شرکت Neuralink، معادلات را به نفع این شرکت پیش برد و سرانجام موفق شدند تست‌های انسانی خود را با موفقیت‌ آغاز کنند و این چراغ سبزی برای آغاز آزمایش‌های شش ساله‌ای بود که طی آن محققان از رباتی برای قرار دادن 64 رشته منعطف با ضخامتی باریک‌تر از موی انسان روی بخشی از مغز با قابلیت کنترل حرکتی استفاده کردند.

این رشته‌های باریک که در کنار هم تشکیل تراشه را می‌دهند، به کمک باتری به‌طور بی‌سیم شارژ می‌شوند تا بتوانند سیگنال‌های مغزی را به‌طور بی‌سیم به نرم‌افزار مخصوص انتقال دهند. ایلان ماسک که نام این محصول را «تلپاتی» گذاشته، عنوان کرده است کاربران اولیه این تراشه، بیماران قطع عضو هستند اما در ادامه از این تراشه‌ها می‌توان برای کنترل گوشی یا کامپیوتر نیز استفاده کرد. 

   تراشه‌های مغزی چگونه به پیشرفت علم کمک می‌کنند؟
ایمپلنت‌های عصبی که به ایمپلنت‌های مغزی هم شناخته می‌شوند، در سال‌های اخیر موضوع بسیاری از پژوهش‌ها بوده و قابلیت آن را دارند که در حوزه بهداشت و درمان انقلاب ایجاد کنند. این ابزارهای فناورانه به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که قادر است به‌طور مستقیم با مغز انسان تعامل داشته باشد و انتقال سیگنال‌هایی را امکان‌پذیر کند که بتواند در کنترل عملکردهای مختلف بدن مورد استفاده قرار گیرد.
در‌حالی‌که این فناوری هنوز مراحل ابتدایی خود را می‌گذراند، اما علاقه بالایی به کاربردهای بالقوه آن، ازجمله درمان اختلالات عصبی، افزایش توانایی‌های شناختی و حتی ایجاد رابط‌های مغز و ماشین وجود دارد. ایمپلنت‌های عصبی، دستگاه‌های الکترونیکی هستند که از طریق جراحی داخل مغز انسان کار گذاشته می‌شود تا پزشکان بتوانند از عملکردهای درمانی آن استفاده کنند. این ایمپلنت‌ها برای تعامل با فعالیت‌های عصبی مغز از طریق دریافت اطلاعات از مغز یا ارسال خروجی به آن طراحی شده‌اند. این دستگاه‌ها معمولا شامل مجموعه‌ای از الکترودهای متصل به نواحی خاصی از مغز و یک واحد کنترل است که سیگنال‌های دریافتی از الکترودها را پردازش می‌کند. 

به گزارش deltecbank، ایمپلنت‌های عصبی یا مغزی معمولا از مجموعه‌ای الکترود متصل به قسمت‌های خاص مغز و یک واحد کنترل تشکیل شده است که سیگنال‌های دریافتی از الکترودها را پردازش می‌کند. از الکترودهای موجود در ایمپلنت‌های عصبی هم برای تحریم و هم برای ثبت فعالیت‌های عصبی مغز استفاده می‌شود. الکترودهای تحریک شده، تکانه‌های الکتریکی را به مغز ارسال می‌کنند که از آنها می‌توان برای درمان بیماری‌هایی چون صرع و پارکینسون استفاده کرد. همچنین از ثبت الکترودها نیز می‌توان برای شناسایی و ثبت فعالیت‌های عصبی استفاده کرد که برای اهداف پژوهشی و نیز کنترل دستگاه‌های مصنوعی به کار می‌آیند. ایمپلنت‌های عصبی برای اینکه کارکرد درستی داشته باشند، باید مجهز به یک واحد کنترل برای پردازش و تفسیر سیگنال‌های دریافتی از الکترودها باشند. این واحد کنترل معمولا شامل کامپیوتر کوچک و فرستنده‌ای است که زیر پوست گذاشته شده و سیگنال‌ها را به‌طور بی‌سیم به دستگاهی در خارج از بدن ارسال می‌کند. این دستگاه خارجی قابل تنظیم بوده و می‌توان عملکرد آن را کنترل و داده‌های جمع‌آوری شده توسط الکترودها را تجزیه و تحلیل کرد. 

   بازار داغ رقبا
به گزارش wired، سپتامبر 2023 بود که ایلان ماسک اعلام کرد شرکت Neuralink که در زمینه تولید ایمپلنت‌های مغزی فعالیت می‌کند، به‌دنبال جذب داوطلبانی برای تست بالینی تراشه‌های مغزی است. این پروژه که به BCI (تعامل مغز- کامپیوتر) شناخته می‌شود، فعالیت الکتریکی را از نورون‌های مغزی جمع‌آوری کرده و این سیگنال‌ها را در قالب دستوراتی برای کنترل دستگاه‌های خارجی تفسیر می‌کند. در‌حالی‌که ایلان ماسک مدعی شده قصد دارد در انتهای این پروژه، انسان را با هوش مصنوعی ادغام کند، اما هدف اولیه آن را درمان بیماران فلج نخاعی عنوان کرد تا به‌واسطه کاشت ایمپلنت داخل مغز، بتوانند با ذهن خود صفحه کلید گوشی یا کامپیوتر را کنترل کنند و حتی بتوانند با مغز خود تایپ کنند. منشأ BCI به دهه 1960 و 1970 برمی‌گردد که اولین تراشه‌ها روی حیوانات آزمایشگاهی تست شد. این سیستم‌ها به مرور پیشرفته‌تر شد و تا حدی پیش رفتند که به بیماران معلول اجازه می‌داد بتوانند بازوهای رباتیک خود را حرکت دهند، بازی ویدئویی انجام دهند و با ذهن خود ارتباط برقرار کنند. شرکت Neuralink با توجه به فعالیت‌هایی که در این زمینه انجام می‌دهد، به تازگی 43 میلیون دلار سرمایه مازاد کسب کرده که با احتساب سرمایه‌های قبلی به دست آمده، کل سرمایه این شرکت را به 323 میلیون دلار می‌رساند. 

به گزارش deltecbank، در کنار شرکت ایلان ماسک که در حوزه ایمپلنت‌های مغزی در دنیا پیشرو است، رقبای دیگری هم همگام با این شرکت به فعالیت‌های خود در این حوزه ادامه می‌دهند و امید می‌رود آینده درخشانی پیش‌روی این فناوری باشد. شرکت «بلک راک میکروسیستمز» از دیگر شرکت‌هایی است که تاکنون دستگاه‌های مختلف قابل کاشت در بدن را به‌منظور پژوهش‌های عصبی شناختی و کاربردهای بالینی توسعه داده است. تولیدات این شرکت شامل ایمپلنت‌های مغزی می‌شود که برای ثبت و تحریک فعالیت‌های عصبی به کار می‌روند و از سوی دیگر، این دستگاه‌ها قادرند تحریکات عمیق مغزی و سایر کاربردهای درمانی را انجام دهند. «مدترونیک» نام شرکت دیگری در حوزه پزشکی است که طیف وسیعی از محصولات را شامل دستگاه‌های قابل کاشت در بدن برای درمان بیماری‌های عصبی شناختی مانند پارکینسون، دردهای مزمن و صرع تولید می‌کند. دستگاه‌های تحریک عمیق مغزی آن به‌طور گسترده‌ای برای درمان اختلالات حرکتی و سایر بیماری‌های عصبی شناختی مورد استفاده قرار می‌گیرند. شرکت «سینکرون» از دیگر رقبای Neuralink محسوب می‌شود که در حال توسعه یک دستگاه تعامل مغز- کامپیوتر قابل کاشت در بدن است که بیماران معلول را قادر می‌سازد با استفاده از مغز خود، کامپیوتر و سایر دستگاه‌های دیجیتال را کنترل کنند. فناوری این شرکت در حال حاضر مراحل تست‌های بالینی را پشت سر می‌گذارد تا در آینده‌ای نزدیک، بیماران مبتلا به آسیب‌های مغزی و نخاعی و سایر معلولیت‌ها بتوانند از این فناوری استفاده کنند. در ادامه همچنین شرکت «کرنل» نیز روی توسعه ایمپلنت‌های عصبی متمرکز شده است که قابلیت‌های متعددی چون درمان‌های پزشکی، کاربردهای پژوهشی و بهبود سایر عملکردهای شناختی را به همراه دارد. تمرکز اصلی این شرکت روی تولید پروتزهای عصبی است که به واسطه تحریک مستقیم مغز، به درمان افسردگی‌ها و اضطراب‌ها کمک می‌کند. 

   از بهبود کیفیت زندگی تا کمک به پژوهش
ایمپلنت‌های عصبی دامنه وسیعی از مزیت‌های درمانی را برای افراد شامل می‌شود که بیشتر از اختلالات عصبی رنج می‌برند. یکی از مهم‌ترین کاربردها و مزایایی که ایمپلنت‌های عصبی دارند، بهبود کیفیت زندگی است. ایمپلنت‌های عصبی قادرند به‌طور قابل توجهی کیفیت زندگی افراد مبتلا به اختلالات عصبی مانند پارکینسون، صرع یا دردهای مزمن را ارتقا دهند. با کنترل یا کاهش علائم این بیماری‌ها، افراد قادرند استقلال بیشتری را در انجام کارهای روزمره، حرکت و وضعیت عمومی خود تجربه کنند. از دیگر مزایایی که ایمپلنت‌های مغزی به همراه دارند، بهبود توانمندی‌های شناختی مانند بهبود حافظه، تمرکز و توجه است. ایمپلنت‌های عصبی با تحریک نقاطی از مغز، قادرند عملکردهای شناختی را به‌ویژه در افرادی بهبود بخشند که از بیماری‌هایی چون آلزایمر یا آسیب‌های تروما به مغز رنج می‌برند. طبق آمار منتشر‌شده از سوی سازمان بهداشت جهانی، بیماری‌های عصبی شناختی 6.3 درصد از کل بیماری‌ها را در دنیا شامل می‌شوند و یکی از علل اصلی مرگ‌ومیر در دنیا به شمار می‌روند به‌طوری که 13.2 درصد از مرگ‌ومیرها را در کشورهای توسعه‌یافته و 16.8 درصد از مرگ‌ها را در کشورهای کم‌درآمد و با درآمد متوسط به خود اختصاص می‌دهند. این امر، نیاز بالینی به راه‌حل‌های درازمدتی چون محرک‌های نخاعی و محرک‌های عمقی مغز را افزایش داده است. علاوه‌براین، شیوع استرس و افسردگی مرتبط با چاقی در سطح جهانی در حال افزایش است که به رشد بازار این فناوری کمک می‌کند. 
از دیگر قابلیت‌هایی که این ایمپلنت‌های عصبی در اختیار دارند، می‌توان به کنترل پروتزها و اندام‌های مصنوعی مانند دست‌ها و پاهای رباتیک اشاره کرد. با ارتباط مستقیم این ایمپلنت‌ها با مغز، می‌توان آنها را با دقت بالاتری کنترل کرد و عملکرد و استقلال بیشتری را برای افراد دارای قطع عضو یا آسیب‌های نخاعی فراهم کرد. اما در این میان، ایمپلنت‌های عصبی قابلیت دیگری هم دارند که در بخش پژوهش مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ابزارها در اهداف پژوهشی، می‌توانند در تحقیقاتی که روی مغز و مکانیسم اختلالات عصبی انجام می‌شود، موثر عمل کنند. محققان با ثبت فعالیت عصبی، قادر خواهند بود درک بهتری از چگونگی عملکردهای مغز و توسعه درمان‌های جدید برای طیف وسیعی از مشکلات عصبی ارائه دهند. 

   بازار 14 میلیارد دلاری در انتظار ایمپلنت‌های مغزی
به گزارش precedenceresearch، طبق برآوردهای صورت‌گرفته، پیش‌بینی می‌شود بازار ایمپلنت‌های مغزی بین سال‌های 2022 تا 2032 با رشد میانگین سالانه 9.3 درصدی روبه‌رو باشد، به‌طوری که انتظار می‌رود ارزش بازار این فناوری تا سال 2032 به رقمی بالغ بر 14 میلیارد و 240 میلیون دلار برسد. رقم بازار ایمپلنت‌های مغزی در سال 2022 حدود 5 میلیارد و 850 میلیون دلار و در سال 2023 به 6 میلیارد و 400 میلیون دلار رسید و انتظار می‌رود حجم بازار این فناوری در پایان 2024 به مرز 7 میلیارد نزدیک شود. در بازه زمانی 10 ساله، پیش‌بینی می‌شود بازار ایمپلنت‌های مغزی رشد قابل‌توجهی را تجربه کند که در درجه اول به دلیل شیوع بالای اختلالات عصبی در سراسر جهان و افزایش جمعیت سالمندان است. با افزایش شمار افراد سالخورده در دنیا، احتمال ابتلا به بیماری‌هایی چون پارکینسون نیز افزایش می‌یابد که منجر به افزایش تقاضا برای ایمپلنت‌های مغزی می‌شود. طبق برآوردهای صورت‌گرفته، آمریکای شمالی حجم غالبی از این بازار را در اختیار دارد، به‌طوری که در سال 2022 بیش از 44 درصد از کل سهم درآمدی دنیا از ایمپلنت‌های مغزی را از‌آن خود کرده بود. از نظر کاربرد نیز، ایمپلنت‌های مغزی در سال 2022 بیش از همه در درمان دردهای مزمن مورد استفاده قرار می‌گرفتند. 

   نقش هوش مصنوعی در پیشبرد ایمپلنت‌های مغزی
به گزارش deltecbank، به نظر می‌رسد یک دهه آینده، ایمپلنت‌های عصبی با پیشرفت‌های فناورانه قابل توجهی روبه‌رو شوند. یکی از زمینه‌های اصلی توسعه، بهبود دقت در کاشت ایمپلنت‌های مغزی است که می‌تواند کارایی آنها را بالا برده و خطرات این دستگاه‌ها را کاهش دهد. یکی دیگر از حوزه‌های تمرکز، روی توسعه فناوری ایمپلنت‌های بی‌سیم و غیرتهاجمی است که می‌توانند بدون نیاز به جراحی، با مغز ارتباط برقرار کنند. همچنین انتظار می‌رود پیشرفت در حوزه یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی نیز بتواند بر ایمپلنت‌های عصبی تاثیر قابل‌توجهی داشته باشد. این فناوری‌ها می‌توانند ایمپلنت‌های پیچیده‌تر و هوشمندتری ایجاد کنند که قادر خواهند بود با نیازهای کاربر سازگار شده و درمان‌های موثرتری را پیش روی بیماران قرار دهد. علاوه‌براین، ادغام ایمپلنت‌های عصبی با سایر فناوری‌ها مانند واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، می‌تواند به امکانات جدیدی برای درمان و تقویت عملکرد شناختی انسان منجر شود. 

منبع: فرهیختگان