فناوری اتصال مغز به رایانه؛ کشفی که دو حوزه پزشکی را به هم پیوند داد
پژوهشگران در یک مطالعه مروری جامع به این نتیجه رسیدهاند که فناوری اتصال مغز به رایانه (Brain-Computer Interface یا BCI) مورد استفاده برای بازگرداندن بینایی و حس لامسه، برخلاف تصور رایج، بر پایه اصول تقریباً یکسانی عمل میکند. این نتیجه پس از مقایسه مستقیم پروتزهای قشری بینایی و پروتزهای قشری حسی به دست آمده است؛ دو فناوری که طی بیش از نیم قرن بهطور مستقل توسعه یافته بودند.
به گفته پژوهشگران، این همگرایی میتواند همکاری میان متخصصان دو حوزه را افزایش دهد و مسیر توسعه فناوریهای بازگردانی حواس را برای میلیونها بیمار مبتلا به نابینایی یا فلج تسریع کند.
فناوری اتصال مغز به رایانه؛ چرا این کشف اهمیت دارد؟
در گذشته، پژوهشگران حوزه بینایی مصنوعی و حس لامسه مصنوعی تقریباً هیچ ارتباطی با یکدیگر نداشتند. هر گروه در مراکز درمانی متفاوت فعالیت میکرد، بیماران متفاوتی را درمان میکرد و در کنفرانسهای تخصصی جداگانه حضور داشت. به همین دلیل تصور میشد فناوریهای مورد استفاده در این دو حوزه کاملاً متفاوت هستند.
اما بررسی جدید نشان میدهد معماری سختافزار، الگوریتمها، نوع الکترودها و حتی الگوهای تحریک الکتریکی مغز در هر دو فناوری شباهت بسیار زیادی دارند و از اصول عصبی و محاسباتی مشترکی پیروی میکنند.
فناوری اتصال مغز به رایانه چگونه عمل میکند؟
فناوری اتصال مغز به رایانه با کاشت میکروالکترودهایی در بخش مشخصی از قشر مغز، ارتباط مستقیمی میان مغز و یک دستگاه خارجی مانند دوربین یا دست رباتیک برقرار میکند.
در این روش، مسیرهای عصبی آسیبدیده ــ مانند عصب بینایی یا نخاع ــ دور زده میشوند و اطلاعات دیجیتال بهصورت پالسهای الکتریکی بسیار کوچک مستقیماً به مغز ارسال میشود. این تحریکها تلاش میکنند احساسی مشابه بینایی یا لامسه طبیعی ایجاد کنند.
پژوهشگران توضیح میدهند تفاوت اصلی میان دو فناوری تنها محل کاشت الکترودهاست. اگر الکترودها در ناحیه بینایی مغز قرار گیرند، فرد تجربهای شبیه دیدن نورها و الگوهای بصری خواهد داشت و اگر در ناحیه پردازش حس لامسه کاشته شوند، احساس لمس ایجاد میشود.
دلیل شباهت این دو فناوری چیست؟
به گفته نویسندگان مطالعه، علت این شباهت به نحوه عملکرد طبیعی بدن انسان بازمیگردد. چشم و پوست هر دو اطلاعات محیط را دریافت میکنند و آنها را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل میکنند تا مغز بتواند آنها را تفسیر کند.
در واقع، مغز نور یا فشار را مستقیماً درک نمیکند، بلکه تنها پیامهای الکتریکی را پردازش میکند. به همین دلیل، فناوریهای مصنوعی نیز میتوانند با استفاده از همان اصول مشترک، این پیامها را به مغز منتقل کنند.
فناوری اتصال مغز به رایانه؛ ایده این پژوهش چگونه شکل گرفت؟
به گفته «جاکومو واله»، استادیار دانشگاه فناوری چالمرز سوئد و سرپرست این مطالعه، ایده این پژوهش زمانی شکل گرفت که گروه او در تلاش بود حسهای پیچیدهتری مانند تشخیص لبه اجسام یا حرکت روی سطح را به افراد بازگرداند.
در جریان این تحقیقات مشخص شد پژوهشگران حوزه بینایی مصنوعی نیز برای ایجاد الگوهای پیچیده دیداری دقیقاً از همان مدلهای ریاضی و راهکارهای فنی استفاده میکنند. همین شباهت، زمینه انجام نخستین مقایسه جامع میان دو حوزه را فراهم کرد.
فناوری اتصال مغز به رایانه؛ این همگرایی چه مزایایی دارد؟
به باور پژوهشگران، اکنون هر پیشرفتی که در یکی از دو حوزه حاصل شود، میتواند مستقیماً به توسعه حوزه دیگر کمک کند.
برای مثال، اگر پژوهشگران بینایی مصنوعی راهی ایمنتر برای طراحی الکترودها پیدا کنند، همان فناوری میتواند در توسعه پروتزهای حس لامسه نیز به کار گرفته شود. این موضوع از تکرار پژوهشها جلوگیری میکند، منابع مالی را به شکل مؤثرتری به کار میگیرد و روند آزمایشهای بالینی و توسعه فناوری را سرعت میبخشد.
چشمانداز آینده؛ ایجاد بخش «بازگردانی حواس» در بیمارستانها
نویسندگان مقاله پیشنهاد میکنند در آینده، به جای جداسازی بیماران بر اساس نوع ناتوانی، مراکزی با عنوان «بخش بازگردانی حواس» ایجاد شود تا بیماران مبتلا به اختلالات مختلف عصبی بتوانند از یک پلتفرم مشترک مبتنی بر رابط مغز و رایانه بهرهمند شوند.
به اعتقاد آنها، یکپارچه شدن این دو حوزه میتواند همکاریهای علمی را افزایش دهد و توسعه فناوریهای بازگردانی بینایی و حس لامسه را با سرعت بیشتری به مرحله استفاده بالینی برساند.
جمعبندی
این مطالعه نشان میدهد دو فناوری که بیش از ۵۰ سال بهطور مستقل برای بازگرداندن بینایی و حس لامسه توسعه یافته بودند، در واقع از یک پایه مشترک استفاده میکنند. پژوهشگران معتقدند این کشف میتواند مسیر تحقیقات آینده را متحول کند، از دوبارهکاریهای علمی بکاهد و توسعه فناوریهای مبتنی بر رابط مغز و رایانه را برای کمک به افراد مبتلا به نابینایی یا فلج تسریع کند. البته این پژوهش یک مطالعه مروری است و نتایج آن به معنای آماده بودن این فناوریها برای استفاده گسترده بالینی نیست، بلکه چارچوبی برای همکاری و پیشرفت سریعتر در آینده ارائه میدهد.
