نگاهی به تلاش تازه عصب‌شناسان؛ حافظه های مصنوعی چقدر تا واقعیت فاصله دارند؟
اگر سریال علمی-تخیلی «آینه سیاه» (Black Mirror) که نوید آینده‌ای اسفناک از شیوه زندگی بشریت می دهد را مشاهده کرده باشید، در یکی از اپیزودهای این سریال می بینید که یک چیپ ایمپلنت در پشت گوش انسان کاشته می شود که این چیپ قابلیت یادآوری، دسترسی و بازپخش تمام لحظات زندگی فرد را با دقیق ترین جزییات فراهم می کند به طوری که تمامی این لحظه ها درست مانند یک فیلم سینمایی از جلوی چشم فرد می گذرند.
البته «تئودور برگر»، مهندس پزشکی در دانشگاه «کالیفرنیای جنوبی»، نمی تواند تا این سطح بازآوری خاطرات را تضمین کند اما او همچنان روی ساخت دیوایسی که می تواند جایگزین حافظه انسان باشد، کار می کند تا بتواند دست کم به کمک آن حافظه انسان را بهبود بخشد.
این دیوایس، با کمک جراحی، به طور مستقیم روی مغز کاشته می شود و از طریق تحریک الکتریکی این اندام، به همان شیوه ای که خاطرات در مغز شکل می گیرند، عملکرد ساختار یا « هیپوکمپوس» را که ساختمان عصبی خمیده ای در کف شاخ میانی است، تقلید می کند.
این دستگاه دستکم روی موش های آزمایشگاهی و میمونها عملکرد موفقی داشته و حالا او در حال آزمایش چیپی است که بتواند روی مغز انسان هم عملکرد مطلوبی داشته باشد.
تئودور برگر
دیوایسی که برگر اختراع کرده، بر نظریه نحوه تبدیل حافظه کوتاه مدت، (مثلا محلی که دسته کلید خود را جا گذاشته اید)، به حافظه بلند مدت، (که بعدا بتوانید محل آن را به خاطر آورده و پیدا کنید)، توسط بخش هیپوکمپوس مغز مبتنی است.
او در آزمایشات اولیه روی یک خرگوش، ابتدا صوتی را پخش کرد و سپس با دمیدن هوا به سمت صورت این حیوان او را مجبور به پلک زدن کرد. در نهایت، هربار که این صوت پخش می شد، خرگوش ناخودآگاه پلک می زد.
این آزمایش درست مشابه آزمایش معروف شرطی کردن سگ ها بود که توسط «ایوان پاولف»، فیزیولوژیست روسی انجام شد. برگر در این آزمایش فعالیت های هیپوکمپوس را توسط الکترودهای مخصوص ضبط کرد؛ درست زمانی که خرگوش در حال آموختن همزمانی صدای صوت و پلک زدن بود، الگوهای موجود در آن سیگنال ها نیز به شکل قابل حدسی تغییر می کرد.
«گرگوری کلارک»، شاگرد سابق برگر و استاد مهندسی پزشکی در دانشگاه «یوتا» می گوید: در این آزمایش مشاهده شد که بخش هیپوکمپوس مغز خرگوش دائما فعال بوده و خود را با روند تکرار الگوها تطبیق داده است.
برگر این تکرار الگو را تحت عنوان کد «زمان-مکان» رمزگذاری کرده که این کد با محل قرار گیری نرون ها (سلولهای عصبی) در مغز و همچنین زمان حرکت شان، تعریف می شود. برگر می گوید: با منتشر شدن کد زمان-مکان در لایه های مختلف هیپوکمپوس مغز، این کد رفته رفته به کدهای زمان-مکان متفاوتی تبدیل می شود. برگر افزود: هرچند متوجه دلیل این تغییر نمی شویم اما با محو شدن این تحریکات و بازگشت مغز به وضعیت آرامش، کد زمان-مکان همان چیزی است که بقیه مغز می تواند آن را تشخیص داده و از آن به عنوان حافظه بلند مدت استفاده کند.
همچنین، کدی که خارج می شود، حکم همان حافظه ای را دارد که سایر بخش های مغز از آن به عنوان یک سیگنال استفاده می کند؛ مثلا در خرگوش مورد آزمایش، این کد باعث می شود تا با شنیدن صوت، ناخودآگاه پلک بزند. برگر می گوید، توانسته به یک الگوی ریاضی دست یابد که در آن هیپوکمپوس با یک قاعده کلی حافظه کوتاه مدت را به حافظه بلند مدت تبدیل می کند.
با در دست داشتن این قانون کلی، این محقق توانسته برای موش های آزمایشگاهی یک هیپوکمپوس مصنوعی بسازد. برای این کار، او ابتدا می باید به موش ها نحوه کامل کردن یک ماموریت فکری را آموزش می داد.
در این عملیات، او دو اهرم در مقابل موش های آزمایشگاهی قرار داد تا یکی از آنها را بفشارند. سپس با تاباندن یک نور، موش را گمراه کرده و دوباره آزمایش را تکرار می کند. این بار موش برای فشردن اهرمی غیر از آنچه که دفعه پیش فشرده بود، آموزش می دید تا نشان دهد که او این وظیفه را دوباره به خاطر آورده است.
در تمام این مدت، برگر و تیمش، الگوی انتشار کدها توسط هیپوکمپوس را ثبت و ضبط کرده تا متوجه شوند کدام کد زمان-مکان مرتبط با بازیابی حافظه برای فشردن اهرم بوده است.
آنها داده های مربوط به الگوهای ورودی و خروجی تولید کد زمان-مکان در هیپوکمپوس را جمع آوری کرده و یک مدل ریاضی ارائه کردند که می تواند کد خروجی زمان-مکان متناسب با کد ورودی را پیش بینی کند.
بعد از این آزمایش، برگر به موش هایی که معمای فکری را حل کرده بودند، دارویی داد که از شکل گیری حافظه موش جلوگیری می کرد. او سپس از وسیله ابداعی خود جهت تحریک الکتریکی مغز با الگوی پالس های کد زمان-مکان که با کمک الگوی تعریف شده اش پیش بینی می شود، استفاده کرد.
در کمال تعجب، موش دوباره همان اهرم صحیح را فشار می دهد. برگر درباره این آزمایش می گوید: موش ها درست همان کدهایی را بازخوانی می کنند که خودشان تولید کرده بودند و ما اکنون در حال بازگرداندن حافظه به مغز هستیم.
وی همچنین تلاش کرده تا این آزمایش را این بار روی میمون نیز انجام دهد. این ناحیه از مغز، مسئول انجام برخی عملکردها نظیر استفاده از حافظه برای حل مسائل جدید است. در این آزمایش، باز هم ایمپلنت کاشته شده در مغز توانست حافظه میمون را نیز بهبود دهد.
حال، با توجه به نتایج موفق این آزمایشات، این سوال مطرح می شود که آیا این ایمپلنت ها در انسان هم عملکرد موفقی خواهند داشت؟
«داستین تایلر» (Dustin Tyler) پروفسور مهندسی در « دانشگاه کیس وسترن رزرو» (Case Western Reserve) معتقد است:
تمامی این حافظه های مصنوعی با یک چالش اساسی روبرو هستند؛ در مغز میلیاردها نرون با چندین تریلیون اتصال میان آنها وجود دارد که باعث می شود سلولهای عصبی همگی با هم عمل کنند. بنابراین، تلاش برای یافتن یک تکنولوژی واحد که بتواند وارد این حجم بالای نرون ها شده و در سطح تفکیک بالایی به آنها متصل شود، بسیار دشوار است.
حتی ایمپلنت های حلزونی که با استفاده از چندین الکترود، فرکانس های صوتی مختلفی را با تحریک سلول های عصب شنوایی شبیه سازی می کنند، نمی توانند صدا را با کیفیت عالی تقلید و بازسازی کنند.
بنابراین، دانشمندان همچنان با بازسازی کامل حافظه، با تمام حواس ورودی به مغز، به خصوص به کمک رمزنگاری الکتریکی که در آن از حدود 100 رشته الکترود استفاده می شود، فاصله بسیاری دارند. اما این عامل نه تنها استارتاپی به نام «کرنل» (Kernel) را به ویژه در سرمایه گذاری روی تحقیقات برگر دچار تردید نکرد، بلکه آنها از وی با عنوان متصدی ارشد بخش علمی خود نام بردند.
هدف اولیه استارتاپ کرنل این بود که ایمپلنت های تولیدی برگر را به عنوان یک ابزار پزشکی که به حافظه های تضعیف شده کمک می کرد، وارد بازار کند. در همین حال نیز برگر در حال حاضر مضغول انجام آزمایش های انسانی روی یک نسخه جدید از این دیوایس است. به گفته وی، تا اینجای کار بیمارانی که در آزمایش انسانی آن شرکت داشته اند، در آزمون های حافظه ای عملکرد مطلوبی نشان داده اند.
اما در نهایت، «برایان جانسون» (Bryan Johnson) مدیرعامل شرکت کرنل به دنبال تولید دیوایسی است که با یک جراحی سرپایی در بدن انسان کاشته شده و می تواند در بخش هایی چون تمرکز، خلاقیت و توجه، هوش و ذکاوت انسان را بهبود دهد.
این هدف بلندپروازانه، یک دغدغه جدید برای نهادهای نظارتی ایجاد کرده است و آن اینکه آیا این دیوایس‌ها مصارف شخصی دارند یا پزشکی؟ چه کسانی باید بر استفاده از این تجهیزات نظارت داشته باشند؟
بر اساس مقررات سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA)، ایمپلنت هایی که جهت تشخیص یا درمان یک بیماری یا درمان عضو آسیب دیده و بهبود عملکرد آن استفاده می شوند، حکم یک ابزار پزشکی را دارند؛ اما ایمپلنت های زیر جلدی، که گفته می شود تنها باعث بهبود تمرکز یا خلاقیت مغز می شوند، مانند مکمل های محرک مغز، ممکن است بتوانند از قوانین نظارتی FDA فرار کنند.
با این حال، جانسون هنوز درباره اینکه شرکت متبوعش یعنی کرنل، این دیوایس بدون نام و نشان مشخص را به کدام سمت و سو خواهد برد، اظهار نظر مشخصی نکرده و تنها به ذکر این نکته بسنده می کند که همه چیز به یک دیوایس مشخص، کاربرد آن و عوارض جانبی احتمالی آن بستگی دارد.
قطعا تمام تجهیزات پزشکی و داروها، با عوارض احتمالی همراه هستند. باید منتظر ماند و دید که آیا این دیوایس عوارض بی خطری خواهد داشت یا آنکه عوارض جدی آن زمینه ساز داستان دلهره آوری برای اپیزود جدید سریال «آینه سیاه» خواهد شد؟
The post appeared first on .
آخرین دیدگاه‌ها