برخی آزمایش‌ها سؤالاتی را در مورد اینکه آیا توده‌هایی از سلول‌ها و مغز های بی‌جسم می‌توانند آگاه و هوشیار باشند و دانشمندان چگونه می‌دانند که هستند یا نه، ایجاد می‌کنند.
در آزمایشگاه آلیسون موتری، صدها مغز مینیاتوری انسان، به اندازه دانه های کنجد، در ظروف آزمایشگاهی شناور هستند و فعالیت الکتریکی دارند.
این ساختارهای کوچک که به ارگانوئیدهای مغزی معروف هستند، از سلول‌های بنیادی انسان رشد می‌کنند و در بسیاری از آزمایشگاه‌هایی که ویژگی‌های مغز را مطالعه می‌کنند، به ابزاری آشنا تبدیل شده‌اند. موتری، عصب‌شناس در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو (UCSD)، راه‌های غیرمعمولی برای به کارگیری روش خود پیدا کرده است. او ارگانوئیدها را به ربات‌های راه‌رونده متصل کرده، ژنوم‌های آنها را با ژن‌های نئاندرتال اصلاح کرده، آنها را به مدار ایستگاه فضایی بین‌المللی پرتاب کرده و از آنها به عنوان مدل‌هایی برای توسعه بیشتر سیستم‌های هوش مصنوعی شبه انسان استفاده کرده است. مانند بسیاری از دانشمندان، موتری به طور موقت به مطالعه کرونا پرداخته است و از ارگانوئیدهای مغزی برای آزمایش نحوه عملکرد داروها در برابر ویروس SARS-CoV-2 استفاده می کند.
آگاهی برمی‌خیزد!
اما یک آزمایش بیشتر از آزمایش های دیگر مورد توجه قرار گرفته است. در آگوست 2019، گروه Muotri مقاله‌ای را در ژورنال سلولی سلول‌های بنیادی منتشر کرد که در آن از ایجاد ارگانوئیدهای مغزی انسانی که امواج هماهنگی از فعالیت‌ها را تولید می‌کردند، مشابه آنچه در نوزادان نارس دیده می‌شد، گزارش داد. این امواج تا ماه‌ها ادامه داشت تا اینکه تیم آزمایش را تعطیل کرد.
این نوع از فعالیت های الکتریکی هماهنگ در سراسر مغز یکی از ویژگی های مغز آگاه است. یافته‌های این تیم باعث شد که اخلاق‌شناسان و دانشمندان مجموعه‌ای از سؤالات اخلاقی و فلسفی را در مورد اینکه آیا ارگانوئیدها باید اجازه داشته باشند به این سطح از توسعه پیشرفته برسند یا نه، آیا ارگانوئیدهای «هوشیار» ممکن است از حقوقی برخوردار باشند که برای دیگر توده‌های سلولی اعطا نمی‌شود، مطرح کنند.
آیا اخلاقیات اجازه ادامه این فعالیت‌ها را می‌دهد؟
ایده مغزهای بدون بدن و خودآگاه قبلاً در ذهن بسیاری از دانشمندان علوم اعصاب و اخلاق زیستی بود. همین چند ماه قبل، تیمی از دانشگاه ییل در نیوهیون، کانکتیکات، اعلام کرد که حداقل تا حدی زندگی را به مغز خوک هایی که ساعاتی قبل کشته شده بودند بازگرداند. محققان با برداشتن مغز از جمجمه خوک ها و تزریق یک کوکتل شیمیایی به آنها، عملکرد سلولی نورون ها و توانایی آنها برای انتقال سیگنال های الکتریکی را احیا کردند. (مقاله منبع)
آزمایش‌های دیگر، مانند تلاش‌ها برای افزودن نورون‌های انسان به مغز موش، سؤالاتی را ایجاد می‌کند که برخی از دانشمندان و متخصصان اخلاق استدلال می‌کنند که این آزمایش‌ها نباید مجاز باشد.
چرا اصلا دانشمندان زحمت اینکار را به خود میدهند؟
این مطالعات زمینه را برای مناظره بین کسانی که می خواهند از ایجاد آگاهی اجتناب کنند و کسانی که ارگانوئیدهای پیچیده را وسیله ای برای مطالعه بیماری های ویرانگر انسانی می دانند، فراهم کرده است. موتری و بسیاری دیگر از دانشمندان علوم اعصاب فکر می‌کنند که ارگانوئیدهای مغز انسان می‌توانند کلید درک اختلالات منحصر به فرد انسانی مانند اوتیسم و اسکیزوفرنی باشند که بررسی جزئیاتشان را در مدل‌های موش غیرممکن است. به گفته موتری، برای رسیدن به این هدف، او و دیگران ممکن است نیاز داشته باشند که آگاهی را در مدل مغز انسان ایجاد کنند.
اخلاقیات آزمایش با بافت مغز انسان
اکنون محققان خواستار مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها هستند. مشابه دستورالعمل‌هایی که در تحقیقات حیوانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تا استفاده اخلاقی از ارگانوئیدهای مغزی و سایر آزمایش‌هایی را که می‌توانند به هوشیاری دست یابند را ممکن سازد. در ماه ژوئن، آکادمی ملی علوم، مهندسی و پزشکی ایالات متحده مطالعه ای را با هدف تشریح مسائل حقوقی و اخلاقی بالقوه مرتبط با ارگانوئیدهای مغزی آغاز کرد.
یک لحظه صبر کنید…تعریف آگاهی چیست؟!
نگرانی‌ها در مورد مغزهای رشد یافته در آزمایشگاه نیز نقطه کوری را برجسته کرده است: دانشمندان علوم اعصاب هیچ راه توافقی برای تعریف و اندازه‌گیری هوشیاری ندارند. بدون یک تعریف کاربردی، اخلاق شناسان نگرانند که توقف آزمایش قبل از عبور از یک خط قرمز غیرممکن باشد.
آزمایش‌های فعلی می‌تواند این مسئله را تقویت کند. آنیل ست، عصب‌شناس شناختی در دانشگاه ساسکس در نزدیکی برایتون بریتانیا، می‌گوید: اگر دانشمندان متقاعد شوند که یک ارگانوئید هوشیاری خود را به دست آورده است، ممکن است نیاز داشته باشند که عجله کنند و بر سر نظریه‌ای درباره چگونگی این اتفاق به توافق برسند. اما، او می‌گوید، اگر نظریه مورد علاقه یک فرد، ارگانوئید را آگاه بداند در حالی که نظریه دیگری خلافش را بگوید، هر گونه اطمینانی که مغز آزمایشگاهیی به آگاهی رسیده است از بین می‌رود. “اطمینان تا حد زیادی به نظریه ای بستگی دارد که ما به آن اعتقاد داریم.”
حالات ادراکی
ایجاد یک سیستم آگاه ممکن است بسیار ساده تر از تعریف آن باشد. محققان و پزشکان هوشیاری را به روش‌های مختلف برای اهداف مختلف تعریف می‌کنند، اما ترکیب آنها در یک تعریف کاربردی دقیق که بتوان از آن برای تصمیم‌گیری در مورد وضعیت مغز رشد یافته در آزمایشگاه استفاده کرد، دشوار است.
چگونه میفهمیم مغز آگاه است؟
پزشکان به طور کلی سطح هوشیاری بیماران در حالت نباتی را بر اساس این که آیا فرد در پاسخ به درد یا سایر محرک ها واکنش نشان می‌دهد، ارزیابی می کنند. برای مثال، با استفاده از الکتروانسفالوگرام (EEG)، محققان می‌توانند نحوه واکنش مغز را در هنگام پاسخ به پالس الکتریکی اندازه‌گیری کنند. مغز خودآگاه فعالیت الکتریکی بسیار پیچیده‌تر و غیرقابل پیش‌بینی‌تری نسبت به مغزی که ناخودآگاه است و با الگوهای ساده و منظم پاسخ می‌دهد، نشان می‌دهد.
اما چنین آزمایشاتی ممکن است به اندازه کافی نشان ندهد که آیا فرد هوشیاری دارد یا خیر. در مطالعات تصویربرداری مغزی روی افرادی که در کما یا حالت نباتی هستند، دانشمندان نشان داده‌اند افرادی که واکنش نشان نمیدهند می‌توانند برخی از فعالیت‌های مغزی را که یادآور هوشیاری هستند نشان دهند – مانند فعالیت در نواحی حرکتی وقتی از آنها خواسته می‌شود به راه رفتن فکر کنند.
میکروگراف یک ارگانوئید مغزی در حال رشد با انواع مختلف سلول‌هایی که با رنگ‌های متفاوت نشان داده شده‌اند برچسب‌گذاری شده‌اند
در توسعه ارگانوئیدهای مغز انسان، سلول های پیش عصبی (قرمز) به نورون ها (سبز) تبدیل می شوند که به شبکه ها (سفید) متصل می شوند. منبع: Muotri Lab/UC San Diego
چرا همین ارزیابی‌ها را بر روی مغزهای آزمایشگاهی انجام نمیدهند؟
ارزیابی‌های پزشکی استاندارد برای هوشیاری برای سلول‌های مغزی رشد یافته در ظرف‌ها یا مغز حیوانات بی‌جسم دشوار است. وقتی موتری پیشنهاد کرد که الگوهای شلیک ارگانوئیدهای او به همان اندازه پیچیده است که در نوزادان نارس دیده می شود، مردم مطمئن نبودند که با آن چه بکنند. برخی از محققان فعالیت مغزی در نوزاد نارس را به اندازه کافی پیچیده نمی دانند که به عنوان هوشیار طبقه بندی شود. و ارگانوئیدها نمی توانند پلک بزنند یا از یک محرک دردناک عقب نشینی کنند، بنابراین آزمایش بالینی برای هوشیاری را قبول نمی کنند.
در مقابل، احتمال دارد مغز دست نخورده خوکی که اخیراً کشته شده است، ساختارهای لازم برای هوشیاری و همچنین سیم کشی ایجاد شده توسط خاطرات و تجربیاتی را که حیوان در زمان زنده بودن داشته است، داشته باشد. Jeantine Lunshof، فیلسوف و متخصص علوم اعصاب در دانشگاه هاروارد در کمبریج، ماساچوست، می‌گوید: با فکر کردن به مغزی که با همه اینها پر شده است، تصور اینکه مغز خالی باشد، دشوار است. لونشوف می‌گوید: من نمی‌دانم [این مغزهای آزمایشگاهی] چه کاری می‌توانند از نظر فکری انجام دهند، اما مطمئناً صفر نیست.
تبدیل مغز مرده به زنده؟…
بازگرداندن مغز مرده به ظاهری از زندگی، همانطور که تیم ییل انجام داد، ممکن است پتانسیل بازگرداندن درجه‌ای از هوشیاری را داشته باشد، اگرچه دانشمندان با استفاده از عوامل مسدودکننده شیمیایی که از فعالیت‌های مغزی جلوگیری می‌کنند، تلاش کردند تا از این امر اجتناب کنند.
محققان موافق هستند که باید احتمالات مطرح شده توسط این مطالعات را جدی بگیرند. در اکتبر 2019، UCSD کنفرانسی متشکل از حدود دوازده عصب شناس و فیلسوف، همراه با دانشجویان و اعضای عمومی، با هدف ایجاد و انتشار یک چارچوب اخلاقی برای آزمایش های آینده برگزار کرد. اما این مقاله ماه ها به تعویق افتاده است، تا حدی به این دلیل که تعدادی از نویسندگان نتوانستند در مورد الزامات اساسی برای آگاهی به توافق برسند.
آگاهی، مبحثی بسیار بسیار پیچیده…
نظریه اطلاعات یکپارچه
تقریباً همه دانشمندان و علمای اخلاق موافقند که تاکنون هیچکس در آزمایشگاه آگاهی ایجاد نکرده است. اما آنها از خود می پرسند که مراقب چه چیزی باشند و کدام تئوری های آگاهی ممکن است مرتبط تر باشند. بر اساس ایده ای به نام نظریه اطلاعات یکپارچه، برای مثال، هوشیاری محصول چگونگی اتصال شبکه های عصبی متراکم در سراسر مغز است. هر چه تعداد نورون‌های بیشتری با یکدیگر تعامل داشته باشند، درجه هوشیاری بالاتری وجود دارد – کمیتی که به عنوان فی شناخته می‌شود. اگر فی بزرگتر از صفر باشد، ارگانیسم آگاه در نظر گرفته می شود.
طبق این نظریه، اکثر حیوانات به این حد می رسند. کریستف کخ، رئیس موسسه آلن علوم مغز در سیاتل، واشنگتن، تردید دارد که هر ارگانوئید موجود بتواند به این آستانه دست یابد، اما قبول دارد که یک ارگانوئید پیشرفته تر ممکن است.
نظریه فضای کاری گلوبال
سایر تئوری های رقیب آگاهی نیاز به ورودی حسی یا الگوهای الکتریکی هماهنگ در سراسر مناطق مختلف مغز دارند. به عنوان مثال، ایده‌ای که به عنوان نظریه فضای کاری گلوبال شناخته می‌شود، معتقد است که قشر پیشانی مغز به‌عنوان یک رایانه عمل می‌کند، ورودی‌های حسی را پردازش می‌کند و آنها را برای شکل‌گیری احساس “بودن” تفسیر می‌کند. از آنجا که ارگانوئیدها قشر پیش پیشانی ندارند و نمی توانند ورودی دریافت کنند، نمی توانند هوشیار شوند. مادلین لنکستر، زیست‌شناس رشدی در دانشگاه کمبریج بریتانیا می‌گوید: بدون ورودی و خروجی، نورون‌ها ممکن است با یکدیگر صحبت کنند، اما این لزوماً به معنای چیزی شبیه به فکر انسان نیست.
با این حال، اتصال ارگانوئیدها به اندام ها می تواند کار نسبتاً ساده ای باشد. در سال 2019، تیم لنکستر ارگانوئیدهای مغز انسان را در کنار ستون فقرات و عضلات پشت موش رشد داد. هنگامی که اعصاب ارگانوئید انسان به ستون فقرات متصل شد، ماهیچه ها به طور خود به خود شروع به منقبض شدن کردند.
مادلین لنکستر، زیست شناس رشد، با ارگانوئیدها کار می کند تا سازماندهی مغز و اختلالات را در آزمایشگاه خود در دانشگاه کمبریج، انگلستان مطالعه کند. منبع:Felicity McCabe
بیشتر ارگانوئیدها برای تکثیر تنها یک بخش از مغز – قشر مغز – ساخته شده اند. اما اگر سلول‌های بنیادی انسان به‌اندازه کافی طولانی و با انواع مناسب فاکتور رشد رشد کنند، به‌طور خودبه‌خود بخش‌های مختلف مغز را بازآفرینی می‌کنند و سپس شروع به هماهنگی فعالیت الکتریکی خود می‌کنند. بر روی این موضوع نیز تحقیقاتی صورت گرفته که در قسمت بعدی این مطلب به آن میپردازیم!
منابع:
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31474560/
https://www.nature.com/articles/d41586-020-02986-y#ref-CR5
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30996318/
https://www.nature.com/articles/d41586-020-02986-y#ref-CR5
درباره نویسنده
موژان پارسا پژوهشگر ارشد توان‌بخشی شناختی دانشگاه شهید بهشتی و همکار قطب عصب روان‌شناسی شناختی کشور است. جریان اصلی تحقیقات وی اختلالات عصب تحولی و به طور خاص متمرکز بر اوتیسم می باشد.