صبح از خواب بیدار می‌شوید و به خوردن چند تکه شکلات برای صبحانه فکر می‌کنید. به محض اینکه شیرینی‌ها را در ذهن خود تجسم می‌کنید. تلفن همراه برای شما یک اعلان می‌فرستد: “هوس شناسایی شد. آیا ترجیح نمی‌دهید چیزی سالم‌تر بخورید؟ به نظر می‌رسد علمی تخیلی است. اما این تنها یکی از برنامه‌های بی‌شماری است که فناوری اعصاب می‌تواند آن را انجام دهد. ما را در دهه های آینده به ارمغان بیاورد.
فناوری اعصاب، که دست در دست علوم اعصاب، به دنبال کشف معماهای مغز است، رشته جدیدی نیست. اما با توسعه سریع هوش مصنوعی، دنیایی از احتمالات تقریباً نامتناهی را در اختیار شما قرار می‌دهد. از یک طرف، سؤالاتی در مورد کاربردها وجود دارد که حتی ممکن است شامل درمان آسیب های مغزی نیز باشد. و از سوی دیگر، در مورد محدودیت های ناشی از اتحاد بین مغز و ماشین، تا جایی که برای محبوب شدن مفاهیمی مانند حقوق عصبی در حال شروع هستند.
نوروتکنولوژی چیست؟
نوروتکنولوژی شامل تمام فناوری‌هایی است که برای درک مغز، تجسم فرآیندهای آن و حتی کنترل، تعمیر یا بهبود عملکردهای آن توسعه یافته‌اند. اگرچه الکتروانسفالوگرافی تقریباً یک قرن قدمت دارد. اولین پیشرفت بزرگ در این زمینه در دهه های اخیر با تصویربرداری مغز با استفاده از اسکن های تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) حاصل شده است. این تکنیک، در میان چیزهای دیگر، به محققان این امکان را می‌دهد تا تشخیص دهند که کدام مناطق مغز در حین انجام وظایف خاص فعال یا غیرفعال می‌شوند.
از آنجا، فناوری عصبی به حوزه‌های دیگری رسیده است که معمولاً مورد توجه قرار نمی‌گیرند. از توسعه داروها برای درمان اختلالات روانی مانند افسردگی، بی‌خوابی یا اختلال نقص توجه، تا فناوری‌های اختصاص داده شده. به توانبخشی عصبی پس از حوادث عروقی مغز یا بهبود شنوایی با کاشت حلزون. و این، همانطور که در زیر خواهیم دید، تازه شروع شده است.
روش ها و تکنیک های نوروتکنولوژی
نوروتکنولوژی از تکنیک های مختلفی برای ثبت فعالیت مغز و تحریک بخش هایی از مغز به دلخواه استفاده می کند. تکنیک های غیر تهاجمی آنهایی هستند که اجازه عمل از بیرون را می دهند، در حالی که تکنیک های تهاجمی نیاز به کاشت الکترود از طریق جراحی دارند.
از جمله مواردی که به ثبت فعالیت مغز اختصاص داده شده اند عبارتند از:
- الکتروانسفالوگرام (EEG) قدیمی‌ترین روش غیرتهاجمی است. و فعالیت الکتریکی مغز را با استفاده از الکترودهایی که روی پوست سر قرار می‌دهند ثبت می‌کند.
- تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی (fMRI) فعالیت مغز را با تشخیص تغییرات در جریان خون مغز با وضوح بالا اندازه گیری می کند. این یک فرآیند پرهزینه تر است.
- طیف سنجی نزدیک به مادون قرمز عملکردی (fNIRS) از حسگرهای دستی که روی پوست سر قرار می‌گیرد. استفاده می‌کند و وضوح کمتری نسبت به fMRI دارد.
- کاشت میکروسوزن یک روش تهاجمی است. که شامل قرار دادن الکترودهای کوچک در قشر مغز است. سیگنال ها بسیار واضح هستند، اما به یک منطقه بسیار محدود می رسند.
از نظر تکنیک‌های تحریک مغز، اینها بیشترین استفاده را دارند:
- تحریک الکتریکی ترانس کرانیال (tES) یک تکنیک غیر تهاجمی است. که در آن جریان های کوچکی به الکترودهای واقع در پوست سر اعمال می شود. می تواند عملکردهای خاصی را تحریک کند.
- تحریک مغناطیسی ترانس کرانیال (TMS) از همان اصل پیروی می کند. اما از پالس های مغناطیسی از طریق سیم پیچ هایی که روی پوست سر قرار می گیرند. استفاده می کند. میدان مغناطیسی جریان الکتریکی را در مغز تولید می کند و ارتباط بین نورون ها را تغییر می دهد و برای بهبود ادراک، یادگیری و حافظه استفاده می شود.
- اولتراسوند متمرکز (FUS) یک فناوری غیر تهاجمی است. که از پالس های متمرکز نور مادون قرمز برای تحریک مناطق خاصی از مغز استفاده می کند. می توان آن را به عنوان مثال از طریق چشم یا بینی اعمال کرد.
- تحریک عمقی مغز (DBS) با کاشت الکترودهای جراحی انجام می شود. که به عنوان محرک عصبی عمل می کنند. آنها با موفقیت در انسان برای کاهش علائم بیماری هایی مانند بیماری پارکینسون یا صرع استفاده شده اند.
فناوری های شناختی
نوروتکنولوژی با فناوری های شناختی مرتبط است. به گفته شرکت مشاوره Deloitte، اینها فناوری‌هایی هستند. که از هوش مصنوعی به دست می‌آیند. که به انجام کارهایی اجازه می‌دهند که قبلا فقط توسط انسان انجام می‌شد. برخی از نمونه‌ها عبارتند از: بینایی مصنوعی، یادگیری ماشینی، یادگیری عمیق، پردازش زبان طبیعی یا اتوماسیون فرآیند روباتیک و غیره.
به طور خاص، داده های به دست آمده در مورد عملکرد مغز برای توسعه شبکه های عصبی مصنوعی استفاده می شود. به عنوان مثال، بینایی ماشینی فوق‌الذکر می‌تواند برای شناسایی احساسات افراد با تجزیه و تحلیل حالات چهره آنها استفاده شود. علاوه بر این، استفاده از این فناوری‌ها باعث توسعه بیشتر آموزش‌های عصبی و در نتیجه بهبود روش‌ها و فرآیندهای یادگیری می‌شود.
کاربردهای نوروتکنولوژی
در زیر، برخی از جدیدترین برنامه ها را بررسی می کنیم:
- بیوفیدبک عصبی
با استفاده از EEG یا fMRI بلادرنگ، می توان به افراد آموزش داد که عملکردهای عصبی مرکزی خود مانند ضربان قلب را کنترل کند.
2. نوروفارماکولوژی نسل بعدی
عصب فارماکولوژی رفتاری و مولکولی از درک بهتر سیستم عصبی برای تولید داروهای مؤثرتر سود می برد.
3. پروتزهای عصبی
این دستگاه‌ها می‌توانند جایگزین توانایی‌های حرکتی، حسی یا شناختی آسیب‌دیده در نتیجه آسیب یا بیماری شوند.
4. رابط های عصبی
رابط های مغز و کامپیوتر در توسعه حسگرها و پروتزهای جدید اساسی هستند و امکان ارسال و دریافت سیگنال ها را در زمان واقعی فراهم می کنند.
5. ایمپلنت های اپتوژنتیک
ترکیبی از نوروتکنولوژی، ژنتیک و اپتوژنتیک به ژن های خاص در بافت عصبی اجازه می دهد. تا با استفاده از نور متمرکز روشن یا خاموش شوند.
نوروتکنولوژی با سرعتی جهشی در حال پیشرفت است. به همین دلیل است که گاهی اوقات به نظر ما در حال ورود به عرصه های علمی تخیلی است. یک مثال قابلیت های تقویت شده است. یعنی امکان تقویت حواس و ظرفیت های ذهنی – تقریباً مانند یک ابرقهرمان -. دیگری مربوط به توسعه رابط‌های مغز و مغز است. که می‌تواند افکار، احساسات یا تکانه‌ها را به سیگنال‌های دیجیتالی که می‌تواند به فرد دیگری منتقل شود ترجمه کند – آیا تله پاتی نزدیک‌تر است؟ –
آخرین پیشرفت ها در نوروتکنولوژی
پروژه های بزرگ فناوری عصبی در حال حاضر در دست شرکت های بزرگ فناوری است. در سال 2016، ایلان ماسک میلیاردر، خالق تسلا و اسپیس ایکس، شرکت Neuralink را راه اندازی کرد. شرکتی که به توسعه یک رابط قابل کاشت مغز و ماشین اختصاص دارد. ایده این است که از طریق جراحی بدون درد، سیم‌های بسیار نازک – به قطر حدود پنج میکرون – در قشر مغز برای به دست آوردن و ارسال اطلاعات کاشته شود.
شرکت Kernel که در همان سال تأسیس شد، یک نمونه اولیه از رابط مغز غیرتهاجمی مبتنی بر طیف‌سنجی مادون قرمز نزدیک دارد. به ویژه، این یک کلاه ایمنی است که در حال حاضر یک ابزار است. که قادر به شناسایی، به عنوان مثال، خلق و خوی است. غول هایی مانند فیس بوک و گوگل نیز در حال توسعه پروژه های فناوری عصبی خود هستند.
محدودیت های فناوری عصبی: حقوق عصبی
قابلیت‌های نوروتکنولوژی بر تشخیص آنچه در داخل مغز اتفاق می‌افتد تمرکز می‌کند. تا زمانی که زمانش فرا رسید، بتواند بر عملکردهای آن تأثیر بگذارد. اینجاست که محدودیت‌های اخلاقی ظاهر می‌شود. زیرا این امر، در نهایت و در نتیجه تکامل فن‌آوری، می‌تواند مساوی با خواندن و حتی کنترل افکار و احساسات یک فرد باشد.
با توجه به مجله معتبر Scientific American External Link، پیشرفت در فناوری عصبی نیازمند تکامل موازی حقوق عصبی است. در آینده نزدیک، شرکت‌های خصوصی می‌توانند به حجم عظیمی از داده‌هایی که دستگاه‌های نوروتکنولوژیکی به دست می‌آورند دسترسی داشته باشند. و این حقوق بر حفاظت از چنین اطلاعات شخصی و جلوگیری از خطرات ناشی از آن، مانند تغییرات اپی ژنتیکی، عوارض عصبی-روانی متمرکز خواهد بود. یا استفاده از آن برای هک زیستی.
https://www.iberdrola.com/innovation/neurotechnology
سید مهدی ساداتی هستم. عاشق مغز! داروساز و دانشجوی دکترای تخصصی علوم اعصاب. عضو تیم مرکز سلامت مغز دانا! از علاقه هام شناسوندن کارایی های هیجان انگیز مغز به زبان ساده به آدمهاست! جست و جو می کنم در افسردگی، داروهای موثر بر مغز و سایر بیماری های حوزه ی روان و البته نوروپلاستیسیتی!