أجهزة قراءة الدماغ..

تساعد أجهزة قراءة الدماغ المصابين بالشلل على الحركة والتحدث واللمس

 

أصبحت الغرسات أكثر تعقيدًا – وهي تجتذب الأهتمامات التجارية

في مارس 2017 ، كسر جونسون رقبته في حادث عربة صغيرة ، مما جعله مشلولًا تمامًا تحت الكتفين. لقد فهم واقعه الجديد أفضل من غيره. لعقود من الزمان ، كان يقوم برعاية الأشخاص المصابين بالشلل. يقول: “كان هناك كساد عميق”. “اعتقدت أنه عندما حدث هذا لي لم يكن هناك شيء – لا شيء يمكنني القيام به أو تقديمه.
ولكن بعد ذلك قدمه فريق إعادة التأهيل التابع لجونسون للباحثين من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا القريب (Caltech) في باسادينا ، الذين دعوه للانضمام إلى تجربة إكلينيكية لواجهة بين الدماغ والكمبيوتر (BCI). يستلزم هذا أولاً جراحة الأعصاب لزرع شبكتين من الأقطاب الكهربائية في قشرة دماغه. ستسجل هذه الأقطاب الكهربائية الخلايا العصبية في دماغه أثناء إطلاقها ، وسيستخدم الباحثون الخوارزميات لفك تشفير أفكاره ونواياه. سيستخدم النظام بعد ذلك نشاط دماغ جونسون لتشغيل تطبيقات الكمبيوتر أو لتحريك جهاز اصطناعي. أخيرًا ، سيستغرق الأمر سنوات وسيتطلب مئات الدورات التدريبية المكثفة. يقول جونسون: “لم أتردد حقًا”.
في المرة الأولى التي استخدم فيها جهاز BCI ، الذي تم زرعه في نوفمبر 2018 ، قام جونسون بتحريك المؤشر حول شاشة الكمبيوتر. يقول: “لقد شعرت وكأنني ماتريكس”. “لقد وصلنا الكمبيوتر ، وها أنا قادر على تحريك المؤشر بمجرد التفكير.”
منذ ذلك الحين ، استخدم جونسون BCI للتحكم في ذراع آلية ، واستخدام برنامج Photoshop ، ولعب ألعاب فيديو “shoot-” em-up “، والآن لقيادة سيارة محاكاة من خلال بيئة افتراضية ، وتغيير السرعة ، والتوجيه ، والاستجابة للمخاطر. يقول: “أنا دائمًا مندهش مما يمكننا القيام به ، وهو أمر رائع.”
جونسون هو واحد من 35 شخصًا تقريبًا خضعوا لعملية زرع BCI على المدى الطويل في دماغهم. فقط حوالي اثني عشر معملًا تجري مثل هذه الأبحاث ، لكن هذا العدد آخذ في الازدياد. وفي السنوات الخمس الماضية ، اتسع نطاق المهارات التي يمكن لهذه الأجهزة استعادتها بشكل كبير. في العام الماضي وحده ، وصف العلماء مشاركًا في الدراسة باستخدام ذراع آلية يمكنها إرسال ردود فعل حسية مباشرة إلى دماغه 1 ؛ جهاز تخاطب اصطناعي لشخص غير قادر على الكلام بسكتة دماغية 2 ؛ وشخص قادر على التواصل بسرعات قياسية من خلال تخيل نفسه بخط يده

حتى الآن ، تم تصنيع الغالبية العظمى من عمليات الزرع للتسجيل طويل المدى من الخلايا العصبية الفردية بواسطة شركة واحدة: Blackrock Neurotech ، مطور الأجهزة الطبية ومقره في سولت ليك سيتي ، يوتا. ولكن في السنوات السبع الماضية ، ازداد الاهتمام التجاري بـ BCIs. وعلى الأخص ، في عام 2016 ، أطلق رجل الأعمال Elon Musk شركة Neuralink في سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا ، بهدف ربط البشر وأجهزة الكمبيوتر. جمعت الشركة 363 مليون دولار أمريكي. في العام الماضي ، اجتذبت Blackrock Neurotech والعديد من شركات BCI الأحدث أيضًا دعمًا ماليًا كبيرًا.

ومع ذلك ، فإن إحضار BCI إلى السوق سيستلزم تحويل تقنية مخصصة ، تم اختبارها على الطريق في عدد قليل فقط من الأشخاص ، إلى منتج يمكن تصنيعه وزرعه واستخدامه على نطاق واسع. ستحتاج التجارب الكبيرة إلى إظهار أن BCIs يمكن أن تعمل في إعدادات غير بحثية وأن تحسن بشكل واضح الحياة اليومية للمستخدمين – بأسعار يمكن أن يدعمها السوق. الجدول الزمني لتحقيق كل هذا غير مؤكد ، لكن المجال صعودي. يقول مات أنجل ، الرئيس التنفيذي المؤسس لـ Paradromics ، وهي شركة تكنولوجيا أعصاب في أوستن ، تكساس: “منذ آلاف السنين ، كنا نبحث عن طريقة ما لعلاج الأشخاص المصابين بالشلل”. “نحن الآن على أعتاب امتلاك تقنيات يمكننا الاستفادة منها في هذه الأشياء.

تطور الواجهة

في يونيو 2004 ، ضغط الباحثون بشبكة من الأقطاب الكهربائية في القشرة الحركية لرجل أصيب بالشلل بسبب طعن. كان أول شخص يحصل على غرسة BCI طويلة الأمد. مثل معظم الأشخاص الذين تلقوا BCIs منذ ذلك الحين ، كان إدراكه سليمًا. كان يتخيل أنه يتحرك ، لكنه فقد المسارات العصبية بين قشرته الحركية وعضلاته. بعد عقود من العمل في العديد من المعامل في القرود ، تعلم الباحثون فك شفرة حركات الحيوانات من التسجيلات في الوقت الفعلي للنشاط في القشرة الحركية. كانوا يأملون الآن في استنتاج حركات الشخص المتخيلة من نشاط الدماغ في نفس المنطقة.

في عام 2006 ورقة تاريخية وصفت كيف تعلم الرجل تحريك المؤشر حول شاشة الكمبيوتر ، والتحكم في التلفزيون واستخدام الأذرع واليدين الروبوتية بمجرد التفكير. شارك في قيادة الدراسة لي هوشبيرج ، عالِم الأعصاب وطبيب أعصاب الرعاية الحرجة في جامعة براون في بروفيدانس ، رود آيلاند ، وفي مستشفى ماساتشوستس العام في بوسطن. كانت أول مجموعة من التجارب متعددة المراكز تسمى BrainGate ، والتي تستمر حتى اليوم.
يقول هوشبيرج: “لقد كان عرضًا بسيطًا وبدائيًا للغاية”. كانت الحركات بطيئة أو غير دقيقة – أو كلاهما. لكنها أظهرت أنه قد يكون من الممكن التسجيل من قشرة شخص غير قادر على الحركة والسماح لهذا الشخص بالتحكم في جهاز خارجي “.
يتمتع مستخدمو BCI اليوم بتحكم أفضل وإمكانية الوصول إلى مجموعة واسعة من المهارات. يرجع ذلك جزئيًا إلى أن الباحثين بدأوا في زرع عدة مؤشرات BCI في مناطق مختلفة من دماغ المستخدم وابتكروا طرقًا جديدة لتحديد الإشارات المفيدة. لكن Hochberg يقول إن أكبر دفعة جاءت من التعلم الآلي ، الذي أدى إلى تحسين القدرة على فك شفرة النشاط العصبي. بدلاً من محاولة فهم معنى أنماط النشاط ، يحدد التعلم الآلي الأنماط ويربطها بقصد لمستخدم.

“لدينا معلومات عصبية ؛ نحن نعلم ما يحاول هذا الشخص الذي يقوم بتوليد البيانات العصبية القيام به ؛ ونطلب من الخوارزميات إنشاء خريطة بينهما “، كما يقول هوشبيرج. “تبين أنها تقنية قوية بشكل ملحوظ.

الاستقلال الحركي

عند سؤالهم عما يريدون من التكنولوجيا العصبية المساعدة ، يجيب الأشخاص المصابون بالشلل في أغلب الأحيان بـ “الاستقلال”. بالنسبة للأشخاص غير القادرين على تحريك أطرافهم ، فهذا يعني عادةً استعادة الحركة.
تتمثل إحدى الطرق في زرع أقطاب كهربائية تحفز بشكل مباشر عضلات أطراف الشخص نفسه ، وتتحكم في ذلك مباشرة في BCI. يقول بولو أجيبوي ، عالم الأعصاب في جامعة كيس ويسترن ريزيرف في كليفلاند ، أوهايو: “إذا كان بإمكانك التقاط الإشارات القشرية الأصلية المتعلقة بالتحكم في حركات اليد ، فيمكنك بشكل أساسي تجاوز إصابة الحبل الشوكي للانتقال مباشرةً من الدماغ إلى المحيط”.

في عام 2017 ، وصف أجيبوي وزملاؤه مشاركًا استخدم هذا النظام لأداء حركات ذراع معقدة ، بما في ذلك شرب فنجان من القهوة وإطعام نفسه، يقول أجيبوي: “عندما بدأ الدراسة لأول مرة ، كان عليه أن يفكر مليًا في تحريك ذراعه من النقطة أ إلى النقطة ب. ولكن مع حصوله على مزيد من التدريب ، كان بإمكانه فقط التفكير في تحريك ذراعه وستتحرك. ” كما استعاد المشارك الشعور بملكية الذراع.
يقوم Ajiboye الآن بتوسيع مجموعة إشارات الأوامر التي يمكن لنظامه فك تشفيرها ، مثل تلك الخاصة بقوة القبضة. كما أنه يريد أن يمنح مستخدمي BCI إحساسًا باللمس ، وهو هدف تسعى إليه العديد من المعامل.

في عام 2015 ، أبلغ فريق بقيادة عالم الأعصاب روبرت جاونت في جامعة بيتسبرغ في بنسلفانيا عن زرع مصفوفة أقطاب كهربائية في منطقة اليد من القشرة الحسية الجسدية للشخص ، حيث تتم معالجة معلومات اللمس ،عندما استخدموا الأقطاب الكهربائية لتحفيز الخلايا العصبية ، شعر الشخص بشيء يشبه اللمس.
انضم جاونت بعد ذلك إلى زميلة بيتسبرغ جينيفر كولينجر ، وهي عالمة أعصاب تعمل على تطوير السيطرة على الأسلحة الروبوتية بواسطة BCIs. معًا ، ابتكروا ذراعًا آليًا به مستشعرات ضغط مدمجة في أطراف أصابعه ، والتي تغذي الأقطاب الكهربائية المزروعة في القشرة الحسية الجسدية لاستحضار حاسة اللمس الاصطناعية 1. يوضح جاونت أنه لم يكن شعورًا طبيعيًا تمامًا – في بعض الأحيان شعرت بالضغط أو التحريض ، وفي أحيان أخرى كان الأمر أشبه بالطنين. ومع ذلك ، فإن ردود الفعل اللمسية جعلت استخدام الطرف الاصطناعي أكثر طبيعية ، وانخفض الوقت المستغرق لالتقاط شيء إلى النصف ، من حوالي 20 ثانية إلى 10 ثوانٍ.
إن غرس المصفوفات في مناطق الدماغ التي لها أدوار مختلفة يمكن أن يضيف فارقًا بسيطًا إلى الحركة بطرق أخرى. يحاول عالم الأعصاب ريتشارد أندرسن – الذي يقود التجربة في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا التي يشارك فيها جونسون – فك شفرة أهداف المستخدمين الأكثر تجريدًا من خلال الاستفادة من القشرة الجدارية الخلفية (PPC) ، والتي تشكل النية أو التخطيط للتحرك، أي أنه قد يشفر فكرة “أريد مشروبًا” ، في حين أن القشرة الحركية توجه اليد إلى القهوة ، ثم تنقل القهوة إلى الفم.
تستكشف مجموعة Andersen كيف يساعد هذا الإدخال المزدوج في أداء BCI ، مما يؤدي إلى تباين استخدام المنطقتين القشريتين بمفردهما أو معًا. تظهر النتائج غير المنشورة أن نوايا جونسون يمكن فك تشفيرها بسرعة أكبر في PPC ، “بما يتوافق مع ترميز هدف الحركة” ، كما يقول تايسون أفلالو ، باحث أول في مختبر أندرسن. على النقيض من ذلك ، فإن نشاط القشرة الحركية يستمر طوال الحركة بأكملها ، كما يقول ، “مما يجعل المسار أقل توتراً”
يساعد هذا النوع الجديد من المدخلات العصبية جونسون والآخرين على توسيع ما يمكنهم فعله. تستخدم Johnson جهاز محاكاة القيادة ، ويمكن لمشارك آخر العزف على بيانو افتراضي باستخدام BCI.

تحويل الحركة إلى المعنى

يقول إدوارد تشانغ ، جراح الأعصاب وعالم الأعصاب في جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو: “إن إحدى أكثر النتائج المدمرة المتعلقة بإصابات الدماغ هي فقدان القدرة على التواصل”. في عمل BCI المبكر ، يمكن للمشاركين تحريك المؤشر حول شاشة الكمبيوتر من خلال تخيل أيديهم تتحرك ، ثم تخيل استيعاب “النقر” على الأحرف – مما يوفر طريقة لتحقيق التواصل. لكن في الآونة الأخيرة ، أحرز تشانغ وآخرون تقدمًا سريعًا من خلال استهداف الحركات التي يستخدمها الناس بشكل طبيعي للتعبير عن أنفسهم.

معيار الاتصال عن طريق التحكم بالمؤشر – ما يقرب من 40 حرفًا في الدقيقة،تم تعيينه في عام 2017 من قبل فريق بقيادة كريشنا شينوي ، عالم الأعصاب في جامعة ستانفورد في كاليفورنيا.
بعد ذلك ، في العام الماضي ، أبلغت هذه المجموعة  عن نهج مكّن المشارك في الدراسة دينيس ديغراي ، الذي يمكنه التحدث ولكنه مشلول من الرقبة إلى أسفل ، من مضاعفة الوتيرة.

اقترح فرانك ويليت ، زميل شينوي ، على ديغراي أنه يتخيل الكتابة اليدوية أثناء التسجيل من قشرته الحركية (انظر “تحويل الأفكار إلى نوع”). كافح النظام أحيانًا لتحليل الإشارات المتعلقة بالأحرف المكتوبة بخط اليد بطريقة مماثلة ، مثل r و n و h ، ولكن بشكل عام يمكنه تمييز الأحرف بسهولة. كانت خوارزميات فك التشفير دقيقة بنسبة 95٪ عند خط الأساس ، ولكن عند التصحيح التلقائي باستخدام نماذج لغة إحصائية مشابهة للنص التنبؤي في الهواتف الذكية ، قفز هذا إلى 99٪.

يقول شينوي: “يمكنك فك شفرة الحركات السريعة والرائعة حقًا ، ويمكنك فعل ذلك بمعدل 90 حرفًا في الدقيقة”.
ديجراي لديه BCI وظيفي في دماغه منذ ما يقرب من 6 سنوات ، وهو محارب قديم في 18 دراسة من قبل مجموعة Shenoy. يقول إنه لأمر رائع أن تصبح المهام سهلة. يشبه العملية بتعلم السباحة ، قائلاً ، “أنت تتجول كثيرًا في البداية ، ولكن فجأة ، يصبح كل شيء مفهومًا.”

يركز نهج Chang لاستعادة الاتصال على التحدث بدلاً من الكتابة ، وإن كان ذلك باستخدام مبدأ مماثل. مثلما تتكون الكتابة من أحرف مميزة ، فإن الكلام يتكون من وحدات منفصلة تسمى الصوتيات ، أو الأصوات الفردية. يوجد حوالي 50 صوتًا باللغة الإنجليزية ، يتم إنشاء كل منها بواسطة حركة نمطية للقناة الصوتية واللسان والشفتين.

عملت مجموعة تشانغ في البداية على توصيف جزء الدماغ الذي يولد الصوتيات ، وبالتالي الكلام – منطقة غير محددة بشكل جيد تسمى قشرة الحنجرة الظهرية. بعد ذلك ، طبق الباحثون هذه الأفكار لإنشاء نظام لفك تشفير الكلام يعرض الكلام الذي يقصده المستخدم كنص على الشاشة. في العام الماضي ، أفادوا أن هذا الجهاز مكّن الشخص الذي ترك غير قادر على التحدث بضربة في جذع الدماغ من التواصل ، باستخدام مفردات محددة مسبقًا تتكون من 50 كلمة وبمعدل 15 كلمة في الدقيقة. يقول تشانغ ، “أهم شيء تعلمناه ، هو أنه لم يعد نظريًا ؛ من الممكن حقًا فك تشفير الكلمات الكاملة “.
على عكس الاختراقات البارزة الأخرى في BCI ، لم يسجل تشانغ من الخلايا العصبية الفردية. بدلاً من ذلك ، استخدم أقطابًا كهربائية موضوعة على السطح القشري والتي تكشف عن متوسط ​​نشاط مجموعات الخلايا العصبية. الإشارات ليست دقيقة الحبيبات مثل تلك من الأقطاب الكهربائية المزروعة في القشرة ، ولكن هذا النهج أقل توغلًا.

يحدث فقدان الاتصال الأكثر عمقًا عند الأشخاص في حالة منغلقة تمامًا ، والذين يظلون واعين ولكنهم غير قادرين على التحدث أو الحركة. في مارس ، أفاد فريق يضم عالِم الأعصاب أوجوال تشودري وآخرون في جامعة توبنغن بألمانيا ، بإعادة التواصل مع رجل مصاب بالتصلب الجانبي الضموري (ALS ، أو مرض العصبون الحركي). كان الرجل قد اعتمد في السابق على حركات العين للتواصل ، لكنه فقد القدرة على تحريك عينيه تدريجياً.
حصل فريق الباحثين على موافقة عائلة الرجل لزرع BCI وحاولوا أن يطلبوا منه تخيل حركات يستخدم فيها نشاط دماغه لاختيار الحروف على الشاشة. عندما فشل ذلك ، حاولوا تشغيل صوت يحاكي نشاط دماغ الرجل – نغمة أعلى لمزيد من النشاط ، وأقل مقابل أقل – وعلموه تعديل نشاطه العصبي لزيادة حدة النغمة للإشارة إلى “نعم” وخفضها. من أجل “لا”. سمح له هذا الترتيب باختيار حرف كل دقيقة أو نحو ذلك.
تختلف الطريقة عن تلك الموجودة في ورقة بحثية  نُشرت في عام 2017 ، استخدم فيها تشودري وآخرون تقنية غير جراحية لقراءة نشاط الدماغ. أثيرت أسئلة حول العمل وتم سحب الورقة ، لكن تشودري يقف إلى جانبها.

تشير دراسات الحالة هذه إلى أن هذا المجال ينضج بسرعة ، كما تقول إيمي أورسبورن ، التي تبحث في BCIs في الرئيسيات غير البشرية في جامعة واشنطن في سياتل. تقول: “كان هناك ارتفاع ملحوظ في كل من عدد الدراسات السريرية والقفزات التي يحرزونها في المجال الطبي”. ما يأتي مع ذلك هو المصلحة الصناعية

المختبر إلى السوق

على الرغم من أن هذه الإنجازات قد اجتذبت موجة من الاهتمام من وسائل الإعلام والمستثمرين ، إلا أن المجال لا يزال بعيدًا عن تحسين الحياة اليومية للأشخاص الذين فقدوا القدرة على الحركة أو التحدث. حاليًا ، يقوم المشاركون في الدراسة بتشغيل BCIs في جلسات موجزة ومكثفة ؛ يجب أن يتم توصيل جميع الأجهزة تقريبًا ماديًا ببنك من أجهزة الكمبيوتر ويشرف عليها فريق من العلماء الذين يعملون باستمرار لصقل وإعادة معايرة أجهزة فك التشفير والبرامج المرتبطة بها. يقول هوشبيرج ، متحدثًا بصفتي طبيب أعصاب للرعاية الحرجة ، “ما أريده هو جهاز متوفر ويمكن وصفه ، وهو” متوفر للاستخدام “ويمكن استخدامه بسرعة”. بالإضافة إلى ذلك ، من المفترض أن تدوم هذه الأجهزة المستخدمين مدى الحياة.
يتعاون العديد من الأكاديميين الرائدين الآن مع الشركات لتطوير أجهزة قابلة للتسويق. على النقيض من ذلك ، شارك شودري في تأسيس شركة غير هادفة للربح ، ALS Voice ، في توبنغن ، لتطوير التقنيات العصبية للأشخاص في حالة منغلقة تمامًا.

كانت أجهزة Blackrock Neurotech الحالية الدعامة الأساسية للبحوث السريرية لمدة 18 عامًا ، وهي تريد تسويق نظام BCI في غضون عام ، وفقًا لرئيس مجلس الإدارة فلوريان سولزباكر. اقتربت الشركة خطوة أقرب في نوفمبر الماضي ، عندما وضعت إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ، التي تنظم الأجهزة الطبية ، منتجات الشركة في عملية مراجعة سريعة لتسهيل تطويرها تجاريًا.
سيستخدم هذا المنتج الأول المحتمل أربع مصفوفات مزروعة ويتصل بجهاز مصغر عبر الأسلاك ، والذي يأمل سولزباخر أن يوضح كيف يمكن تحسين حياة الناس. يقول: “نحن لا نتحدث عن تحسن بنسبة 5 أو 10 أو 30٪ في الفعالية”. “يمكن للناس أن يفعلوا شيئًا لم يتمكنوا من القيام به من قبل.”
تعمل Blackrock Neurotech أيضًا على تطوير BCI لاسلكية قابلة للزرع بالكامل تهدف إلى أن تكون أسهل في الاستخدام وتزيل الحاجة إلى وجود منفذ في جمجمة المستخدم. تهدف Neuralink و Paradromics إلى الحصول على هذه الميزات منذ البداية في الأجهزة التي يطورونها

تهدف هاتان الشركتان أيضًا إلى تعزيز عرض النطاق الترددي للإشارة ، والذي من شأنه تحسين أداء الجهاز ، عن طريق زيادة عدد الخلايا العصبية المسجلة. واجهة Paradromics – التي يتم اختبارها حاليًا في الأغنام – بها 1600 قناة ، مقسمة على 4 وحدات.

يستخدم نظام Neuralink أقطابًا كهربائية مرنة جدًا ، تسمى الخيوط ، وهي مصممة للانحناء مع الدماغ وتقليل ردود الفعل المناعية ، كما يقول Shenoy ، وهو مستشار ومستشار للشركة. الهدف هو جعل الجهاز أكثر متانة والتسجيلات أكثر استقرارًا. لم تنشر Neuralink أي أوراق تمت مراجعتها من قِبل الأقران ، لكن منشورًا في مدونة عام 2021 أبلغ عن زرع خيوط ناجحة في دماغ قرد لتسجيل في 1024 موقعًا (انظر go.nature.com/3jt71yq). يرغب الأكاديميون في رؤية التكنولوجيا منشورة للتدقيق الكامل ، وقد جربت Neuralink نظامها حتى الآن على الحيوانات فقط. لكن أجيبوي يقول ، “إذا كان ما يدعونه صحيحًا ، فهذا يغير قواعد اللعبة”.

قامت شركة واحدة أخرى إلى جانب Blackrock Neurotech بزرع BCI على المدى الطويل في البشر – وقد يكون بيعها أسهل من المصفوفات الأخرى. طورت Synchron in New York City “دعامة” – مجموعة من 16 قطبًا كهربائيًا تم تشكيلها حول دعامة الأوعية الدموية. يتم تركيب هذا الجهاز في العيادة الخارجية في يوم واحد ، ويتم تمريره عبر الوريد الوداجي إلى الوريد الموجود أعلى القشرة الحركية. تم زرع التقنية لأول مرة في شخص مصاب بمرض التصلب الجانبي الضموري في أغسطس 2019 ، وتم وضع هذه التقنية في مسار مراجعة سريع من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية بعد عام.

على غرار الأقطاب الكهربائية التي يستخدمها تشانغ ، تفتقر الدعامة إلى دقة الغرسات الأخرى ، لذلك لا يمكن استخدامها للتحكم في الأطراف الصناعية المعقدة. ولكنه يسمح للأشخاص الذين لا يستطيعون الحركة أو التحدث بالتحكم بمؤشر على جهاز كمبيوتر لوحي ، وكذلك إرسال الرسائل النصية وتصفح الإنترنت والتحكم في التقنيات المتصلة.
يقول المؤسس المشارك لـ Synchron ، طبيب الأعصاب توماس أوكسلي ، إن الشركة تقدم الآن نتائج تجربة الجدوى المكونة من أربعة أشخاص للنشر ، والتي استخدم فيها المشاركون الجهاز اللاسلكي في المنزل متى اختاروا ذلك. “لا يوجد شيء يخرج من الجسد. يقول أوكسلي ، إنه يعمل دائمًا. يقول إن الخطوة التالية قبل التقدم بطلب للحصول على موافقة إدارة الغذاء والدواء هي تجربة على نطاق واسع لتقييم ما إذا كان الجهاز يحسن الوظائف ونوعية الحياة بشكل هادف.

التحديات المقبلة

معظم الباحثين العاملين على BCIs واقعيين بشأن التحديات التي تواجههم. يقول شينوي: “إذا عدت خطوة إلى الوراء ، فسيكون الأمر أكثر تعقيدًا من أي جهاز عصبي آخر تم بناؤه على الإطلاق”. “من المحتمل أن تكون هناك بعض السنوات الصعبة لنضج التكنولوجيا أكثر.”

يشدد Orsborn على أن الأجهزة التجارية يجب أن تعمل دون إشراف خبير لأشهر أو سنوات – وأنها بحاجة إلى العمل بشكل جيد في كل مستخدم. وتتوقع أن التطورات في التعلم الآلي ستعالج المشكلة الأولى من خلال توفير خطوات إعادة المعايرة ليقوم المستخدمون بتنفيذها. لكن تحقيق أداء متسق عبر المستخدمين قد يمثل تحديًا أكبر.
يقول أورسبورن: “التباين من شخص لآخر هو الأمر الذي لا أعتقد أننا نعرف فيه نطاق المشكلة”. في الرئيسيات غير البشرية ، يمكن أن تؤثر الاختلافات الصغيرة في وضع القطب على الدوائر التي يتم النقر عليها. إنها تشك في وجود خصوصيات مهمة في كيفية تفكير الأفراد المختلفين وتعلمهم بالضبط – والطرق التي تأثرت بها أدمغة المستخدمين بظروفهم المختلفة.

أخيرًا ، هناك اعتراف واسع النطاق بأن الرقابة الأخلاقية يجب أن تواكب هذه التكنولوجيا سريعة التطور. تمثل BCIs مخاوف متعددة ، من الخصوصية إلى الاستقلالية الشخصية. يؤكد علماء الأخلاق على أنه يجب على المستخدمين الاحتفاظ بالسيطرة الكاملة على مخرجات الأجهزة. وعلى الرغم من أن التقنيات الحالية لا يمكنها فك تشفير الأفكار الخاصة للأشخاص ، فإن المطورين سيكون لديهم سجلات لكل اتصالات المستخدمين ، وبيانات مهمة حول صحة أدمغتهم. علاوة على ذلك ، تمثل BCIs نوعًا جديدًا من مخاطر الأمن السيبراني.

هناك أيضًا خطر على المشاركين يتمثل في أن أجهزتهم قد لا تكون مدعومة إلى الأبد ، أو أن الشركات التي تصنعها تطوى. هناك بالفعل حالات خذل فيها المستخدمون عندما تُركت أجهزتهم المزروعة غير مدعومة.
ومع ذلك ، فإن ديغراي حريص على رؤية BCIs تصل إلى المزيد من الناس. يقول إن أكثر ما يرغب فيه من التكنولوجيا المساعدة هو أن يكون قادرًا على خدش حاجبه. “الجميع ينظر إلي على الكرسي ويقولون دائمًا ،” أوه ، هذا الرجل المسكين ، لم يعد بإمكانه لعب الجولف بعد الآن. “هذا سيء. لكن الرعب الحقيقي يكون في منتصف الليل عندما يمشي العنكبوت على وجهك. هذه هي الأشياء السيئة “.

بالنسبة لجونسون ، يتعلق الأمر بالاتصال البشري وردود الفعل اللمسية ؛ عناق من أحد أفراد أسرته. “إذا تمكنا من تعيين الخلايا العصبية المسؤولة عن ذلك وترشيحها بطريقة ما إلى جهاز اصطناعي يومًا ما في المستقبل ، فسوف أشعر بالرضا التام عن جهودي في هذه الدراسات.”

Nature 604, 416-419 (2022)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-01047-w

مراجع

Flesher, S. et al. Science 372, 831–836 (2021)
Moses, D. A. et al. N. Engl. J. Med. 385, 217–227 (2021).
Willett, F. R. et al. Nature 593, 249–254 (2021)
Hochberg, L. R. et al. Nature 442, 164–171 (2006)
Ajiboye, A. B. et al. Lancet 389, 1821–1830 (2017)
Flesher, S. et al. Sci. Transl. Med. 8, 361ra141 (2016)
Aflalo, T. et al. Science 348, 906–910 (2015)
Pandarinath, C. et al. eLife 6, e18554 (2017)
Chaudhary, U. et al. Nature Commun. 13, 1236 (2022)
Chaudhary, U., Xia, B., Silvoni, S., Cohen, L. G. & Birbaumer, N. PLoS Biol. 15, e1002593 (2017); retraction 17, e3000607 (2019
Oxley, T. J. et al. Nature Biotechnol. 34, 320–327 (2016)

ترجمة واعداد م.سميح الصوص