سواء كان ذلك هو الاصطياد في مصفوفة أو أن تصبح نافي في الصورة الرمزية، جإن ربط الأدمغة بأجهزة الكمبيوتر هو مجاز من الخيال العلمي لم أعتقد مطلقًا أنني سأراه يصبح حقيقة. ولكن على نحو متزايد، أصبحت واجهات الدماغ والحاسوب (BCIs) مجالًا جادًا للدراسة في مختبرات الأبحاث، وتتقدم بسرعة من مختبرات الأبحاث إلى التجارب البشرية الحقيقية – وربما الأكثر شهرة من قبل شركة Neuralink التابعة لإيلون ماسك.
وفي حين يعد هذا الأفراد ذوي الإعاقة بدرجة أكبر من الحرية والتحكم، إلى جانب التطبيقات المحتملة في الألعاب والرعاية الصحية، لا تزال هناك تحديات فنية وأخلاقية وتنظيمية كبيرة. ولكن كلما تعمقت في هذا الموضوع، وجدت قادة وباحثين ارتقوا إلى مستوى الحدث ليقودونا بمسؤولية نحو مستقبل هذه التكنولوجيا الرائدة.
ما هي واجهة الدماغ والحاسوب؟
لنبدأ في البداية. باختصار، إن أجهزة BCI هي أجهزة تعمل على سد الفجوة، وتترجم بشكل أساسي، بين الإشارات الكهربائية التناظرية في دماغك والأجهزة الرقمية الخارجية.
“تجاوز قنوات الاتصال التقليدية لمهام مختلفة (مثل الرؤية والحركة والكلام)، يربط BCI النشاط الكهربائي للدماغ والعالم الخارجي لزيادة القدرات البشرية في التفاعل مع البيئة المادية”، دراسة أجريت عام 2023 من مجلة Brain Inform. يقرأ. “يوفر BCI قناة اتصال غير عضلية ويسهل الحصول على إشارات الدماغ ومعالجتها وتحليلها وترجمتها للتحكم في الأجهزة أو التطبيقات الخارجية.”
بدأ التطور المبكر لواجهة الدماغ التفاعلية (BCI) في عشرينيات القرن الماضي مع ظهور مخطط كهربية الدماغ (EEG)، وهو اختبار يستخدم الأقطاب الكهربائية لتضخيم النشاط الكهربائي في الدماغ ومن ثم قياسه. ومع ذلك، فقد تطورت واجهات التواصل بين الأفراد (BCIs) الحديثة في السبعينيات من القرن الماضي من خلال عمل الدكتور جاك فيدال من جامعة كاليفورنيا، بتمويل من المؤسسة الوطنية للعلوم ووكالة مشاريع البحوث المتطورة الدفاعية (DARPA). وكان أول باحث صاغ مصطلح “واجهة الدماغ والحاسوب” أيضًا.
على مدار نصف القرن الماضي، وجدت أدوات BCI استخدامًا سريريًا في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بدءًا من رسم خرائط العمل الداخلي للدماغ وحتى زيادة الإدراك البشري والمهارات الحركية. بل يتم استخدام واجهات التواصل بين الدماغ لاستعادة الحركة الجسدية لدى المرضى الذين يعانون من الإصابات والأمراض، مثل التصلب الجانبي الضموري (ALS) أو سكتة دماغية، أو الأشخاص “المقيدين” – السليمين معرفيًا ولكن بدون وظيفة عضلية مفيدة.
إن الإمكانيات مثيرة بشكل لا يصدق، ولكن كما يمكنك أن تتخيل على الأرجح، هناك بعض التحديات التي يبدو أنها لا يمكن التغلب عليها والتي يتعين على الباحثين في هذه التكنولوجيا مواجهتها وجهاً لوجه.
BCIs غير الغازية
قد تفترض أن جميع واجهات الدماغ والحاسوب الحديثة تنطوي على جراحة الدماغ، ولكن التكنولوجيا تأتي في الواقع في أشكال عديدة، اعتمادا على مدى قرب الجهاز من المادة الرمادية للمستخدم. هناك أنواع غير جراحية تمامًا نعرفها جميعًا، مثل تخطيط كهربية الدماغ (EEG) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، والتي تقوم ببساطة بمراقبة وتسجيل نشاط الدماغ. ثم هناك ما يُصنف على أنه تخطيط كهربية الدماغ داخل الأوعية الدموية “غزو جزئي”، والذي يستخدم قسطرة لتوصيل الأقطاب الكهربائية إلى الدماغ دون الحاجة إلى جراحة مفتوحة للدماغ.
تلتقط أجهزة BCI غير الغازية النبضات الكهربائية للدماغ من خلال جمجمة وفروة رأس المريض وتنقلها مباشرة إلى الجهاز الخارجي. في حين أن هذا يبدو جذابا لأنه لا يتطلب جراحة الدماغ، إلا أن التكنولوجيا مليئة بالتحديات.
على سبيل المثال، إحدى أكبر المشكلات المتعلقة بواجهات واجهة التوصيل (BCI) التي يتم ارتداؤها خارجيًا هي انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء. وهذا يعني أن النبضات الكهربائية الملتقطة غالبًا ما تكون مشوشة بسبب التداخل من الجمجمة وفروة الرأس، مما يجعل من الصعب فك تشفير إشارات الدماغ بدقة. ومما يزيد من تعقيد فك تشفير هذه الإشارات الأنماط العصبية المعقدة للدماغ، والتي تتطلب خوارزميات متطورة وموارد حسابية كبيرة لتفسيرها بشكل موثوق.
لقد تحدثت مع الدكتورة جين هوجينز، مديرة مختبر واجهة الدماغ المباشرة بجامعة ميشيغان، لفهم التحديات التي تواجهها واجهات التواصل بين الدماغ (BCIs) التي نشهدها اليوم.
قال هوجينز مازحًا: “دعونا نعد قائمة بالأشياء التي تؤثر على نشاط دماغك… حسنًا، ربما دعونا نعد قائمة بالأشياء التي لا تؤثر عليها، لأن هذه ستكون قائمة أقصر”. “كل شيء بدءًا من ما يراه المريض حاليًا إلى كمية الضوء في الغرفة إلى ما تناوله للتو على الغداء وحتى حالته العاطفية، كلها يمكن أن تؤثر على سعة الإشارات وتعقيد ما يحدث. من الصعب انتقاء القطع التي تحتاجها.”
وفي الوقت نفسه، من حيث الراحة وسهولة الاستخدام، يمكن أن تكون أجهزة BCI غير الغازية غير مريحة للارتداء لفترات طويلة بسبب الأقطاب الكهربائية الضخمة وسماعات الرأس.
ولهذا السبب أصبحت فكرة زراعة الدماغ الغازية هي المستقبل الذي تتجه إليه هذه التكنولوجيا، وهو المستقبل الذي جاء إلى الحاضر في عام 2024 كما لم يحدث من قبل.
الوصول المباشر إلى الدماغ
تأخذ أجهزة BCI القابلة للزرع النبضات مباشرة من المادة الدماغية التي تجلس عليها الشريحة وتترجمها إلى أوامر. ثم يقوم بعد ذلك بنقل إشارات الأوامر هذه لاسلكيًا إلى جهاز خارجي، والذي يقوم بتنفيذها.
يوضح الدكتور هوجينز أنه على الرغم من أن بعض الأشخاص سيكونون دائمًا غير مرتاحين لفكرة زرع جهاز في دماغك، إلا أنه على المدى الطويل، يعد هذا هو الخيار الأكثر ملاءمة.
قالت لي: “يميل الناس إلى الإشارة إلى أجهزة BCI المزروعة على أنها “غزوية”. “من المؤكد أن هناك عملية جراحية إذا كنت تقوم بزراعة BCI ويمكن أن تكون عملية جراحية مثيرة للغاية.” من ناحية أخرى، تشبّه هوجينز الأمر بعملية جراحية الورك الاصطناعية التي أجرتها قبل عامين. جراحة الغازية؟ نعم. ولكن في الحياة اليومية، يمكن نسيانها تمامًا.
أولاً، لا تتطلب أجهزة BCI المزروعة الإعداد لمدة 10 إلى 20 دقيقة اللازمة لتشغيلها يوميًا. كما أنها لا تتطلب الشحن والتنظيف كما تفعل أجهزة BCI الخارجية. افترض هوجينز أن أجهزة BCI المستقبلية يمكن أن تقدم فوائد من كل من BCI التي يتم ارتداؤها خارجيًا أو المزروعة، على غرار كيفية عمل غرسات القوقعة الصناعية الحالية.
“إذا كان بإمكانك زرع أقطاب EEG تحت فروة الرأس، فلن تضطر إلى ارتدائها وخلعها كل يوم، وستكون غير مرئية.”
علاوة على ذلك، فإن أساسيات التكنولوجيا كانت موجودة لفترة أطول مما قد تفترض. لقد مرت عقود منذ أن تم تركيب أول الأطراف الاصطناعية العصبية في البشر، وما زال هذا المجال يتوسع بوتيرة سريعة.
وهذا يقودنا إلى ما نحن عليه اليوم، حيث يتلقى المرضى الأوائل هذه الرقائق المزروعة. وبعد دراسة مدتها ست سنوات والحصول على موافقة إدارة الغذاء والدواء في عام 2023، أطلقت شركة Neuralink تجربتها السريرية لأول شريحة قابلة للزرع، وأكملت الجراحة في يناير من عام 2024 على مريضها الأول.
وفي غضون شهرين فقط، نشرت شركة Neuralink تحديثًا يظهر المريض وهو يتحكم في جهاز كمبيوتر محمول للعب عبر الإنترنت باستخدام دماغه فقط، وهو ما قارنه بـ “استخدام القوة على المؤشر”.
حتى الآن، وجدت تجربة Neuralink BCI مريضًا ثانيًا، بينما انتقل الأول من لعب الشطرنج إلى اللعب. الحضارة السادسة.
حصلت شركة Neuralink على كل الأضواء بفضل مؤسسها البارز، لكنها ليست وحدها. بدأت شركة Synchron في بروكلين نيويورك، والتي تعمل على تطوير جهاز يمكن زرعه بأمان في الأوعية الدموية في الدماغ، تجربتها السريرية لستة مرضى في العام الماضي. قام فريق BrainGate، وهو كادر بحثي تم دمجه من جامعات في جميع أنحاء الولايات المتحدة، بزرع أول جهاز BCI لاسلكي عالي النطاق في العالم في عام 2021. من ناحية أخرى، يقع المقر الرئيسي لشركة Blackrock Neurotech في سولت ليك سيتي بولاية يوتا، وتجري تجارب بشرية مع شركائها. قامت مجموعة يوتا بمصفوفة BCI لأكثر من عقدين من الزمن مع عدم وجود أي “أحداث سلبية خطيرة” تم الإبلاغ عنها من قبل إدارة الغذاء والدواء في ذلك الوقت.
وفي هذه التطبيقات، تمكن الأجهزة المستخدمين من تجاوز الأطراف التالفة وغير المستجيبة بشكل فعال للتحكم في الأجهزة الخارجية مباشرة بأفكارهم وأداء الأنشطة دون الاعتماد على الأشخاص الأصحاء، مما يحسن نوعية حياتهم بشكل كبير. لقد أحدثت هذه التكنولوجيا بالفعل ثورة في عدد من مجالات البحث، بما في ذلك الترفيه والألعاب، والأتمتة الصناعية، والتعليم، والتسويق العصبي.
التحديات المستمرة
على الرغم من أن أجهزة BCI المزروعة تبدو وكأنها مستقبل هذا المجال، إلا أنها تأتي بالتأكيد مع تحدياتها الخاصة. على سبيل المثال، حتى مع أجهزة BCI المزروعة، والتي توفر جودة أعلى للإشارة، يظل الاستقرار على المدى الطويل يمثل مشكلة. يمكن أن تتحلل هذه الأجهزة بمرور الوقت بسبب تفاعلات الأنسجة البيولوجية أو الأعطال الميكانيكية، مما يحد من قابليتها للاستخدام وعمرها الافتراضي للتطبيقات المستمرة.
كما أن واجهة BCI المزروعة لا تتغلب على عقبة التدريب والمعايرة المطلوبة، مما يشكل تحديًا كبيرًا لتقنية BCI. غالبًا ما يحتاج المستخدمون إلى ممارسة مكثفة للحصول على تحكم فعال في هذه الأجهزة، مما يجعل العملية تستغرق وقتًا طويلاً ومحبطة في بعض الأحيان، كما أوضح الدكتور هوجينز.
لدى Neuralink تطبيق قيد التطوير للمساعدة في هذه العملية، مما يساعد المرضى على تدريب عقولهم للتحكم بشكل أفضل في الأجهزة الرقمية، والذي تم اختباره بالفعل مع القرود.
وبعيدًا عن الراحة والتكلفة، فإن العواقب الأخلاقية والخصوصية للتكنولوجيا تشكل تحديات كبيرة أمام التطوير الإضافي لـ BCI. إن البيانات التي تولدها واجهات التواصل بين الدماغ (BCIs) – عواطفنا ونوايانا وأفكارنا – هي في جوهرها شخصية وتزيد من خطر جمع هذه البيانات وإساءة استخدامها عن غير قصد.
يؤدي اعتماد BCIs أيضًا إلى إنشاء مشكلات تتعلق بالاستقلالية والموافقة وإمكانية الوصول. ما الذي يمنع شخص ما من إجباره على استخدام BCI ضد إرادته أو دون فهم كامل لعواقبه؟
قال هوجينز: “لا أستطيع أن أفكر في شيء أكثر رعبًا من أن يقرر شخص ما أنك تريد زرع واجهة الدماغ بين الدماغ (BCI) ويعطيها لك”. “ولا يمكنك طرح أي أسئلة حول ما يحدث أو التعبير عن رأيك.”
وينطبق الشيء نفسه على الاستفادة من أنظمة الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لمساعدة مرضى BCI. “يمكننا الجمع بين الكثير من (وظائف) الذكاء الاصطناعي وواجهات التواصل بين البشر، لكن هذا يبدأ في إثارة نفس النوع من الأسئلة التي تواجهها مع أي نوع من المشاركة والتحكم: من الذي يقرر؟ ماذا سيقال؟”
“وهذا يعود بنا إلى المسائل الأخلاقية التي تحدثنا عنها سابقًا حول تقرير المصير. إذا كان لديك شخص تتدهور قدراته (مثل مرضى التصلب الجانبي الضموري)، فهل هناك توازن؟ هل سيتغير هذا التوازن مع مرور الوقت؟ أم أنني سأستسلم وأبدأ في السماح للذكاء الاصطناعي بإكمال جملتي تلقائيًا؟
“لا تقلق بشأن قراءة الأشخاص لأفكارك من الأقمار الصناعية.”
هذه مخاوف جدية بالنسبة للمستقبل، حتى لو كنا لا نزال بعيدين عن الحاجة الحقيقية لمواجهتها.
“أنا فقط قادر على التقاط ذلك بدقة 90%، وربما 95% في يوم جيد. في يوم سيء، حسنًا، يمكنك النزول إلى أدنى مستوى ممكن في يوم سيء. ولكن هذا هو الشخص الذي يحاول بنشاط طوعًا إيصال رسالة.
يشير Huggins إلى نقطة قمع أحد أكبر التحديات التي تواجه مستقبل BCI: الخوف والمفاهيم الخاطئة.
واعترف هوجينز قائلاً: “إنه يخيف الكثير من الناس”. “لقد سألني أحدهم ذات مرة عما إذا كان بإمكان الحكومة قراءة أفكارهم من خلال الأقمار الصناعية. فقلت، “حسنًا، كما تعلمون، أجد صعوبة في الحصول على الإجابة الصحيحة عندما يكون لدي شخص يجلس في مختبري ويسمح لي بوضع هذه السماعة ويحاول بنشاط الانتباه إلى أحد المفاتيح الموجودة على لوحة المفاتيح.” لا تقلق بشأن قراءة الأشخاص لأفكارك من الأقمار الصناعية.
نتطلع إلى مستقبل أكثر إشراقًا لـ BCI
من المؤكد أن الباحثين في مجال BCI يواجهون تحديات كبيرة في تقديم هذه التكنولوجيا الثورية لعامة الناس، وربما لا يكون ذلك أكثر من إدارة التوقعات. تشير هوجينز إلى أن زملائها الذين يعملون في الدراسات البحثية المزروعة يخضعون لعملية صارمة للغاية للتأكد من أن المشاركين في تلك الدراسات يفهمون ماهية الخطة بالإضافة إلى فهم واقعي للفوائد والمخاطر.
ونادرا ما تمتد هذه المجاملات إلى عامة الناس الذين يتم قصفهم بالوعود الخيالية بالتواصل التخاطري، والذاكرة المثالية والتذكر، وحتى الخلط بين العقول البشرية والروبوتية.
أما بالنسبة إلى الاتجاه الذي تتجه إليه BCI في حياتنا، فقد أقر هوجينز بأن خفض التوقعات سيكون ضروريًا لرؤية التقدم حقًا.
“أعتقد أنه ستكون هناك أشياء متاحة، لكنني لا أعتقد أنها سترقى إلى مستوى كل هذه الضجة. سوف تغير التوقعات. ويحتاج المرء إلى أن يكون لديه توقعات واقعية، وأن يفهم أن هذه تكنولوجيا جديدة. ما زلنا نتعلم كيف يعمل، ولماذا يعمل، ومتى يعمل، ومتى لا يعمل، ونوع الدعم الذي يحتاج إليه، وعدد الأماكن التي ستكون قادرة على تقديمه.
لذلك لا، من المحتمل أننا لن نشهد لحظات “مرحبًا، أنا أعرف الكونغ فو” في المستقبل المنظور. ولكن هذا لا يعني أن الجيل القادم لن يفعل ذلك. قد يكون أمامنا طريق طويل لنقطعه، ولكن أساس تلك التجارب المستقبلية يتم بناؤه اليوم – وهذا سبب يدعو إلى الحماس.