اگر مرز میان بیولوژی و سیلیکون را دنبال می‌کنید، مقیاس آزمایش‌های انسانی همین حالا تغییر کرده است. طبق اعلام ماریسکا ونستنسل از مرکز پزشکی دانشگاه اوترخت، تعداد افرادی که الکترودهای مغزی دریافت کرده‌اند از سال ۲۰۲۴ بیش از دو برابر شده و به تخمین ۱۵۰ داوطلب رسیده است.
این جهش در حالی رخ می‌دهد که فناوری رابط مغز و رایانه (BCI) — شبیه به نصب یک مودم مستقیم روی بافت مغز برای انتقال داده‌ها به کامپیوتر — از کنترل ساده‌ی نشانگر به ارتباطات پیچیده حرکت می‌کند. برای دهه‌ها، تمرکز این حوزه بر رابط‌های «اشاره و کلیک» بود. برای مثال، آزمایش BrainGate در ۱۷ سال اول خود تنها بر این متمرکز بود که کاربر بتواند با فعالیت مغزی، نشانگری را حرکت دهد و کلیک کند.
اکنون هدف، رمزگشایی لحظه‌ای از «واک‌ها» (Phonemes) یا همان واحدهای کوچک صدای گفتار است. این پیشرفت به کاربران اجازه می‌دهد تا با استفاده از نسخه‌های شبیه‌سازی‌شده‌ی صدای خود، دوباره صحبت کنند. همان‌طور که در تحلیل‌های پیشین ما درباره‌ی پیشرفت‌های مدل‌های صوتی اشاره کردیم، هدف نهایی تبدیل سیگنال الکتریکی به معنای دقیق است.
تصور کنید جهانی را که در آن فلج شدن به معنای سکوت نباشد. برای کیسی هرل، فعال محیط‌زیست که به بیماری ALS مبتلا است، یک BCI که در ژوئیه ۲۰۲۳ کاشته شد، به پل ارتباطی اصلی او با دنیا تبدیل شده است. پژوهشگران او را «اولین کاربر حرفه‌ای» (Power User) یک ایمپلنت مغزی می‌نامند؛ کسی که از این دستگاه برای وب‌گردی، حفظ درآمد و خواندن کتاب برای دخترش استفاده می‌کند و در عمل به عنوان اولین کاربر پیشرفته‌ی این سیستم عمل می‌کند.
زمینه و مورد هرل
هرل فلج است و بدون این دستگاه نمی‌تواند به‌طور منسجم صحبت کند. او نزدیک به سه سال است که از BCI برای بازپس‌گیری استقلال خود استفاده می‌کند. از زمان کاشت، تیمی در دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، برای بهبود دقت سیستم تلاش کرده‌اند تا ارتباطات او را بهینه‌تر کنند.
هرل این دستگاه را «چیزی کمتر از یک انقلاب» می‌بیند. او بخشی از گروه رو به رشدی از داوطلبان است که می‌خواهند با کمک به تحقیقات علمی و مشارکت در داده‌ها، تجربه‌ی خود را به دیگران منتقل کنند و در عین حال از مزایای شخصی این فناوری بهره‌مند شوند.
جزئیات فنی و سازوکارهای اجرا
پیاده‌سازی فنی در چشم‌انداز فعلی بسیار متنوع است و یک توازن دشوار وجود دارد: هرچه الکترودها به نورون‌ها نزدیک‌تر باشند، سیگنال بهتر است، اما ریسک عوارض جراحی افزایش می‌یابد.
- کاشته‌های تهاجمی: دستگاه‌هایی مانند محصولات نورالینک (Neuralink) و تیم برین‌گیت (BrainGate) شامل الکترودهایی هستند که مستقیماً در بافت مغز قرار می‌گیرند. سیستم هرل شامل الکترودهایی است که فعالیت الکتریکی مرتبط با گفتار را می‌گیرند. این الکترودها به دو درگاه (Docking Ports) روی سر او متصل می‌شوند که به کامپیوتر می‌پیوندند. نرم‌افزار سیگنال‌ها را به واک‌ها تبدیل می‌کند و هرل با یک ردیاب چشم (Eye Gaze Tracker)، اصلاحات لازم را پیش از پخش صدا انجام می‌دهد.
- تهاجم حداقلی: شرکت پریسیشن نوروساینس (Precision Neuroscience) که توسط یکی از هم‌بنیان‌گذاران سابق نورالینک تأسیس شده، از دستگاهی استفاده می‌کند که روی سطح مغز قرار می‌گیرد. روش‌های دیگر شامل الکترودهای سیمی روی سطح مغز یا پوشیدن کلاهی از الکترودها است.
- بی‌سیم و عروقی: برخی BCIها کاملاً کاشته‌شده و بی‌سیم هستند. شرکت سینکرون (Synchron) در حال حاضر چنین دستگاه‌هایی را در قالب آزمایش‌های بالینی در سراسر آمریکای شمالی و استرالیا تست می‌کند.
در ژانویه ۲۰۲۵، نورالینک (تأسیس شده توسط ایلان ماسک) اعلام کرد که طی دو سال گذشته در ۲۱ نفر ایمپلنت کاشته است. هم‌زمان، چین در سال جاری به نخستین کشوری تبدیل شد که BCI را برای استفاده‌های پزشکی عمومی تأیید کرد. شرکت نوراکل (Neuracle) در شانگهای که از نوامبر ۲۰۲۴ در حال آزمایش بود، اخیراً مجوز خروج از مرحله‌ی آزمایش‌های بالینی و ورود به بازار را دریافت کرد.
رشد تاریخی و مقیاس پذیرش
بر اساس گزارش میشل پاتریک-کروگر از دانشگاه هیوستون در سال ۲۰۲۴، بین سال ۱۹۹۸ (سالی که گمان می‌رود نخستین دستگاه کاشته شد) تا پایان ۲۰۲۳، تنها ۶۷ داوطلب در ۲۱ گروه تحقیقاتی وجود داشت. جهش به ۱۵۰ نفر، نشان‌دهنده شتاب شدید در پذیرش بالینی و تمایل داوطلبان برای شرکت در این طرح‌ها است.
در حالی که هرل به ALS مبتلا است، اکثر BCIهای فعلی در افرادی با آسیب نخاعی کاشته شده‌اند. این افراد معمولاً در اندام‌ها فلج هستند اما توانایی تکان دادن صورت و صحبت کردن را دارند. در این موارد، BCIها برای کنترل تجهیزات کمکی حرکتی به کار می‌روند.
با این حال، مسیر تجاری‌سازی بدون چالش نیست. برای کاربران ALS، برخی دستگاه‌ها که ابتدا نجات‌بخش بودند — حتی برای کسانی که کاملاً در وضعیت «قفل‌شدگی» (Locked-in) بودند — به‌مرور زمان از کار افتادند. دانشمندان هنوز نمی‌دانند چرا سیگنال‌ها در طول زمان تضعیف می‌شوند و همین موضوع، موج جدید داوطلبان را برای تحقیقات «پایداری بلندمدت» حیاتی می‌کند.
این تغییر یعنی ما از مرحله «اثبات مفهوم» به «بهبود محصول» رسیده‌ایم. اضافه شدن ویژگی‌های نرم‌افزاری مانند «فیلتر کلمات رکیک» (که به هرل اجازه می‌دهد بدون خطای تصادفی و swearهای ناخواسته با دخترش حرف بزند) و حالت‌های حریم خصوصی نشان می‌دهد مهندسان اکنون در حال حل جزئیات زندگی روزمره هستند، نه فقط برقراری ارتباط اولیه.
برای بازار گسترده‌تر، این یعنی گلوگاه سخت‌افزاری در حال باز شدن است و نبرد اصلی به دقت نرم‌افزار و زیست‌سازگاری بلندمدت منتقل شده است. برنده‌های این رقابت کسانی هستند که بتوانند سیگنالی پایدار برای چندین دهه حفظ کنند، نه فقط چند ماه.
در آینده باید منتظر داده‌های جدید درباره‌ی پایداری بلندمدت ایمپلنت‌های ALS باشیم، زیرا این موضوع همچنان اصلی‌ترین نقطه کور در تحقیقات فعلی BCI است.
گام بعدی شما
- اخبار مربوط به تأییدیه‌های پزشکی BCI در چین را دنبال کنید تا سرعت تجاری‌سازی جهانی را بسنجید.
- مقالات مربوط به «تضعیف سیگنال در ایمپلنت‌ها» را بخوانید تا نقاط ضعف فعلی سخت‌افزارها را بشناسید.
- بررسی کنید که آیا استانداردهای حریم خصوصی برای داده‌های مغزی در حال شکل‌گیری است یا خیر.
اما داستان سخت‌افزاری این تحول حتی شگفت‌انگیزتر است — به تحلیل ما درباره‌ی تراشه‌های نسل جدید پردازش عصبی مراجعه کنید.
گفتگو