حاضرید مغزتان را به کامپیوتر وصل کنید؟ این مرد ۶۵ ساله با همین کار، زندگی‌اش را پس گرفت

فکرش را بکنید که تنها با قدرت ذهن‌تان بتوانید کامپیوتر را کنترل کنید، بازی کنید یا حتی در اینترنت گشت‌وگذار کنید. این واقعیت زندگی مارک جکسون ۶۵ ساله است. مارک که به دلیل بیماری ALS توانایی حرکت را از دست داده، حالا به‌لطف یک ایمپلنت مغزی انقلابی از استارتاپ Synchron، بخشی از استقلال گمشده‌اش را دوباره به دست آورده است.

برخلاف رقبای پرسروصدایی مثل نورالینکِ ایلان ماسک که نیازمند جراحی باز مغز هستند، ایمپلنت سینکرون به نام «استنترود» (Stentrode) رویکردی بسیار کم‌تهاجمی‌تر دارد. جراحان این دستگاه کوچک را از طریق یک رگ خونی در گردن، بدون شکافتن جمجمه، به مغز مارک رسانده‌اند. این فناوری شگفت‌انگیز به او اجازه می‌دهد سیگنال‌های «قصد حرکت» در مغزش را به کلیک‌های دقیق روی صفحه لپ‌تاپ یا حتی هدست اپل ویژن پرو تبدیل کند و دوباره با دنیا ارتباط بگیرد. این روش، باوجود دریافت سیگنال‌های ضعیف‌تر از مغز، راه را برای تجاری‌سازی سریع‌تر و ایمن‌تر باز می‌کند و امید را به هزاران بیمار بازمی‌گرداند.

جکسون یکی از ۱۰ نفری است که به‌عنوان بخشی از یک مطالعه امکان‌سنجی اولیه، ایمپلنت سینکرون را دریافت کرده‌اند: شش نفر در آمریکا و چهار نفر در استرالیا. علاوه بر بازی، این رابط به او امکان می‌دهد پیامک بفرستد، ایمیل بنویسد و آنلاین خرید کند.

اما این مسیر شگفت‌انگیز چه چالش‌هایی پیش رو دارد؟ آیا رویکرد محتاطانه و کم‌خطر سینکرون می‌تواند در رقابت با روش‌های تهاجمی‌تر اما قدرتمندتر پیروز شود و آینده‌ی رابط‌های مغز و کامپیوتر را شکل دهد؟

داستان پرفرازونشیب پزشکی جکسون حدود پنج سال پیش آغاز شد، زمانی که در جورجیا زندگی می‌کرد و در یک شرکت عمده‌فروشی گل مشغول به کار بود؛ همان شغل رؤیایی‌اش. او فکر می‌کرد عصب گردنش گرفته است. اما در ژانویه ۲۰۲۱، پزشکان در دانشگاه اِموری به او گفتند که تشخیص بسیار جدی‌تر است: اسکلروز جانبی آمیوتروفیک یا ALS.

اما تا دسامبر ۲۰۲۲، او توانایی تایپ‌کردن و بلندکردن سطل‌های گل را در محل کارش ازدست‌داده بود و مجبور شد کار را رها کند. او به خانه‌ی برادرش در حومه‌ی پیتسبورگ نقل‌مکان کرد. جکسون می‌گوید: «ازدست‌دادن توان حرکتی، ازدست‌دادن استقلالی که با این بیماری همراه است، اصلاً آسان نیست. هضمش برایم خیلی سخت بود.»

او باوجود پیشرفت بیماری، سعی می‌کرد مثبت بماند. وقتی کارآزمایی داروی قبلی در تابستان ۲۰۲۳ تمام شد، مشتاق بود به مطالعه‌ی دیگری بپیوندند که شاید بتواند کمکی به درمان ALS او بکند.

در همان زمان، BCI شرکت سینکرون در دانشگاه پیتسبورگ تازه شروع شده بود. اگرچه این ایمپلنت جلوی پیشرفت ALS را نمی‌گرفت، اما می‌توانست بخشی از استقلال از دست رفته‌ی جکسون را دوباره به او برگرداند. جکسون می‌گوید: «از همان اول حسابی هیجان‌زده شدم.»

او فرایند ارزیابی و غربالگری را در ژوئیه ۲۰۲۳ آغاز کرد و شش هفته بعد، زیر تیغ جراحی بود. در یک عمل تقریباً سه‌ساعته، جراحان ابتدا «استنترود» (Stentrode) را که لوله‌ای از توری سیمی به‌اندازه یک چوب‌کبریت است، از طریق ورید ژوگولار به پایه گردن او وارد کردند.

این سیگنال‌ها توسط یک گیرنده پارویی‌شکل که روی سینه‌ی جکسون قرار دارد جمع‌آوری می‌شوند و سپس از طریق یک سیم به واحدی انتقال می‌یابند که آن‌ها را به فرمان‌های قابل‌استفاده تبدیل می‌کند. هرگاه سیستم متصل باشد، دو چراغ سبز از زیر پیراهنش سوسو می‌زنند.

بعد از عمل، برقراری اولین اتصال ماه‌ها طول کشید. قفسه‌ی سینه‌ی جکسون به‌خاطر جراحی متورم شده بود و همین کیفیت سیگنال‌ها را مختل می‌کرد. علاوه بر این، واحد بیرونی دستگاه نمی‌توانست خیلی از واحد درونی فاصله داشته باشد. آن‌قدر آزمون‌وخطا کردند که جکسون نگران شد شاید هیچ‌وقت جواب ندهد.

او می‌گوید: «خیلی انتظار کشیدم.» وقتی بالاخره در اکتبر ۲۰۲۳ واحدها به هم متصل شدند، جکسون احساس کرد باری بزرگ از دوشش برداشته شده است.

وقتی کسی ایمپلنت BCI دریافت می‌کند از او می‌خواهند به انجام حرکت‌های خاصی فکر کند، مثلاً باز و بسته کردن مشت، تا سیستم یاد بگیرد آن الگوی فعالیت مغزی را با آن عمل خاص مرتبط سازد. این کار با کمک نرم‌افزارهای هوش مصنوعی انجام می‌شود که سیگنال‌های عصبی را رمزگشایی و تفسیر می‌کنند.

با اینکه جکسون فلج است و واقعاً نمی‌تواند دستش را حرکت دهد، نورون‌های مربوط به آن حرکت همچنان هنگام تلاش او برای مشت کردن، فعال می‌شوند. همین «قصد حرکت» چیزی است که رابط‌های مغز و رایانه برای خواندنش طراحی شده‌اند.

اگر فرایند شرکت Synchron سخت و پیچیده به نظر می‌رسد، یادتان باشد سایر ایمپلنت‌های مغزی مستلزم جراحی مغز هستند. رقیب اصلی سینکرون، یعنی «نورالینک» ایلان ماسک، بخشی از جمجمه را برمی‌دارد و آن را با دستگاهی به اندازه‌ی یک سکه جایگزین می‌کند؛ دستگاهی که از طریق ۶۴ رشته‌ی سیم بسیار ظریف که به‌طور رباتیک در جای خود قرار می‌گیرند، مستقیماً به بافت مغز وصل می‌شود.

شرکت سینکرون به لطف رویکرد خاص خود، در رقابت برای تجاری‌سازی ایمپلنت‌های مغزی از رقبا پیشی می‌گیرد. این استارتاپ تاکنون فقط ۱۴۵ میلیون دلار سرمایه جذب کرده است (در مقابل ۱.۳ میلیارد دلار نورالینک) اما موفق شده نظر سرمایه‌گذارانی بزرگ مثل جف بیزوس و بیل گیتس را به خود جلب کند.

گفته می‌شود خود ایلان ماسک هم زمانی که پیشرفت نورالینک متوقف شده بود، به سرمایه‌گذاری در سینکرون فکر می‌کرد. این شرکت همچنان در حال گسترش قابلیت‌های BCI خود است و آن را با طیف وسیعی از فناوری‌های مصرفی موجود سازگار می‌کند.

سال گذشته، سینکرون یک قابلیت چت مولد مبتنی‌بر OpenAI را برای کمک به کاربران در برقراری ارتباط معرفی کرد. این شرکت همچنین دستگاه خود را به «اپل ویژن پرو» متصل نمود؛ هدستی که جکسون اکنون به طور مرتب برای سرگرمی از آن استفاده می‌کند.

پس از آن، نوبت به یکپارچه‌سازی با «آمازون الکسا» رسید که به دریافت‌کنندگان استنترود اجازه می‌دهد تنها با افکار خود از این دستیار مجازی استفاده کنند. اوایل امسال هم سینکرون و اپل یک پروتکل بلوتوث برای BCIها معرفی کردند تا وقتی سیستم سینکرون روشن می‌شود، بتواند به طور خودکار یک آیفون، آی‌پد یا ویژن پرو را شناسایی کند و به آن متصل شود.

این شرکت حالا خود را برای یک کارآزمایی بالینی بزرگ‌تر آماده می‌کند؛ مرحله‌ای حیاتی که برای تجاری‌سازی محصول ضروری است. درحالی‌که ماسک رؤیای فرا انسانی ادغام ذهن و ماشین را در سر می‌پروراند، سینکرون بر رفع نیازهای فوری افرادی مانند جکسون تمرکز دارد که دارای معلولیت‌های شدید هستند.

و گرچه این هدف اصلی سینکرون نیست، ولی شاید فناوری کم‌تهاجمی‌اش در آینده به دستگاه‌های ایمن و نامحسوسی منجر شود که روزی به هر کسی امکان دهند تنها با افکارش بازی کند یا در اینترنت بگردد.

تام آکسلی، هم‌بنیان‌گذار و مدیرعامل سینکرون، کارش را دقیقاً با این هدف شروع نکرد که یک شرکت ذهن‌خوانی راه بیندازد. او پس از اتمام دانشکده پزشکی در سال ۲۰۰۵ در دانشگاه موناش استرالیا، می‌دانست که می‌خواهد در حوزه مغز، یا عصب‌شناسی یا روان‌پزشکی، تخصص بگیرد و برای این کار، ابتدا باید در پزشکی داخلی آموزش می‌دید.

آکسلی به‌عنوان بخشی از این آموزش، سه ماه را در یک کلینیک مراقبت‌های تسکینی برای افراد مبتلا به ALS گذراند. او می‌گوید: «تجربه‌ای بسیار تکان‌دهنده بود.»

بعدها، زمانی که در حال گذراندن یک دوره بالینی در منطقه روستایی میلدورا بود، با راهول شارما که برای تخصص قلب آموزش می‌دید، دوست شد. شارما غذای هندی می‌پخت و آن‌ها گفتگوهای طولانی و فلسفی درباره آینده پزشکی داشتند.

در همین دوران شارما به آکسلی از تغییر بزرگ در جراحی قلب گفت: گذار از عمل‌های باز قلب به روش‌های کم‌تهاجمی که با استفاده از کاتترهایی درون رگ‌ها انجام می‌شوند. آکسلی با خودش فکر کرد: «چه می‌شد اگر این روش‌ها به مغز هم راه پیدا می‌کردند؟» به‌هرحال، مغز شبکه‌ای گسترده از رگ‌های خونی دارد.

سپس در سال ۲۰۰۸، آکسلی مقاله‌ای مهم را در مجله علمی Nature (منتشر شده در سال ۲۰۰۶) خواند که توضیح می‌داد چگونه دو بیمار فلج با استفاده از یک ایمپلنت مغزی توانستند تنها با افکارشان یک کامپیوتر را کنترل کنند. یکی از آن‌ها حتی توانسته بود یک بازوی رباتیک را حرکت دهد.

برای دستیابی به این نتایج پیشگامانه، تیمی از دانشگاه براون و بیمارستان عمومی ماساچوست از دستگاهی به نام آرایه یوتا (Utah array) استفاده کرده بودند؛ یک شبکه‌ی مربعی به‌اندازه ۴ در ۴ میلی‌متر با ۱۰۰ خار فلزی بسیار کوچک. این آرایه به درون بافت مغز نفوذ می‌کرد و الکترودهای روی نوک خارها فعالیت نورون‌های منفرد را ثبت می‌کردند.

قراردادن این آرایه نیازمند عمل «کرانیوتومی» است که در آن تکه‌ای از جمجمه به طور موقت برداشته می‌شود. اولین فردی که این ایمپلنت را دریافت کرد متیو ناگل بود که توانست نشانگر موس را حرکت دهد، ایمیل بخواند، بازی پونگ انجام دهد و حتی یک دایره روی صفحه بکشد. آکسلی می‌گوید: «همان لحظه بود که به رابط‌های مغز و رایانه (BCI) علاقه‌مند شدم.»

آکسلی و شارما شروع کردند به فکرکردن درباره‌ی این‌که الکترودها را روی استنت‌ها قرار دهند تا از مغز سیگنال بگیرند. اینجا بود که ایده‌ی استنرود (Stentrode) شکل گرفت. آکسلی پس از اتمام دوره فلوشیپ پزشکی داخلی در سال ۲۰۰۹، بدون هماهنگی قبلی با آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده (دارپا) که در حال تحقیق بر روی BCIها بود، تماس گرفت.

یکی از مدیران برنامه در دارپا فکر کرد اختراع او می‌تواند روشی باشد برای اینکه سربازان قطع‌عضو بتوانند بازوهای رباتیک را کنترل کنند. به همین دلیل آکسلی را به مرکز پزشکی ارتش والتر رید دعوت کرد تا ایده‌اش را ارائه دهد.

در نهایت، دارپا برای این ایده‌ی نصفه‌ونیمه‌ی آکسلی و شارما یک میلیون دلار بودجه تأمین کرد. دو سال بعد، آن‌ها شرکتی به نام SmartStent تأسیس کردند که بعدها به سینکرون تبدیل شد. این استارتاپ همچنین کمک‌هزینه‌ای پنج میلیون‌دلاری از دولت استرالیا و بعدتر چهار میلیون دلار دیگر از دارپا و دفتر تحقیقات نیروی دریایی آمریکا دریافت کرد.

آن‌ها نیکلاس اوپی، مهندس پزشکی را که در آن زمان روی پروژه‌ی چشم بیونیک کار می‌کرد، برای طراحی استنترود به خدمت گرفتند و تا سال ۲۰۱۲، شرکت کاشت این دستگاه در گوسفندان را آغاز کرد. در سال ۲۰۱۹، اولین انسان در یک مطالعه امکان‌سنجی اولیه در استرالیا، استنترود را دریافت کرد. (اولین جراحی انسانی نورالینک در ژانویه ۲۰۲۴ انجام شد.)

وینود خوسلا، سرمایه‌گذار خطرپذیری که شرکتش در سینکرون سرمایه‌گذاری کرده، معتقد است استنترود می‌تواند خیلی سریع‌تر از سایر BCIهایی که نیاز به جراحی تهاجمی مغز دارند، مقیاس‌پذیر شود آن دستگاه‌ها همچنین به جراحان مغز و اعصاب آموزش‌دیده یا در مورد نورالینک، به ربات‌های جراحی نیاز دارند. خوسلا می‌گوید: «تعداد متخصصان قلبی که برای کاشت استنت آموزش‌دیده‌اند، بسیار بیشتر است.»

اما رویکرد سینکرون بی‌نقص هم نیست و مزایا و معایب خود را دارد. دستگاه آن از داخل رگ خونی، با استفاده از ۱۶ الکترود که روی سطح استنت قرار دارند، فعالیت مغز را ثبت می‌کند و ازآنجایی‌که فاصله‌اش از نورون‌های منفرد بیشتر از آرایه یوتا و دستگاه نورالینک است، سیگنال ضعیف‌تری را دریافت می‌کند.

محققان BCI این پدیده را «اثر استادیوم» می‌نامند. اگر داخل یک استادیوم نشسته باشید، می‌توانید مکالمات اطراف خود را بشنوید. اگر بیرون استادیوم نشسته باشید، همهمه و غوغای جمعیت را می‌شنوید و شاید بتوانید تشخیص دهید چه زمانی یک گل به‌ثمررسیده است.

کیپ لودویگ، استاد دانشگاه ویسکانسین مدیسون و مدیر مشترک مؤسسه مهندسی عصبی کاربردی ویسکانسین که در پروژه سینکرون نقشی ندارد، می‌گوید: «سؤال این است که برای انجام کاری مفید برای بیمار، چقدر نیاز به شنیدن این سیگنال‌ها دارید؟»

فراتر از این، آکسلی پتانسیل بزرگی در استفاده از رگ‌های خونی کوچک به‌عنوان مسیرهایی برای دسترسی به بخش‌های تازه‌ای از مغز می‌بیند. او می‌گوید: «ما معتقدیم این کار می‌تواند پوشش مغز را ۱۰ برابر افزایش دهد.» به گفته‌ی او، کاشت استنترودهای بیشتر در بخش‌های مختلف مغز می‌تواند امکان کنترل طبیعی‌تر و انجام وظایف پیچیده‌تر را فراهم کند.

هم‌زمان با اینکه سینکرون خود را برای یک کارآزمایی کلیدی در سال ۲۰۲۶ آماده می‌کند، مطالعه‌ای که بین ۳۰ تا ۵۰ نفر را شامل خواهد شد، با پرسش‌های مهمی درباره‌ی فناوری‌اش روبه‌رو است: ایمپلنت استنترود دقیقاً چه مزایایی دارد و این مزایا چطور باید اندازه‌گیری شوند؟

لی هوخبِرگ، پژوهشگر BCI در بیمارستان عمومی ماساچوست و دانشگاه براون (و یکی از نویسندگان مقاله‌ی سال ۲۰۰۶ که الهام‌بخش اوکسلی شد)، می‌گوید: «این فناوری‌ها آن‌قدر جدید هستند که فرصت بازگرداندن توانایی‌هایی را فراهم می‌کنند که هیچ دستگاه یا رویکرد دیگری هنوز قادر به بازگرداندنشان نیست. برای همین هیچ معیار استاندارد و معتبری وجود ندارد که بتوان به‌راحتی برای سنجش نتایج به کار برد.»

با رشد این حوزه و تلاش استارتاپ‌های بیشتر برای تجاری‌سازی، شرکت‌ها و نهادهای نظارتی در حال یافتن معیارهایی برای سنجش اثرگذاری هستند. البته برخی ابزارهای ارزیابی توانایی‌های عملکردی یا کیفیت زندگی افراد از قبل وجود دارند و می‌توانند برای BCIها هم به کار گرفته شوند.

مارک جکسون تردیدی ندارد که رابط‌های مغز و رایانه در نهایت تأثیر مثبتی بر سلامت و کیفیت زندگی خواهند گذاشت. او می‌گوید: «می‌توانم آینده‌ای را ببینم که این فناوری به کسی استقلالش را بازگرداند.» بااین‌حال، آرزوی او فعلاً چندان عملی نیست: «من باید به‌طور فیزیکی با یک سیم خارجی وصل باشم.» این اتفاق هفته‌ای دو بار می‌افتد، وقتی که مهندس بالینی سینکرون، ماریا ناردوزی، برای جلسات آموزشی به دیدنش می‌آید.

در طراحی نسل دوم دستگاه سینکرون که قرار است در کارآزمایی کلیدی آزمایش شود، واحد داخلی و خارجی به‌طور بی‌سیم به هم متصل خواهند شد؛ بنابراین بیماران دیگر مجبور نخواهند بود با سیم به سیستم وابسته باشند.

شارما می‌گوید: «فناوری دستیار صوتی هنوز خیلی فاصله دارد تا به جایی برسد که باید باشد.» هر کسی که از الکسا یا سیری استفاده کرده باشد، می‌داند مشکل دقت و تأخیر بین درخواست و پاسخ دستگاه وجود دارد. اگر رابط‌های مغز و رایانه بتوانند کارها را طبیعی‌تر از دستیار صوتی انجام دهند، به نظر شارما همین موضوع می‌تواند کفه‌ی ترازو را به نفعشان سنگین کند.

علاوه بر این، BCIها حریم خصوصی بیشتری هم فراهم می‌کنند. شارما می‌گوید: «اگر افراد دیگری در اطراف شما باشند، شاید نخواهید آنچه را قصد دارید انجام دهید یا بیان کنید، با صدای بلند به اشتراک بگذارید.» و البته برای بعضی بیماران فلجی که توانایی صحبت‌کردن را ازدست‌داده‌اند، BCI شاید تنها راه ارتباط و تعاملشان با دنیای اطراف باشد.

جکسون می‌داند که تا حدی نقش موش آزمایشگاهی را دارد. او واقف است که فناوری سینکرون با گذر زمان بهتر، سریع‌تر و روان‌تر خواهد شد. از امتحان‌کردن اپلیکیشن‌های جدید با BCI لذت می‌برد و سرگرم‌کننده‌ترین بخش ماجرا را استفاده از Apple Vision Pro می‌داند.

بالای تختش تصویری از دو پرنده‌ی زردرنگ واربلر میوه‌خوار دیده می‌شود که خودش در ۲۰ سالگی نقاشی کرده بود. مادرش نقاشی را نگه داشت و قاب گرفت. جکسون مشتاق بود در دوران بازنشستگی بیشتر با رنگ‌روغن نقاشی کند. اما او به‌خوبی می‌داند که به‌خاطر ماهیت ALS، وضعیتش ناگزیر بدتر خواهد شد.

احتمال دارد در نهایت توانایی صحبت‌کردن و همان حرکات ارادی اندکش را هم از دست بدهد. حتی ممکن است دچار افت شناختی شود و دیگر نتواند BCI خود را کنترل کند. متوسط طول عمر افراد مبتلا به ALS دو تا پنج سال پس از تشخیص است. از میان ۱۰ نفری که تاکنون ایمپلنت سینکرون را دریافت کرده‌اند، تنها جکسون و یک نفر دیگر هنوز از آن استفاده می‌کنند. بقیه یا به‌خاطر پیشرفت بیماری کنار کشیدند یا جانشان را از دست دادند.

جکسون پیش از تشخیص ALS، تازه به سراغ چوب‌تراشی رفته بود. دلش می‌خواست یاد بگیرد پرنده‌ها را بتراشد. حالا یک مجسمه‌ی کوچک چوبی از کاردینالی روی میز کنار تختش گذاشته که یادآور سرگرمی‌ای است که به‌خاطر ALS هرگز نمی‌تواند به آن برگردد.

او می‌گوید: «اگر روزی راهی باشد که بازوهای رباتیک یا پاهای رباتیک به این فناوری متصل شوند، واقعاً فوق‌العاده می‌شود.» نورالینک در حال آزمایش چنین قابلیتی است، اما بازوهای رباتیک امروزی هنوز فاصله‌ی زیادی با حرکات طبیعی دارند. شاید چند دهه طول بکشد تا رابط‌های مغز و رایانه به جایی برسند که انجام کارهای پیچیده‌ای مثل چوب‌تراشی ممکن شود.

فعلاً جکسون می‌تواند با BCI اپلیکیشن‌های موزه‌های هنری را بگردد، اما دوست دارد روزی راهی پیدا کند که بتواند تنها با افکارش هنر دیجیتال خلق کند. هرچند این فناوری هنوز محدودیت‌های زیادی دارد، اما به جکسون امکان کارهایی را داده که هرگز فکرش را هم نمی‌کرد. او می‌تواند بدون استفاده از دست‌ها، پاها، چشم‌ها، شانه‌ها، صورت یا حتی صدایش، اشیا را روی یک صفحه جابه‌جا کند و در پایان می‌گوید: «بی‌جهت نیست که این فناوری را انقلابی می‌دانند.»