چگونگی ارتباط مغز با مغز

در دوازدهم ژوئن سال ۲۰۱۵راس ساعت ۳:۳۳ در بعد از ظهر یک روز گرم زمستانیدر سائوپائولو، برزیل یک بعد از ظهر زمستانی عادیدر آمریکای جنوبی این پسر جوان که اینجا چنان شادی می کنه که انگار گل زده ژولیانو پینتو ۲۹ ساله به موفقیت بسیار بزرگی دست یافت با وجود اینکه بر اثر یک حادثه رانندگی او فلج شده بود و از ناحیه میانی قفسه سینهتا نوک انگشتان پا هیچ حسی نداشت بر اثر یک تصادف رانندگی که در شش سال قبل اتفاق افتاده وکه منجر به مرگ برادرش شد شده بود وعلی رغم اینکه در اثر یک ضایعه نخاعی که باعث شدجولیانو از صندلی چرخ دار استفاده کنه، جولیانو برای این کار انتخاب شد،و در آن روز او کاری را کرد که تا ۶ سال قبل، اکثر افراداین کار را غیر ممکن می دونستن. جولیانو پینتو اولین شوت بازی افتتاحیه جام جهانی ۲۰۱۴ برزیل رو زد. آنهم تنها با "فکر کردن". توانایی تکان دادن بدنش رو نداشت، اما می تونست حرکاتی که برای شوت زدن نیاز است رو تصور کنه. قبل از فلج شدن قهرمان بود و الان هم قهرمان معلولان است. و قراره تا چند سال دیگه در المپیک معلولان شرکت کنه. چیزی رو که ضایعه نخاعی نتونست ازش بگیره قدرت تصور کردنش بود. تصوری که در آن بعد از ظهر در استادیومی با جمعیت حدود ۷۵٫۰۰۰ نفر در برابر دید تقریبا یک میلیارد نفری که از تلویزیون تماشا می کردن،
و آن شوت، ۳۰ سال تخقیق علمیبر روی مغز رو به ثمر نشاند. تحقیق برای فهم دنیای درون ذهنمان که تنها با دنیای بالای سرمان قابل قیاس است چرا که در هر موج مغزی در حدود ۱۰۰ میلیارد از اجزای مغز با یکدیگر در ارتباطند. کاری که جولیانو انجام داد، به ثمر رسیدن ۳۰ سال آرزوی محققان و ۱۵ سال کار روی طرح های مختلف بود.
۱۵ سال پیش، من و جام چاپین در مقاله ای عنوان کردیم که در حال ابداع چیزی هستیم به نام" ماشین ارتباط مغزی" یعنی ارتباط مغز با یه سری دستگاه به طوریکه انسانها و حیوانها فارغ از فاصلشان تا دستگاه ها بتونن آنها را به حرکت درآورند. آنهم تنها با "تصور کردن" همکارامون بهمون می گفتن"شما واقعا نیاز به کمک دارید، کمک های روان درمانی!" با وجود این برداشت رایحبین اسکاتلندی ها و برزیلی ها چون اینجوری در کشورهامون بار اومدیم، در طی ۱۲ تا ۱۵ سال طرح پشت طرح ارایه دادیم تا نشون بدیم که این ممکنه.
ماشین ارتباط مغزی،موشک هوا کردن نیست. فقط یه تحقیق در ارتباط با مغزه. چیزی نیست جز به کاربردن یه سری سنسور برای خواندن امواج مغزی برای اجرای فرمانهای حرکتی ماشین و پیاده سازی آنها در رشته های عصبی نخاع. ما سنسورهایی رو درست کردیم که قادرن صدها و در حال حاظر هزاران مورداز این امواج رو همزمان بخونن. بعد با داشتن سیگنالهای این امواج و گرفتن فرمانهای حرکتی که مغز تولید میکنه می تونیم درواقع در فضا هم حرکت کنیم. به این روش، این سیگنالها رو به فرمانهای دیجیتالی تبدیل می کنیم که هر نوع وسیله الکتریکی، مکانیکییا حتی مجازی می تونه دریافت کنه اینجوری اون وسیله متوجه میشه که شخص چه حرکتی رو می خواد انجام بده و از فرمانهای مغز پیروی میکنه. با مجهز کردن این وسایل به سنسورهای مختلف همینطور که الان می بینید ما درواقع پیامها رو دوبارهبه مغز بر می گردانیم تا فعال شدن موتور حرکتیمورد نظر رو تایید کنیم حالا میخواد ماشین کنار شخص باشه،یا اطاق بغلی یا هرجای این عالم خاکی. و همینکه این پیام پاسخی به مغز بده مغز متوجه کارش میشه:به حرکت درآوردن ما. این فقط یکی از تحقیقاتی است که چند سال پیش منتشر کردیم که در اون یک میمون، بدون حرکت دادن بدنش یاد می گیره که یک بازوی مجازی روبه حرکت در بیاره، یک بازوی مجازی که وجود خارجی نداره. چیزی رو که می شنویدصدای مغز این میمونه وقتیکه داره سه دایره مختلف هم شکل رو در فضای مجازی بررسی می کنه. و برای گرفتن جایزه یعنی یه قطره آب پرتقال که میمون خیلی دوست داره میمون باید یکی از این اشکال روبا لمس کردن انتخاب کنه. با دیدن آنها نه، فقط با لمس کردن. چون هربار که این بازوی مجازی یکی از این اشکال رو لمس میکنه یک پالس الکتریکی به مغز میمون فرستاده میشه که سطح شی مذکور را برای مغز توصیف میکنه بدین صورت حیوان متوجه میشه که کدوم شی رو باید برداره. وقتی این کار رو میکنه، بدون اینکهتکونی به خودش بده، جایزه میگیره. یه ناهار برزیلی عالی: بدون اینکه تکونی به خودت بدیآب میوه ات رو می خوری.
وقتی این اتفاق رو دیدیم همون طرحی که ۱۵ سال پیش داشتیم رو ارایه دادیم. دوباره روی اون مقاله کار کردیم از کشوی دراور کشیدیمش بیرون و این احتمال رو مطرح کردیم که میشه یک انسان فلج را با کمک ماشین ارتباط مغزی دوباره به حرکت وا داشت. اصل فکر اینه که اگر کسی فلج باشه-- ممکنه برای هر کدوم از ماها اتفاق بیافته. بذارید بهتون بگم، خیلی اتفاق نزدیکیه، در عرض یک هزارم ثانیه یک تصادف رانندگی ممکنه زندگی شما رو زیر و رو کنه. اگر کسی دچار ضایعه کامل نخاعی بشه نمی تونه حرکت کنه چراکه ارتباط امواج مغزبا عضلات از بین میره. ولی امواج مغزی همچنان بوجود میان. کسانی که از گردن یا کمر به پایین فلج میشنهر شب به راه رفتن فکر می کنند هر لحظه این امواج در سرشون هست. مسئله اینه که چه جوری میشه این امواج رو بیرون کشید و دوباره حرکت رو ایجاد کرد.
طرح ما خلق یک بدن جدید بود. مثل یک چلیقه روباتیک. همون چیزی که جولیانو رو قادر ساختتا فقط با فکر کردن شوت بزنه. او اولین جلیقه ارتباط مغزی رو پوشید. که افرادی که از گردن و کمر به پایینفلج هستند رو قادر می کنه تا دوباره حرکت کنند.
این طرح اصلی ایده ۱۵سال پیش ما بود. چیزی که الان می خواهم بهتون نشون بدم۱۵۶ نفر از ۲۵ کشور از سرتاسر پنج قاره این زمین زیبا. از زندگی شون،اعتبارشون سگشون،همسرشون،بچه هاشون،مدرسه و کارشون زدن و همگی برای ۱۸ ماه اومدن برزیلتا این کار رو انجام بدن. چون یکی دو سال بعد از انتخاب برزیلبه عنوان میزبان جام جهانی خبردار شدیم که دولت برزیل قصد دارهتا در روز افتتاحیه یک کار معنی دار انجام بده. اونهم در کشوری که مهد پرورش فوتباله البته تا قبل از روبرو شدن با تیم آلمان. (خنده حضار) این یه بحث دیگه است و یه محقق اعصاب دیگه باید دربارش حرف بزنه اما برزیل می خواست تا خودش رو یه کشور کاملا متفاوت نشون بده. کشوری که برای علم و فناوری ارزش قائله و حاظره به ۲۵ میلیون انسانی که در سراسر دنیا به خاطر آسیب نخاعیاز راه رفتن افتاده اند، هدیه ای بده برای همین رفتیم پیش دولت برزیلو دفتر فیفا و پیشنهاد دادیم که اجازه بدید تا اولین شوت جام جهانی ۲۰۱۴ رو یک برزیلی که از کمر به پایین فلجه بزنه اونم با کمک یک اسکلت تحت کنترل مغزکه او را قادر می سازه هم به توپ ضربه بزنه و هم حسش کنه. یه نگاه " عاقل اندر سفیه " به ما کردند و گفتند " باشه. امتحان می کنیم" ۱۸ ماه وقت داشتیمتا کار رو از صفر شروع کنیم نه اسکلتی داشتیم، نه بیماری هیچ کاری انجام نشده بود. این افراد همه با هم اومدن و در طول ۱۸ ماه تعداد ۸ بیمار تحت آموزش منظم قرار گرفتند و اساسا این افراد از هیچی این رو ساختند. که اسمش رو گذاشتیم " برزیل-سانتوس دومان یک" اسم اولین اسکلت تحت کنترل مغز رو به نام دانشمند معروف برزیلی آلبرتو سانتوس دومان گذاشتیم. کسی که در ۱۹ اکتبر ۱۹۰۱اولین هواپیما رو ساخت و در پاریس در برابر دید میلیونها نفربر فراز آسمانها پرواز کرد. از دوستان آمریکایی عذر می خوام من ساکن کارولینای شمالی ام اما آن واقعه دوسال قبل از پرواز برادران رایت بر فراز ساخل کارولینای شمالی یود ( تشویق حضار) کنترل کننده پرواز برزیله!
بنابراین با کمک این بچه ها این اسکلت رو درست کردیم این وسیله هیدرولیکی در زاویه ۱۵ درجه آزادانه حرکت می کنه و کنترلش از طریق سیگنالهایی انجام میشه که دستگاه ثبت الکتریکی نوار مغزیذخیره می کنه. اینجوری بیمار می تونه حرکت رو در ذهنش به تصویر بکشه و فرمان رو به سیستم حرکتی اسکلتارسال کنه و تمام. این اسکلت رو با روپوشی ازپوست مصنوعی پوشاندیم اینو یکی از دوستانم به نامگوردون چنگ در مونیخ ساخته بود. بدین روش اعصاب حسی مفاصل حرکت کردهو پا روی زمین قرار میگیره. پاسخ اعصاب حرکتی از طریق جلیقهبه مغز می رسه. این یک جلیقه هوشمند با اجزای حرکتی در ابعاد میکرو است که پاسخ اعصاب حرکتی رو به مغز بردهو با ایجاد فرمان حرکتی به مغز وانمود می کنه که فرد روی پای خودش ایستاده و این خود اوست که حرکت می کند.
این کار رو انجام دادیماین چیزی که می بینید اولین باری است که یکی از بیماران مابرونو، واقعا راه رفت. فقط چند ثانیه راه میره، چون داریم همه چیز رو آماده می کنیم در جلو کلاهش یه نور آبی می بنید چون اون داره تصور راه رفتن رو در ذهنشبه تصویر می کشه و کامپیوتر آنالیزش می کنه و مغز برونو تایید وقتی عمل حرکت تایید شد، دستگاه تحت فرمان مغز برونوشروع میکنه به حرکت درست در این لحظهالان شروع میکنه به راه رفتن. بعد از ۹ سال ناتوانی در راه رفتن خودش داره راه میره. به علاوه -- (تشویق حضار) نه تنها راه میره که زمین رو هم حس می کنه اگر سرعت عمل جلیقه بالا بره بهمون میگه که داره دوبارهروی سنگ های ساحلی سانتوس قدم میذاره این ساحلی است که قبل از تصادف عادت داشت بره اونجا. برای همین مغز داره یک حس جدیددر سر برونو میسازه.
برای همین راه میره و در آخر--وقتم دیگه تموم شده-- میگه" می دونید،بچه ها، برای ازدواج باید این وسایل رو از شما قرض بگیرم. چون دلم می خواد خودم در کلیسا قدم بگذارم و خودم ایستاده بر پاهای خودم،همسرم رو ببینم. قطعا هر موقع بخواهد، در اختیارش می ذاریم.
و این چیزی است که می خواستیم در جام جهانی نشون بدیم ولی نشد، چون به خاطر دلایلی نامعلومفیفا پخش رو در وسط کار قطع کرد. اینو سریع ببیند، جولیانو پینتو است، در جلیقه هوشمند، در حال شوت کردن چند دقیقه قبل از رفتن روی سکو همه این مراحل در مقابل جمعیت انجام شد نورهایی رو که می بینیدنحوه عملکرد رو نشون میدن اساسا نور آبی نشلنه آماده بودن دستگاهه یعنی دستگاه آماده دریافت فکر و ارسال پاسخ است وقتی جولیانو میخواد به توپ ضربه بزنه شما طیفی از نورهای زرد و سبز رو می بینید که از کلاه بیرون اومده و تا پاها میرن اینها بیانگر فرمانهایی هستندکه جلیقه از مغز دریافت کرده تا عمل ضربه زدن انجام بشه. و در عرض ۱۳ ثانیه جولیانو این کار رو میکنه. می تونید فرمانها رو ببینید. آماده میشه،توپ سرجاشه، و ضربه میزنه. نکته شگفت انگیز اینه که ۱۰ ثانیه بعد از ضربه زدنروی سکو نگاهی به ما کرد و در حالیکه شاد بود گفت "توپ رو حس کردم." این محشره. ( تشویق حضار)
تا کجا قراره پیش بره؟ دو دقیقه وقت داریم تا بهتون بگم این دستگاه وارد حیطه تصور شما میشه. فناوری تحرک مغزی اینجاست. این جدیدترین مقاله ای استکه پارسال منتشر کردیم نخستین ارتباط بین دو مغز که دو حیوان رو قادر میسازه تا پیام های ذهنی رو با هم مبادله کنن به این شکل که وقتی یکی از آنها چیزی رو در محیط می بینه بتونه یک پیامک مغزی یایک تیک فیزیولوژیکی عصبی به حیوان دوم ارسال کنه و حیوان دوم کاری رو که باید انجام بده بدون توجه به پیامهای ارسالی از محیط اطرافش چرا که پیام رو از مغز حیوان اول می گیره
این اولین طرح نمایشی این کاره. سریع میرم جلو چون می خوامآخریش رو هم نشون بدم. در اینجا موش اول رو می بینید  که با روشن شدن چراغ در سمت چپ قفس متوجه میشه که برای گرفتن جایزهباید قفس سمت چپ رو هل بده میره و انجامش میده. در همین لحظه،یک پیام مغزی به موش دوم می فرسته موش دوم در قفس کناری استو نور رو نمی بینه موش دوم در ۷۰ درصد از موارد اهرم سمت چپ رو فشار میدهتا جایزه بگیره آنهم بدون اینکه نور رو در چشمش احساس کنه.
سطح محدوده این آزمایش رویه کم بالا بردیم این بار با ایجاد شبکه ارتباط مغزیبین دو میمون که با ارتباط مغزی بین هم بازوی مجازی که قبلا نشون دادم روبه حرکت در میارن این برای اولین باره که دو میمون با ارتباط مغزی فعالیت مغزشان را برای حرکت دادن بازوکاملا با هم منطبق می سازند. یک از میمون ها تصویر X رو کنترل میکنه و میمون دوم تصویر Y رو این کار جالبتر هم میشه وقتی سه تا میمون داشته باشیم یکی از میمونها تصویر X و Y رو کنترل میکنه یکی دیگه تصویر Y و Z رو و میمون سوم تصویر X و Z . بعد میذارید با هم بازی کنند، باید با حرکت بازو در یک تصویر سه بعدییه آب پرتقال برزیلی بگبرن. و اونا دقیقا انجام میدن. نقطه سیاه نمایانگر میانگینفعالیت های مغزی در تعامل با یکدیگر است. این فعالیت مغزی سیستم بیولوژیکی مغز است که با فعالیت مغز برای دستیابی به هدفی خاص فعال میشه.
خب میگید که چی بشه؟ هیچ نظری نداریم. ما فقط محققیم . ( خنده حضار) ما پول می گیریم تا مثل بچه ها باشیم بریم لب پرتگاه تا ببینیم اونورش چیه ولی یک چیز رو می دونم: یه روزی، چند دهه بعد وقتی نوه هامون فقط با فکرکردن از اینترنت استفاده کنند و یا مادری به کودک معلولش که نمی تونه ببینه،نگاهش رو ببخشه یا کسی با کمک ارتباط مغزی ،صحبت کنه بعضی ها به یاد میارن که اساس این کاربا یک شوت باور نکردنی در یک بعد از ظهر زمستانیدر جام جهانی فوتبال برزیل شروع شد
ممنونم.
(تشویق حضار)
ممنونم.
برونو گوسانی: ممنون که وقت رو رعایت کردی راستش میخوام یه کم بیشتر بهت وقت بدم چون نکاتی هست که دوست داریم روشن تر بشه اینکه تا کجا قراره این فناوری پیش بره، ظاهرا باید ارتباط مغزی داشته باشیم پس بذار همه به هم وصل بشیم. اگه درست فهمیده باشم یکی از میمونها سیگنال رو دریافت می کنه و اون یکی به سیگنال پاسخ میده. فقط به این دلیل که پیام رو از طریقارسال پالس عصبی دریافت کرده
میگول نیکولسیس:نه ، یه کم فرق داره. هیچ کدوم از میمونها از شرایط دو میمون دیگه خبر نداره اونها پیام رو در تمای دو بعدی دریافت میکنن اما پاسخ رو در نمای سه بعدی میدن. آنها باید بازو رو در تصویر سه بعد تکان بدن. اما هر میمون فقط دو بعد رو از تصویری که کنترل میکنه دریافت میکنه. برای این کار باید حداقل دو میمون که ارتباط مغزی با هم دارن داشته باشید اما حالت ایده آلش سه تاست. چیزی که ما متوجه شدیم اینه کهوقتی یکی از میمونها ضعیف عمل میکنه دو میمون دیگه سرعت عملشون رو بالا میبرن تا اون میمون اولی رو برسونن این به صورت دینامیکی تنظیم میشه اما تطابق ذهنی پابرجا میمونه. حالا اگه شما بدون اینکه به میمون بگید برنامه فعالیت هر میمون رو عوض کنید مثلا این میمون داره X و Y رو کنترل میکنه حالا باید Y و Z رو کنترل کنه مغز میمون، به سرعت ابعاد قبلی رو فراموش میکنه و شروع میکنه به تمرکزروی ابعاد جدید. چیزی که میخوام بگم اینه که هیچ ماشین کد شکن یا کامپیوتری قادر به پیش بینی فعالیت شبکه مغز نیست. پس ما هستیم که فناوری را به سمت خودمان می کشیم، فناوری هرگز ما را به سمت خودش نمیکشه این کلا غیر ممکنه.
برونو: چند بار اینو امتحان کردی؟ چند بار موفق آمیز بوده و چند بار نبوده؟
میگول: ده ها بار با سه میمون؟..بله...خیلی زیاد. اگه فقط چند بار امتحانش کرده بودم، نمی تونستم الان دربارش صحبت کنم به علاوه به خاطر کمبود وقت، فراموش کردم بگم که درست سه هفته پیشیک گروه محقق اروپایی اولین ارتباط مغزیبین دو انسان رو نشان داد. برونو: چه جوری بود؟ یه سری اطلاعات جزیی بودایده های بزرگ از راههای کوچک شروع میشن-- اما اساسا، فعالیت مغزی یک فرد به فرد دوم فرستاده میشه،البته نه با فناوری سریع اولی پیام رو می گیره، مثل موشهایک پیام تصویری رو و به مغز دوم ارسال می کنه مغز دوم در کورتکس بینایی یک پالس و گاهی هم چند پالس رو مثلا دو پالس مختلف رو دریافت میکنه. در پالس اول، فرد شی رو می بینه، و در پالس دوم یک چیز دیگه رو می بینه. نفر دوم بدون دیدن و حتی در مسافت دور مثلا از طریق اینترنت یا هرجای دنیا که باشه میتونه بگه که شی مورد نظر در اولین پالس ارسالی چی بوده.
برونو: وای...پس به این سمت پیش میریم. این موضوع سخنرانی بعدی در TED است. میگول نیکولاسیس،ممنونممیگول: ممنونم، برونو،ممنونم.