تلاش برای تکرار دیجیتالی مغز انسان – زومیت

جفت‌سازی دیجیتال (نمایش دیجیتالی پدیده‌های دنیای واقعی) اکنون یکی از عمده‌ترین موارد در زمینه‌هایی مانند تولید، صنعت و هوافضا است: نمونه‌های دیجیتالی از شهرها، بنادر و نیروگاه‌ها در سراسر جهان اکنون در دسترس هستند. اصطلاح جفت شدن دیجیتال یا اولین دوقلوهای دیجیتال در سال 2010 توسط جان ویکرز محققان ناسا از آن در گزارشی درباره نقشه راه فناوری آژانس فضایی استفاده کرده اند. تحلیلگران صنعت تخمین می زنند که ارزش کل بازار جفت های دیجیتال تا سال 2026 به 50 میلیارد دلار خواهد رسید.

پس از سال 2010 و ایده ویکرز، دیری نپایید که جفت های دیجیتال وارد دنیای زیست شناسی شدند. در سال 2016، بیل رومدیر عامل GE Digital در آن زمان، پیش بینی کرد:

ما در بدو تولد دوقلوهای دیجیتالی خواهیم داشت و این دوقلوها اطلاعاتی را از حسگرهایی که در بدن ما کار می کنند می گیرند و در مورد بیماری، سرطان و چیزهای دیگر برای ما پیش بینی می کنند.

شریک دیجیتال می تواند درمان مناسب را برای بیمار ارائه کند و پیش بینی کند که بیماری در بدن او چگونه پیشرفت می کند. این جفت را می توان برای آزمایش درمان های بالقوه به جای آزمایش درمان خود بیمار استفاده کرد. ما می دانیم که آزمایش درمان های مختلف روی یک بیمار فرآیندی است که همیشه می تواند با خطرات مختلفی همراه باشد.

تا به امروز، بیشتر این برنامه ها در دوران کودکی هستند. به اصطلاح پروژه تحقیقاتی پژواک محققان از اروپا، بریتانیا و ایالات متحده در حال کار بر روی یک پروژه قلب دیجیتال هستند. سلامت زیمنس (Siemens Healthineers) یک شرکت آلمانی تجهیزات پزشکی نیز قصد دارد همین کار را انجام دهد. سیستم داسوشرکت نرم‌افزاری فرانسوی (سازنده نرم‌افزار مهندسی محبوب کتیا) به دنبال تایید FDA برای چیزی است که آن را “قلب زنده” می‌نامد.

شرکت اتریشی Golem در حال ایجاد یک جفت دیجیتالی از افراد آسیب پذیر است که به تنهایی زندگی می کنند. ایده پشت کار آنها این است که زوج های دیجیتال به طور مداوم بر سلامت افراد نظارت می کنند و مراقبان و پرستاران را در صورت بیماری یا نیاز به کمک آگاه می کنند.

اکنون محققان بالاترین هدف ممکن را در این مسیر دنبال می کنند: ایجاد یک جفت دیجیتالی مغز انسان. نوروتویناین پروژه توسط اتحادیه اروپا تامین می شود و کارکنان آن می خواستند یک مدل کامپیوتری از کل مغز بیمار طراحی کنند.

شرکت کنندگان در برنامه Neurotin امیدوارند که مدل دیجیتالی مغز انسان آنها بتواند برای پیش بینی اثرات محرک ها برای درمان اختلالات عصبی از جمله صرع و بیماری آلزایمر استفاده شود. آنها در حال برنامه ریزی یک آزمایش بالینی هستند که از سال آینده شروع می شود. در این کارآزمایی بالینی، یک جفت دیجیتال از حدود 60 بیمار مبتلا به آلزایمر ساخته شد و هر بیمار با یک محرک خاص مغز که به طور خاص برای مغز او درمان شده بود، درمان شد. این هدف محققان در دومین کارآزمایی بالینی است که برای سال 2023 برنامه ریزی شده است. اما این بار هدف آنها بیماران مبتلا به صرع کانونی مقاوم به درمان خواهند بود. هر دوی این آزمایش‌ها شواهدی مفهومی برای تعیین مؤثر بودن یا نبودن روش دوم و امکان افزایش نتایج درمان برای این بیماران ارائه می‌دهند. در صورت موفقیت، این تیم قصد دارد فناوری خود را برای مطالعه سایر بخش‌های مغز انسان، از جمله موارد درگیر در ام اس، فرآیندهای بهبودی سکته مغزی، افسردگی، و اثرات منفی داروهای روان‌گردان گسترش دهد.

برای حدود یک سوم بیماران مبتلا به صرع، داروهای بدون نسخه کمک چندانی نمی کند. ثابت شده است که تحریک الکتریکی غیر تهاجمی، که در آن جریان الکتریکی بدون درد به مغز منتقل می شود، فرکانس و شدت تشنج را کاهش می دهد. اما این فناوری کاملاً جدید است و نیاز به بهبود دارد. اینجاست که مغز مجازی یا دیجیتال می تواند به کمک انسان بیاید.

خولیو روفینیهماهنگ کننده پروژه Neurotuin و مدیر ارشد علمی و یکی از بنیانگذاران استارتاپ فناوری سلامت اسپانیا نورالکتریک او با توسعه درمان‌های غیرتهاجمی برای اختلالات عصبی مانند صرع، معتقد است که آواتار دیجیتال اساساً یک مدل ریاضی است که در محاسبات کار می‌کند. برای ایجاد یک جفت دیجیتال برای بیماران مبتلا به صرع، تیم neurotoin از داده‌های حدود نیم ساعت MRI و 10 دقیقه EEG (الکتروانسفالوگرافی) استفاده کرد و سپس از آنها برای ایجاد مدل‌های کامپیوتری استفاده کرد که فعالیت الکتریکی مغز را ثبت می‌کند. و همچنین شبیه سازی بافت اصلی. مغز از پوست سر، جمجمه، مایع مغزی نخاعی و خاکستری و سفید استفاده می کند.

رافینی می گوید که این جفت شامل شبکه ای از مدل سازی توده عصبی دفن خواهد شد. به گفته او، اینها مدل‌های محاسباتی اساسی از رفتار میانگین بسیاری از نورون‌ها با استفاده از آنچه رافینی به آن ترجمه می‌کند، هستند. برقراری ارتباط بیماران به یاد می آورند که به هم متصل هستند. ارتباط واقعی نقشه ای از ارتباطات عصبی در مغز است. در موارد صرع، برخی از نواحی مفصل ممکن است بیش از حد تحریک شوند. یا مثلاً در مورد سکته، بافت همبند ممکن است بعد از سکته تغییر کند. روفینی معتقد است که وقتی یک جفت یا کپی خوب از مغز انسان وجود داشته باشد، تیم تحقیقاتی می تواند از آن برای تقویت تحریک واقعی مغز بیمار استفاده کند:

زیرا می توانیم شبیه سازی های بی پایانی را روی کامپیوتر اجرا کنیم تا در نهایت به خواسته خود برسیم. از این نظر سیستم ما مشابه مدل محاسباتی پیش بینی آب و هوا می باشد.

به عنوان مثال، برای تسریع روند بهبودی بیماران مبتلا به صرع، افراد هر روز به مدت 20 دقیقه از کلاه ایمنی مخصوص استفاده می کنند و این کلاه مخصوص، الکتریسیته بین جمجمه ها را به مغز منتقل می کند. روفینی و تیمش توانستند موقعیت الکترودهای تحریک و همچنین سطح فعلی را با استفاده از جفت های دیجیتال بهینه کنند.

چالش های اخلاقی در کپی برداری از مغز انسان

ایجاد یک جفت دیجیتال برای هر ارگانی سوالات اخلاقی را برای انسان ایجاد می کند. به عنوان مثال، آیا بیمار حق دارد از تمام جزئیات یا پیش بینی ها مطلع شود؟ اگر مثلاً یک جفت عضو دیجیتالی در بدن او پیش بینی کند که یک فرد در دو هفته آینده دچار حمله قلبی می شود، چه؟ یا بعد از مرگ یک بیمار چه اتفاقی برای شریک دیجیتال می افتد؟ آیا شریک دیجیتال ایجاد شده حقوق قانونی یا اخلاقی خواهد داشت؟

ماتیاس براونیک دانشمند اخلاق در دانشگاه ارلانگن-نورنبرگ آلمان، که در مورد اخلاقیات استفاده از شرکای دیجیتال در مراقبت های بهداشتی نوشته است، می گوید:

… از یک طرف جفت دیجیتالی بدن انسان مسیری هیجان انگیز و انقلابی را برای توسعه درمان های جدید در اختیار ما قرار می دهد. اما برعکس، چالشی برای ما ایجاد می کند. همانطور که در محل وجود دارد، چه کسی صاحب جفت دیجیتال است؟ سازنده آن؟

… یا این حق را دارید که بگویید من می خواهم به دلیل مسائل مربوط به بیمه درمانی یا موارد دیگر از استفاده از برخی اطلاعات یا اصطلاحات خاص خودداری کنم؟ برای اینکه استقلال یا حریم خصوصی فرد نقض نشود، مهم است که فرد استفاده را کنترل کند [جفت‌های دیجیتالی خود] آره.

این از دست دادن کنترل منجر به آن چیزی می شود که براون تفسیر می کند اسارت دیجیتال یاد آوردن.

به گزارش آنا مایککس، مدیر عامل نورالکتریک، در حال حاضر با آنچه برای اطلاعات شخصی پرمخاطب رخ خواهد داد، مواجه است. مایک می گوید:

وقتی این نوع شخصی سازی را انجام می دهید، باید سوالات سختی بپرسید، اینطور نیست؟ چه کسی باید صاحب آن اطلاعات باشد؟ با این اطلاعات چه کنیم؟

این پروژه از محققان برای تبیین مولفه های اخلاقی و فلسفی این فرآیند استفاده می کند. شامل مانوئل گوئررو، متخصص مغز و اعصاب در دانشگاه اوپسالا، سوئد. برای neurotoin، که پروژه ای خارج از اروپا است، داده های جمع آوری شده توسط مقررات حفاظت از داده های عمومی اتحادیه اروپا (GDPR) محافظت می شود. به گفته گوئررو، اعمال این قوانین به این معنی است که استفاده از هر اطلاعاتی مستلزم رضایت مالک آن است.

گوئررو و تیمش در حال بررسی این هستند که آیا نامزد شوند یا خیر جفت شدن دیجیتال در ابتدا برای تولید صنعتی اختراع شد، آیا هنوز هم مناسب ترین کلمه برای کپی کردن چیزی به پیچیدگی و عملکردی مانند مغز یا قلب انسان است؟ آیا استفاده از آن می تواند منجر به سوء تفاهم یا افزایش توقعات در جامعه شود؟ او می گوید:

[مغز] این پیچیده‌تر از انواع دیگر جفت‌هایی است که از سیستم‌های تولید می‌آیند، بنابراین مفهوم جفت‌ها برای مغز در جامعه علوم اعصاب مورد بحث است.

غلبه بر چالش های مغز نیز پیچیده تر از مدل سازی قلب یا کلیه است. نیازی به گفتن نیست که چالش های احتمالی مغز از نظر اخلاقی پیچیده هستند. روفینی می گوید:

ما در حال مدل سازی یک محاسبه نسبتاً پیچیده از مغز هستیم. من فکر می کنم در نقطه ای از کار، عدم اطمینان در مورد اینکه آیا مدل ایجاد شده فقط یک جفت دیجیتالی است یا یک حس احساسی، ایجاد می شود.

براون معتقد است که زمان آن فرا رسیده است که به این سوالات دشوار فکر کنیم. او می گوید:

به نظر من، اینها واقعاً چالش های مهمی هستند که اکنون باید با آنها روبرو شویم.

وی نسبت به خطر تاخیر در پاسخگویی به سوالات موجود درباره پیامدهای اخلاقی آینده هشدار داد و افزود:

ما دقیقاً می دانیم که وقتی مردم می گویند، “اجازه دهید همین الان فناوری را توسعه دهیم، چه اتفاقی می افتد و خواهیم دید که در آینده چه اتفاقی می افتد.”

با این حال، تیم neurotoin معتقد است که اگر این برنامه به درستی اجرا شود، جفت کردن دیجیتال می تواند به طور قابل توجهی نتایج بیمار را بهبود بخشد و آگاهی انسان را از اختلالات مغزی افزایش دهد. مایک می گوید:

ما فعالانه سعی می کنیم از منظری کاملاً متفاوت به افرادی که از بیماری روانی رنج می برند کمک کنیم. ما باید رویکرد خود را به طبقه بندی جدیدی از درمان ها ارائه دهیم. جایی که انسان ها واقعاً از قدرت فیزیک و ریاضیات برای رمزگشایی رمز استفاده می کنند.