مغز انسان بدون شک یکی از شگفت انگیز ترین اعضای بدن محسوب شده و حدود ۸۶ میلیارد نورون دارد که از طریق شبکه‌ای بسیار پیچیده با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در این میان بسیاری از افراد از خود می پرسند آیا فناوری می‌تواند بخشی از فعالیت این شبکه را ثبت و به کلمات، حرکت یا فرمان رایانه‌ای تبدیل کند و آیا می‌توان روزی تمام اطلاعات مغز را مانند یک فایل به کامپیوتر منتقل کرد؟
به گزارش سیناپرس، در بسیاری از داستان ها و فیلم ها علمی و تخلی دیده ایم که ابرقهرمانان قادرند بخشی از اطلاعات عصبی مغز خود را به رایانه منتقل و رمزگشایی کنند. اما آیا در دنیای واقعی نیز انتقال محتوای مغز انسان به سیستم های کامپیوتری امکان پذیر است؟ آنچه امروز دانشمندان انجام می‌دهند، در واقع خواندن برخی الگوهای فعالیت نورونی و تبدیل آنها به اطلاعات قابل استفاده برای ماشین است؛ فرایندی که به آن «رابط مغز–رایانه» یا Brain–Computer Interface گفته می‌شود.
برای درک این فناوری، تصور کنید فردی به دلیل آسیب نخاعی یا بیماری عصبی قادر به صحبت کردن نیست، اما مغز او همچنان فرمان‌های مربوط به تلاش برای گفتار را تولید می‌کند. اگر بتوانیم این فعالیت عصبی را با الکترود ثبت کنیم، الگوریتم‌های هوش مصنوعی می‌توانند الگوهای مربوط به صداها یا کلمات را یاد بگیرند و آنها را روی صفحه رایانه نمایش دهند.
این ایده دیگر صرفاً یک سوژه فیلم های علمی‌تخیلی نیست. در پژوهشی که در سال ۲۰۲۳ با مشارکت پژوهشگران دانشگاه استنفورد و چند مرکز دیگر انجام شد، فعالیت نورونی فردی مبتلا به ALS با الکترودهای کاشته‌شده در مغز ثبت شد. الگوریتم یادگیری عمیق توانست تلاش او برای صحبت کردن را با سرعت حدود ۶۲ کلمه در دقیقه به متن تبدیل کند. البته نرخ خطا برای واژگان بسیار بزرگ همچنان حدود ۲۳ درصد بود.
در همان سال، گروهی از پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، سان‌فرانسیسکو و دانشگاه برکلی مسیر دیگری را آزمایش کردند. در این پژوهش، فعالیت قشر مغز یک فرد دارای فلج شدید با یک آرایه الکترودی پرتراکم ثبت شد و رایانه توانست نه‌تنها متن، بلکه صدای مصنوعی و حرکات یک آواتار را نیز تولید و سرعت میانه تبدیل فعالیت مغزی به متن به ۷۸ کلمه در دقیقه رسید.
در این میان اما باید توجه داشت که این دستاوردها با «خواندن ذهن» تفاوت مهمی دارند. رایانه در این آزمایش‌ها نمی‌تواند هر فکری را که فرد در ذهن دارد تشخیص دهد. شرکت‌کننده معمولاً باید عمداً تلاش کند یک کلمه، جمله یا حرکت مشخص را تصور یا اجرا کند و الگوریتم نیز برای همان فرد و همان نوع فعالیت آموزش می‌بیند. به بیان ساده، فناوری فعلی بیشتر شبیه ترجمه یک زبان عصبی محدود به زبان ماشین است تا دسترسی آزاد به تمام افکار انسان.
یکی از مرزهای جذاب‌تر این فناوری، تلاش برای رمزگشایی گفتار درونی است؛ یعنی کلماتی که فرد در ذهن خود می‌گوید بدون اینکه آنها را به زبان بیاورد. در مطالعه‌ای که در سال ۲۰۲۴ منتشر شد، دو فرد دارای تتراپلژی و الکترودهای کاشته‌شده در مغز، کلمات را در ذهن خود تکرار کردند. پژوهشگران توانستند برخی از این کلمات را از فعالیت عصبی تشخیص دهند. با این حال، تعداد کلمات آزمایش محدود بود و دقت بین افراد تفاوت زیادی داشت. بنابراین این نتیجه را نمی‌توان به معنای خواندن آزادانه افکار انسان دانست.
در این میان ذخیره حافظه، مرحله بسیار دشوارتری است و پژوهشگران در تلاش هستند به بررسی این موضوع بپردازند که آیا می‌توان خاطرات را از مغز استخراج و روی رایانه ذخیره کرد؟ دانشمندان هنوز چنین کاری انجام نداده‌اند، اما درک نحوه شکل‌گیری و بازیابی خاطرات به سرعت در حال پیشرفت است. در پژوهشی در سال ۲۰۲۴، دانشمندان Wake Forest Baptist Medical Center و دانشگاه کالیفرنیای جنوبی روی ۱۴ بیمار مبتلا به صرع مقاوم به درمان، الگوهای فعالیت هیپوکامپ را بررسی کردند. آنها نشان دادند تحریک الکتریکی هدفمند می‌تواند در برخی شرایط عملکرد حافظه را تغییر دهد. این کار به توسعه پروتز حافظه کمک می‌کند، اما با استخراج و انتقال یک خاطره کامل فاصله زیادی دارد.
دلیل این فاصله نیز پیچیدگی خود مغز است. یک خاطره احتمالاً در یک نقطه مشخص از مغز ذخیره نشده است؛ بلکه حاصل فعالیت شبکه‌هایی از نورون‌ها در مناطق مختلف مغز است و در طول زمان نیز می‌تواند تغییر کند. افزون بر آن، تجربه‌ای مانند خاطره سفر فقط مجموعه‌ای از تصاویر نیست؛ صدا، بو، احساس، معنا، اطلاعات مکانی و هیجانات نیز ممکن است در آن دخیل باشند.
بنابراین برای انتقال کامل اطلاعات مغز باید بتوانیم فعالیت تعداد بسیار عظیمی از نورون‌ها و ارتباط میان آنها را با دقت بسیار بالا ثبت کنیم و بدانیم هر الگو دقیقاً چه معنایی دارد. حتی اگر بتوانیم فعالیت عصبی را ثبت کنیم، هنوز مسئله دشوارتر تفسیر آن باقی می‌ماند.
نتایج یک مرور منتشرشده در Nature Reviews Bioengineering در سال ۲۰۲۴، وضعیت ۲۸ کارآزمایی بالینی و ۶۷ فرد دارای رابط کاشتنی مغز–رایانه را بررسی کرد. کاربردهای اصلی این فناوری‌ها تاکنون بازگرداندن توانایی ارتباط، حرکت و برخی عملکردهای حسی بوده است، نه انتقال کامل اطلاعات ذهنی.
در نتیجه، علم امروز یک پاسخ دوگانه به رویای انتقال اطلاعات از مغز به کمپیوتر ارائه می‌کند: انتقال برخی اطلاعات مغز به رایانه همین حالا امکان‌پذیر است اما انتقال تمام اطلاعات مغز یک انسان هنوز امکان‌پذیر نیست. در واقع در حال حاضر ما می‌توانیم برخی فرمان‌های حرکتی، الگوهای مرتبط با گفتار و حتی بخش‌هایی از فعالیت مرتبط با گفتار درونی را رمزگشایی کنیم، اما هنوز نمی‌توانیم خاطرات، شخصیت، دانش، احساسات و تمام افکار یک انسان را به شکل یک فایل دیجیتال استخراج کنیم.
شاید آینده این حوزه نه با کپی کامل مغز بلکه با ایجاد ارتباط بسیار دقیق‌تر میان مغز و ماشین آغاز شود؛ ارتباطی که بتواند بخشی از توانایی‌های ازدست‌رفته انسان را بازگرداند. اما اینکه آیا فناوری روزی خواهد توانست نسخه‌ای کامل و قابل انتقال از اطلاعات یک مغز انسانی ایجاد کند، هنوز یک پرسش باز علمی است، نه یک فناوری موجود.