حافظه مصنوعی یک گام دیگر به واقعیت نزدیک شد
حافظه‌های مصنوعی؛ رویـای واقعـی
در یکی از اپیزودهای سریال آینه سیاه یک دستگاه کوچک در پشت گوش کاراکتر سریال کاشته می‌شود. این دستگاه کوچک به کاراکتر سریال اجازه می‌دهد لحظه به لحظه اتفاقات زندگی خود را به‌یاد آورد. جالب آن‌که کاراکتر سریال تمامی جزییات خاطراتش را نیز به‌خاطر می‌آورد. درست به‌ همان شکلی که یک نفر یک فیلم سینمایی را مشاهده می‌کند.

 هرچند ایده مطرح شده در این سریال جالب توجه به‌نظر می‌رسد و بدون شک قادر است زندگی ما را متحول سازد، اما تئودور برگر، مهندس پزشکی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی خاطر نشان کرده است که دنیای فناوری نمی‌تواند ضمانت دهد که تا این سطح از جزییات را هر فردی بتواند دومرتبه به‌یاد آورد. تئودور برگر در حال کار روی دستگاهی است که بتواند جایگزین حافظه انسان شده یا حداقل باعث بهبود حافظه انسان شود. این دستگاه به‌طور مستقیم در مغز کاشته می‌شود. این دستگاه قادر است عملکردهای ساختاری که هیپوکمپوس نامیده می‌شود را با استفاده از تحریک الکتریکی درست به همان شیوه‌ای که مغز این‌کار را انجام می‌دهد تقلید کند. این دستگاه حداقل روی موش‌ها و میمون‌ها به‌خوبی آزمایش شده و جواب داده است. اکنون برگر در نظر دارد تراشه ویژه انسان‌ها را طراحی کند. تراشه‌ای که بتواند تاثیر مثبتی روی مغز انسان داشته باشد.

دستگاهی که برگر موفق به اختراع آن شده است بر مبنای نظریه تبدیل حافظه کوتاه‌مدت به حافظه بلند‌مدت کار می‌کند. این دستگاه با اتکا بر هیپوکمپوس مغز کار کرده و به افراد این توانایی را می‌دهد تا به‌طور مثال مکانی که کلیدهای خود را در آن‌جا قرار داده‌اند را به‌خاطر آورند. در آزمایش‌های اولیه‌ای که روی خرگوش‌ها انجام شده بود، ابتدا یک قطعه صوتی برای آن‌ها پخش شد و در ادامه جریان هوایی به‌صورت خرگوش روانه شد. به‌طوری که خرگوش را مجبور کرد تا پلک بزند. در ادامه هر بار قطعه صوتی پخش می‌شد خرگوش به‌طور ناخودآگاه پلک می‌زد. رویکردی که در این آزمایش از آن استفاده شد درست همانند آزمایش ایوان پاولف، فیزیولوژیست روسی بود که آزمایش ترشح بزاق سگ‌ها (شرطی کردن سگ‌ها) را به مرحله اجرا در آورده بود. در این آزمایش برگر فعالیت هیپوکمپوس مغز خرگوش‌ها را با استفاده از الکترودهایی که روی مغز آن‌ها قرار گرفته بود اندازه‌گیری کرد. در مدت زمانی که خرگوش‌ها یاد می‌گرفتند که صدا و جریان هوا با یکدیگر در ارتباط هستند الگوهای موجود در سیگنال‌های مغزی آن‌ها به‌شکل قابل پیش‌بینی تغییر می‌کرد.

گرگوری کلارک، شاگرد برگر و استاد مهندسی پزشکی دانشگاه یوتا در این ارتباط گفته است: «در این آزمایش مشاهده کردیم که بخش هیپوکمپوس مغز خرگوش همواره فعال است و خود را با روند تکرار الگوها هماهنگ می‌سازد.» برگر این فرآیند تکرار الگو را کد زمان-مکان (space-time code) نام نهاده است. این کد با مکان قرارگیری سلول‌های عصبی در مغز و زمان حرکت آن‌ها تعریف می‌شود. برگر در این ارتباط گفته است: «با انتشار کد زمان-مکان در لایه‌های مختلف هیپوکمپوس مغز، این کد به مرور زمان به کد زمان-مکان متفاوتی تبدیل خواهد شد. ما قادر به درک این موضوع نیستیم که چرا این اتفاق رخ می‌دهد، اما می‌دانیم زمانی که تحرکات مغزی فروکش می‌کنند و مغز به حالت آرام خود باز می‌گردد، کد زمان-مکان تبدیل به همان عاملی می‌شود که مغز را قادر می‌سازد حافظه کوتاه مدت را به حافظه بلندمدت تبدیل کند. (به عبارت ساده‌تر خاطرات آنی را به خاطرات ماندگار در حافظه تبدیل می‌کند.) » در همین حال، کد خروجی (سیگنال تولید شده توسط سلول‌های عصبی) نشان دهنده حافظه‌ای است که سایر بخش‌های مغز در قالب یک سیگنال قادر هستند از آن استفاده کنند.

به‌طور مثال در مورد خرگوش‌های تحت آزمایش این کد باعث شد تا خرگوش‌ها با شنیدن قطعه صوتی به‌طور ناخودآگاه پلک بزنند. برگر در این ارتباط گفته است: «موفق شدیم قاعده کلی هیپوکمپوس که برای تبدیل حافظه کوتاه‌مدت به حافظه بلندمدت مورد استفاده قرار می‌گیرد را مدل‌سازی ریاضی کنیم.» بر مبنای این قاعده کلی، برگر موفق شد یک هیپوکمپوس مصنوعی را برای موش‌ها طراحی کند. در آزمایش مربوط به موش‌ها، برگر در ابتدا باید نحوه تکمیل یک ماموریت فکری را به آن‌ها آموزش می‌داد. در این ماموریت، برگر دو اهرم را مقابل موش‌ها قرار داد تا یکی از این اهرم‌ها را فشار دهند. در ادامه با انتشار نور موش را گمراه می‌کرد و آزمایش را یکبار دیگر انجام می‌داد. در این حالت موش باید اهرم دوم را فشار می‌داد.

موفق شدیم قاعده کلی هیپوکمپوس که برای تبدیل حافظه کوتاه‌مدت به حافظه بلندمدت مورد استفاده قرار می‌گیرد را مدل‌سازی ریاضی کنیم.

در این مرحله مشخص می‌شد که موش آموزش لازم در این خصوص را یاد گرفته و می‌تواند وظیفه‌ای که به او محول شده است را انجام دهد. در این مدت، برگر و تیم تحت سرپرستی او، الگوی انتشار کدها از سوی هیپوکمپوس مغز موش را ضبط کردند تا آگاه شوند کدام کد زمان-مکان در ارتباط با بازیابی حافظه برای فشردن اهرم مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه داده‌های مرتبط به الگوهای ورودی و خروجی تولید کد زمان- مکان هیپوکمپوس را جمع‌آوری کردند و یک مدل ریاضی را برای آن ایجاد کردند. مدل فوق این توانایی را داشت تا کد خروجی زمان-مکان متناسب با کد ورودی را به‌درستی پیش‌بینی کند. بعد از کامل شدن این آزمایش، برگر به موش‌هایی که معمای فکری را حل کرده بودند، دارویی داد تا از شکل‌گیری حافظه بلندمدت موش ممانعت به عمل آورد. در ادامه از دستگاه ویژه خودش به‌منظور تحریک الکتریکی مغز موش با الگوی پالس‌ها و در ارتباط با کد خروجی زمان-مکان که بر مبنای مدل پیش‌گویانه خودش بود استفاده کرد. بعد از این تحریک موش‌ها موفق شدند اهرم صحیح را فشار دهند. برگر در این ارتباط گفته است: «موش‌ها دقیقا همان کدهایی را بازخوانی کردند که خودشان آن‌ها را تولید کرده بودند. این دستاورد به معنای آن است که ما در باز گرداندن حافظه به مغز موفق بوده‌ایم.»

در گام بعد برگر این آزمایش را روی بخش قدامی مغز میمون‌ها مورد آزمایش قرار داد. بخش قدامی مغز مسئول انجام یکسری از فعالیت‌ها همچون به‌کارگیری حافظه برای حل مسائل جدید است. در آزمایش دوم ابزار برگر دومرتبه در مغز میمون‌ها کاشته شد و بازهم توانست حافظه میمون‌ها را بهبود دهد. اما سوال اصلی این است که آیا کاشتنی مشابه این قابلیت را دارد تا در مورد انسان‌ها به‌خوبی کار کند؟ داستین تایلر، پروفسور مهندسی دانشگاه کیس وسترن رزرو در ارتباط با این دستاورد گفته است: «تمامی حافظه‌های مصنوعی که ساخته می‌شوند با یک چالش اساسی روبرو هستند. در مغز، میلیاردها سلول‌ عصبی با تریلیون‌ها اتصال میان آن‌ها وجود دارد که به سلول‌های عصبی کمک می‌کند با یکدیگر کار کنند. در نتیجه ابداع یک فناوری واحد که قادر باشد در آن واحد به این حجم بالا از سلول‌های عصبی وارد شده و همچنین بتواند در این سطح به آن‌ها متصل شود، کار بسیار سختی است.» حتی کاشتنی‌های حلزونی که از چند الکترود استفاده کرده و قادر هستند طیف وسیعی از فرکانس‌های صوتی را با تحریک عصب شنوایی شبیه‌سازی کنند، این توانایی را ندارند تا صداها را به‌طور کامل بازسازی کنند. این به‌معنای آن است که دانشمندان در بازسازی کامل حافظه آن هم با تمام حواس ورودی به مغز به‌ویژه با اتکا بر کدگذاری الکتریکی که از 100 الکترود استفاده کند، فاصله زیادی دارند. 

تمامی حافظه‌های مصنوعی که ساخته می‌شوند با یک چالش اساسی روبرو هستند.

اما این محدودیت مانع از آن نشد تا استارت‌آپ کرنل در ارتباط با سرمایه‌گذاری روی تحقیقات برگر دچار تردید شود. بلکه مسئولان این استارت‌آپ تصمیم گرفتند برگر را به‌عنوان متصدی ارشد بخش علمی خود منصوب کنند. هدف اولیه استارت‌آپ کرنل ارائه کاشتنی‌های تولید شده از سوی برگر در قالب یک ابزار پزشکی به بازار است. دستگاه‌هایی که قادر باشند به حافظه‌هایی که ضعیف شده‌اند کمک کنند. برگر نیز خود را برای آزمایش روی نمونه‌های انسانی آماده می‌کند. برگر در این ارتباط گفته است: «در آزمایش‌های اولیه‌ای که روی بیماران داشتیم، مشاهده کردیم که حافظه آن‌ها بعد از انجام آزمایش عملکرد قابل قبولی داشت.» برایان جانسون، مدیرعامل استارت‌آپ کرنل گفته است: «ما به دنبال ابزاری هستیم که تنها با یک عمل جراحی کوتاه و مختصر در بدن انسان کاشته شود. دستگاهی که بتواند در زمینه خلاقیت و دقت، تمرکز و هوش قابلیت‌های مغز انسانی را بهبود بخشد.»

اما سازمان غذا و داروی ایالات متحده این سوال را مطرح کرده است که این چنین دستگاه‌های کاشتنی به‌منظور مصارف شخصی مورد استفاده قرار می‌گیرند یا تنها در کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند؟ چه افرادی مسئولیت نظارت بر این تجهیزات را بر عهده می‌گیرند؟ به‌موجب قانونی که سازمان غذا و داروی ایالات متحده تصویب کرده است، کاشتنی‌هایی که به‌منظور شناسایی یا درمان یک بیماری یا درمان یک عضو آسیب دیده و بهبود عملکر یک عضو مورد استفاده قرار می‌گیرند در قالب یک ابزار پزشکی شناخته می‌شوند.

ما به دنبال ابزاری هستیم که تنها با یک عمل جراحی کوتاه و مختصر در بدن انسان کاشته شود. دستگاهی که بتواند در زمینه خلاقیت و دقت، تمرکز و هوش قابلیت‌های مغز انسانی را بهبود بخشد.

اما کاشتنی‌های زیرجلدی که تنها به منظور بهبود تمرکز یا خلاقیت در مغز قرار می‌گیرند همچون مکمل‌های تحریک‌کننده مغز ممکن است بتوانند خود را از این قانون مستثنا کنند. با این حال، جانسون هنوز هیچ‌گونه اظهارنظری در ارتباط با این ابزار و این‌که قرار است به چه شکلی مورد استفاده قرار بگیرد نداشته است و تنها گفته است: «همه چیز به یک دستگاه مشخص، کاربر آن و عوارض جانبی احتمالی آن وابسته است.» بدون شک همه تجهیزات پزشکی و داروها با عوارض جانبی احتمالی روبرو هستند. تنها زمان است که نشان خواهد داد آیا کاشتنی تولید شده از سوی این استارت‌آپ بدون خطر خواهد بود یا همچون اپیزودهای سریال آینه سیاه باعث به‌وجود آمدن یکسری اتفاقات دلهره‌آور خواهد شد. 

 

برچسب: