مغز، جولانگاهی برای ایده‌های نو

۲۰ تیر, ۱۴۰۰

گروه

مقالات سیناپس

برچسب

ماهیت علوم اعصاب و شناختی و نقش پررنگی که این علوم در نظام سلامت و خدمات عمومی دارند، باعث شده‌ است تا دانش مغز به عنوان یک دانش عمومی و پرکاربرد ظاهر شود. همین موضوع باعث شده‌ است تا ورود این دانش به چرخه‌ی ثروت نتایج مثبتی برای سرمایه‌گذاران و دولت‌ها داشته باشد. مغز، فعالیت‌ها و بیماری‌های مرتبط با آن که از زندگی روزمره‌ی انسان‌ها قابل جدایی نیست، از آن حوزه‌ای جذاب برای مهندس ها و فناوران ساخته‌ است. گسترده شدن و استحکام روابط میان علوم اعصاب و دیگر علوم در سایه‌ی علوم شناختی نیز مزید بر علت شده‌ است تا فناوری‌های مطالعه‌ی مغز، تحریک مغز و ایمپلنت‌های عصبی پیشرفت روزافزونی داشته‌باشند و تبدیل به یک نقطه‌ی عطف در سیر پیشرفت این علوم شوند. همین موضوعات نقطه‌ی سرمایه‌گذاری امنی برای بسیاری از ارگان‌های دولتی، شرکت‌های خصوصی و کانون‌های کارآفرینی در سراسر دنیا شده‌ است. در این مقاله قصد داریم تا بدانیم این سرمایه‌گذاری‌ها در اقصی نقاط دنیا به چه نحوی صورت می‌گیرد. استارتاپ در لغت به معنی کسب و کاری نوین است که ارتباط تنگاتنگی با فناوری‌های کامپیوتری دارد. از زمان پیشرفت چنین فناوری‌هایی، مغز عرصه‌ی مناسبی برای مبتکران و صاحبان ایده‌های نو بوده‌است تا ایده های خود از یک نرم‌افزار ساده گرفته تا ایده‌های بلندپروازانه‌ای همچون ساخت مغز مصنوعی را روی آن پیاده کنند. در طول زمان استارتاپ‌های فراوانی با موضوع ارتباط زیست‌شناسی و کامپیوتر شکل گرفته‌اند و جدیداً چندین استارتاپ مغز را هدف گرفته‌اند. در این نوشتار به معرفی چندین استارتاپ که سرمایه‌گذار آن‌ها وزارت دفاع آمریکا و انجمن ملی آموزش آمریکا هستند، می‌پردازیم. طی یک طبقه‌بندی کلی غالب این استارتاپ‌ها که موضوع فناوری‌ عصبی را هدف قرار گرفته‌اند، در چهار گروه واسط‌های مغز و ماشین، تحریک عصبی، ایمپلنت‌های مغزی و پایش عصبی قرار می‌گیرند.

مدارهای واسط مغز و ماشین

BCI یا مدارهای واسط مغز و ماشین وسایلی هستند که امکان برقراری ارتباط بین مغز و دنیای اطراف را هم برای بیماران و هم برای افراد سالم با اهداف خاص فراهم می‌کند. BCI یا Brain computer interface در سال 1973 توسط دانشمندی به نام جاکز ویدال (1925-1987) مطرح شد. نزدیک 20 سال طول کشید تا این ایده کمی پخته‌تر شود. نمونه‌های اولیه‌ی BCI روی حیوانات آزمایش می‌شد. حوالی سال 2000 اولین نمونه‌ی BCI در انسان استفاده شد و از سال 2016 اکثر کشورهای پیشرفته‌ی دنیا با توجه به کاربردهای زیادی که BCI دارد حساب ویژه‌ای روی آن باز کرده‌اند. یکی از کاربردهای مهم آن در بحث توانبخشی بیماران است. از دیگر کاربردهای آن در امور نظامی و صنعتی است. یک مثال واضح از BCI، کنترل یک ربات یا پهباد با سیگنال‌های مغزی است. مثال دیگر این است که برای بیمار قطع نخاع بازویی عصبی را ابداع کنند که با توجه به تفکر فرد به حرکت دربیاید. مدارهای BCI انواع مختلفی مثل مدارهای فعال، نیمه‌فعال و غیرفعال دارند. به صورت کلی ورودی‌های BCI حالت‌های کلی مغز است، مثل حالت شادی، خستگی، تصمیم به حرکت و گفتار و خروجی آن می‌تواند سیگنال‌های EEG، fNIRS، TMS و fMRI باشد.
استارتاپ‌های زیر با موضوع مدارهای واسط مغز و ماشین شروع به شکل‌گیری کردند:

1. کرنل (Kernel): این استارتاپ با سرمایه‌گذاری بالغ بر 100 میلیون دلار برای تحقق این رؤیا شکل گرفت که یک هارد اکسترنال برای ذخیره‌ی حافظه‌ی انسان تعبیه کند و اطلاعات از درون این حافظه‌ی خارجی قابل ترجمه به ساز و کارهای عصبی هیپوکمپ در مغز باشد! جامعه‌ی هدف بالینی این فناوری مبتلایان به آلزایمر و افسردگی هستند.

2. BrainCo: ارتقای عصبی-شناختی (neuroempowering) حیطه‌ی جذابی است که این استارتاپ هدف قرار داده‌ است. این استارتاپ در تلاش است تا با استفاده از مدارهای واسط مغز و ماشین توانمندی انسان‌ها در آموزش را ارتقاء دهد. صرف‌نظر از مسائل اخلاقی پیرامون چنین پروژه‌ای، این استارتاپ که از متن دانشگاه هاروارد برخاسته است بر ایده‌های فانتزی‌ای مثل کنترل یک دست مصنوعی با استفاده از ذهن انسان نیز کار می‌کند.

3. paradromics و Neurable: این استارتاپ‌‌‌ها در تلاشند تا با افزایش کنترل افراد دچار معلولیت بر محیط اطرافشان، زندگی را برای آن‌ها لذتبخش‌تر کنند. اصل پروژه‌ها بر این مبتنی است تا با استفاده از فناوری‌های واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، نرم افزارهایی طراحی شود تا تنها با استفاده از سیگنال‌های مغزی، دستور کنترل محیط اطراف را صادر کند. خواندن این سیگنال‌ها نیازمند یک واسط مغز و ماشین است که با تعدادی الکترود سازماندهی می‌شود.

4. NextMind: این استارتاپ فرانسوی با بودجه‌ی بالغ بر 4 میلیون دلار در تلاش است تا در بین رقیبان موجود، با استفاده از مدارهای واسط مغز و ماشین امکان کنترل محیط اطراف توسط مغز را فراهم سازد.

پایش عصبی

1. Dreem: این استارتاپ که در فرانسه پایه‌گذاری شده‌ است از جمله استارتاپ‌های موفق در زمینه‌ی مانیتورینگ عصبی است. همانطور که از نام آن بر می‌آید، هدف این استارتاپ ساخت یک سربند بوده‌ است که با پوشیدن آن بتوان امواج مغزی را در هنگام خواب ثبت کرد. بازگرداندن این ثبت‌ها روی گیرنده و تجزیه و تحلیل آن امکان شناخت هرچه بیشتر بیولوژی مراحل مختلف خواب را فراهم می‌کند. این داده‌ها به متخصصان در درمان بیماری‌های مرتبط با خواب، مثل نارکولپسی و همچنین درک اثرات مصرف داروهای مختلف بر خواب کمک می‌کند.

2. Emotive: این استارتاپ در تلاش است تا از روش‌های رایج پایش عصبی مثل EEG پا را فراتر بگذارد و این روش‌ها را در شرایط پیچیده‌تر به طور همزمان و به شکل سه بعدی به کار ببرد. این نوع از پایش به متخصصان تصویر دقیق‌تری از فعالیت مغز ارائه می‌دهد که در تشخیص بیماری‌های مختلف به کار می‌آید. این پروژه همچنین هدستی را برای جمع‌آوری این داده‌ها طراحی کرده‌ است که قادر است تا فعالیت‌های عصبی را در شش وضعیت متفاوت ثبت کند.

3. Neuroscouting: در میادین حرفه‌ای ورزش، معیارهای زیادی به مربیان و آنالیزورهای تیم‌های ورزشی کمک می‌کند تا همواره بهترین ترکیب را به میدان بفرستند و طلایی‌ترین تعویض‌ها را انجام دهند! صرفنظر از فناوری‌هایی که توانمندی‌های فیزیکی ورزشکاران را ارزیابی می‌کنند، عرصه برای ظهور فناوری‌های ارزیابی شناختی فراهم است. نورواسکوتینگ از جمله سرمایه‌گذاری‌هایی است که توانایی شناختی ورزشکاران را در هر لحظه ارزیابی می‌کند و پتانسیل آن‌ها در ادامه دادن یا ندادن در میدان را پیش‌بینی می‌کند!

تحریک عصبی

1. Thync: این استارتاپ موفق به ساخت وسیله‌ای کوچک شد که با قرار دادن آن در پشت گردن، هنگام خواب، خواب مؤثرتر و مفیدتری برای مصرف‌کنندگان فراهم می‌کند. این دستگاه با ارسال تحریکات مختلف الکتریکی به نواحی خاصی از ساقه‌ی مغز که در تنظیم خواب نقش دارند باعث کاهش استرس حین خواب می‌شود و خواب لذیذتری را برای استفاده‌کننده به ارمغان می‌آورد!

2. Haloneuroscience: همانطور که از نام آن بر می‌آید، احتمالاً پایه‌های عصبی در ورای این فناوری بیش از استارتاپ‌های مشابه است. مطالعه‌ی فیزیولوژی مغز هنگام ورزش و حرکات فیزیکی دانشمندان را به فکر ابداع نوعی دوپینگ شناختی در ورزش وا داشت! زمانیکه ورزشکار هنگام تمرینات از این وسیله استفاده می‌کند، میزان مشخصی از تحریک الکتریکی از این وسیله به مغز ساطع می‌شود تا با تغییر عملکرد و در گذر زمان ساختمان نواحی خاص (بر اساس اصل انعطاف‌پذیری عصبی) آمادگی عصبی بدن و هماهنگی اعصاب و عضلات در اجرای حرکات فیزیکی مشخص ارتقاء یابد. با پیشرفت این زمینه از فناوری در آینده‌ی نزدیک باید منتظر تصمیم‌گیری‌های کمیته‌های کنترل دوپینگ ورزشی در استفاده از این فناوری‌ها باشیم.

3. flow neuroscience: گسترش مطالعات عصبی بیماری‌های روانی و جستجوگری برای تبیین مکانیسم‌های عصبی دخیل در رخداد بیماری‌های عصبی باعث شده‌ است تا امروزه تئوری بیولوژیکی وقوع این بیماری‌ها پررنگ‌تر شود. قطع به یقین چنین زمینه‌ی پرمخاطبی از گزند نوآوران فناوری شناختی در امان نمی‌ماند! استارتاپ‌های متعددی برای درمان و تسهیل بیماری‌های روانی مختلف شکل گرفته‌اند که منتظر کسب تأییدیه از سازمان غذا و دارو (FDA) برای جریان یافتن در بازار هستند. در این میان فلونوروساینس استارتاپی است که دست روی شایع‌ترین بیماری روانی گذاشته‌ است. این استارتاپ مدعی است هدستی طراحی کرده‌ است که با ارسال تحریکات الکتریکی به لوب فرونتال مغز به درمان افسردگی کمک فراوانی می‌کند. این هدست یک اتاق فرمان در قالب یک برنامه‌ی موبایل دارد که با اتصال به آن اتاق فرمان درمان بیمار را طی یک بازه‌ی شش هفته‌ای پیش می‌برد.

4. Neuros medical: یک زندگی بدون درد(!) آرمان این استارتاپ است. شمار بیمارانی که از دردهای مزمن خانمان‌برانداز رنج می‌برند، رو به افزایش است. مطالعاتْ پایه‌های عصبی درگیر در رخداد بسیاری از دردهای مزمن را شناسایی کرده‌ است. چنین اطلاعاتی در ساخت داروها برای درمان بیماری‌هایی مثل فیبرومیالژی، سندرم روده‌ی تحریک پذیر، انواع دیسک‌های ستون فقرات و میگرن کمک شایانی کرده‌ است، اما این روش درمان با شکست‌هایی نیز همراه بوده‌ است. اما چرا فقط دارو؟ نوروزمدیکال مروج این ایده است که می‌توان با ارسال تحریکات الکتریکی در مسیرهای عصبی درد، زندگی بسیاری از انسان‌ها را دگرگون کرد!

ایمپلنت‌های عصبی

1. Neuropace: بنا به گزارش مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها(CDC) 1.2 درصد جمعیت آمریکا از بیماری صرع رنج می‌برند و چنین آماری در سایر نقاط دنیا نیز کم و بیش برقرار است. تلاش برای درمان صرع با داروها و روش‌های جراحی مختلف قدمتی دیرینه در پزشکی دارد، اما امروزه فناوری‌های عصبی نیز پا به این میدان گذاشته‌اند. نوروپیس یکی از استارتاپ‌هایی است که در صدد است تا با طراحی یک ایمپلنت خاص و تعبیه‌ی آن با جراحی در مغز، تکانه‌های الکتریکی را کنترل کرده و از وقوع تشنج در مبتلایان جلوگیری کنند.

2. Synchron: ایده‌پرداز اصلی این استارتاپ به سبب ساخت ایمپلنتی به نام استنترود برنده‌ی یکی از معتبرترین جوایز علمی آمریکا در سال 2018 شد. استنترود که با جراحی و از طریق عروق مغز در جای دلخواه قرار می‌گیرد، با در دست گرفتن کنترل عصبی نواحی خاصی از مغز انسان‌های فلج، آن‌ها را قادر به کنترل محیط اطراف می‌کند.