تلاش برای ساخت کپی دیجیتالی از مغز انسان – زومیت

جفت‌های دیجیتال (نمایش دیجیتالی پدیده‌های دنیای واقعی) اکنون یکی از پایه‌های اصلی در صنایعی مانند تولید، صنعت و هوافضا هستند: اکنون نمونه‌های دیجیتالی از شهرها، بنادر و نیروگاه‌ها در سراسر جهان وجود دارد. اصطلاح جفت دیجیتال یا دوقلو دیجیتال برای اولین بار در سال 2010 جان ویکرز یکی از محققین ناسا از این موضوع در گزارشی در مورد نقشه راه فناوری آژانس فضایی استفاده کرد. تحلیلگران صنعتی 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 های ویکرز، جفت های دیجیتال به زودی وارد دنیای زیست شناسی شدند. در سال 2016 بیل رومدیرعامل GE Digital در آن زمان، ارائه کرد:

در بدو تولد، ما یک دوقلو دیجیتال خواهیم داشت و این دوقلو داده های مختلفی را از حسگرهایی که در بدن ما کار می کنند می گیرد و در مورد بیماری ها، سرطان و موارد دیگر برای ما پیش بینی می کند.

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

تاکنون این پروژه ها بیشتر در مراحل ابتدایی بوده اند. یک برنامه تحقیقاتی به نام پژواک محققانی از اروپا، بریتانیا و ایالات متحده در حال کار بر روی پروژه ای برای ساخت قلب دیجیتال هستند. سلامت زیمنس شرکت آلمانی Siemens Healthineers نیز قصد دارد همین کار را انجام دهد. سیستم های داسوشرکت نرم‌افزاری فرانسوی (تولیدکننده نرم‌افزار مهندسی محبوب کتیا) به دنبال تاییدیه FDA برای چیزی است که آن را “قلب زنده” می‌نامد.

شرکت اتریشی Golem جفت دیجیتالی از افراد آسیب پذیر ایجاد می کند که به تنهایی زندگی می کنند. ایده کار آنها این است که زوج های دیجیتال به طور مداوم سلامت افراد را زیر نظر دارند و در صورت بیماری یا نیاز به کمک به مراقبان و پرستاران هشدار می دهند.

اکنون محققان بالاترین هدف ممکن را در این مسیر دنبال می کنند: ایجاد یک جفت دیجیتالی مغز انسان. نوروتویناین یک پروژه با بودجه اتحادیه اروپا است و کارکنان آن می خواهند یک مدل کامپیوتری از کل مغز بیمار ایجاد کنند.

افراد حاضر در پروژه Neurotin امیدوارند که مدل دیجیتالی مغز انسان آنها بتواند برای پیش بینی اثرات تحریک برای درمان اختلالات عصبی، از جمله صرع و بیماری آلزایمر، استفاده شود. آنها در حال برنامه ریزی یک آزمایش بالینی هستند که سال آینده آغاز خواهد شد. در این مطالعه بالینی، جفت های دیجیتال از تقریباً 60 بیمار مبتلا به بیماری آلزایمر ایجاد می شود و هر بیمار درمان تحریک مغزی را دریافت می کند که به طور خاص برای مغز او بهینه شده است. 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 مطالعات به عنوان شواهد مفهومی برای تعیین مؤثر بودن یا نبودن رویکرد دوم و همچنین امکان افزایش نتایج درمانی برای این بیماران عمل می کنند. در صورت موفقیت، این تیم قصد دارد فناوری خود را برای مطالعه سایر نواحی مغز انسان، از جمله موارد درگیر در ام اس، فرآیندهای توانبخشی پس از سکته، افسردگی و اثرات مخرب داروهای روانگردان گسترش دهد.

برای حدود یک سوم بیماران مبتلا به صرع، داروهای بدون نسخه کمک چندانی نمی کنند. ثابت شده است که تحریک الکتریکی غیر تهاجمی، که در آن جریان الکتریکی بدون درد به مغز منتقل می‌شود، به کاهش فراوانی و شدت تشنج کمک می‌کند. اما این فناوری اکنون کاملاً جدید است و نیاز به اصلاح بیشتری دارد. اینجاست که مغز مجازی یا دیجیتال می تواند به کمک افراد بیاید.

خولیو روفینیهماهنگ کننده پروژه Neurotuin و مدیر ارشد تحقیقات و یکی از بنیانگذاران استارتاپ اسپانیایی Health Technology نورالکتریک او با توسعه درمان‌های غیرتهاجمی برای اختلالات عصبی مانند صرع، معتقد است که آواتار دیجیتال اساساً یک مدل ریاضی است که روی رایانه اجرا می‌شود. برای ایجاد یک جفت دیجیتال برای یک بیمار مبتلا به صرع، تیم نوروتئین از داده‌های حدود نیم ساعت ام‌آر‌آی و 10 دقیقه نوار مغزی (الکتروانسفالوگرافی) استفاده کرد و سپس از آنها برای ایجاد یک مدل کامپیوتری استفاده کرد که فعالیت الکتریکی مغز را ثبت می‌کرد. و همچنین مدل سازی پارچه اصلی. مغز از پوست سر، جمجمه، مایع مغزی نخاعی و ماده خاکستری و سفید استفاده می کند.

رفینی می گوید که این زوج شامل یک شبکه هستند مدل های توده عصبی داخلی خواهد بود. به گفته وی، اینها عمدتاً مدل‌های محاسباتی از رفتار میانگین بسیاری از نورون‌ها هستند، با استفاده از آنچه رافینی به عنوان تفسیر می‌کند. ارتباط بیمار به یاد می آورد که آنها با یکدیگر فامیل هستند. Connectum در واقع نقشه ای از اتصالات عصبی در مغز است. در مورد 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 پس از ایجاد یک جفت یا کپی خوب از مغز انسان، تیم تحقیقاتی می توانند از آن برای بهینه سازی تحریک واقعی مغز بیمار استفاده کنند:

زیرا می‌توانیم شبیه‌سازی‌های بی‌پایانی را روی یک کامپیوتر اجرا کنیم تا در نهایت به آنچه نیاز داریم برسیم. از این نظر، سیستم ما شبیه مدل محاسباتی پیش بینی آب و هوا است.

به عنوان مثال برای بهبود روند بهبودی بیمار صرعی، فرد روزانه 20 دقیقه از کلاه ایمنی مخصوص استفاده می کند و این کلاه مخصوص محرک های الکتریکی را بین جمجمه ها به مغز منتقل می کند. روفینی و تیمش توانستند موقعیت الکترودهای تحریک و همچنین سطح جریان اعمال شده را با استفاده از بخار دیجیتال بهینه کنند.

مشکلات اخلاقی کپی برداری از مغز انسان

ایجاد یک جفت دیجیتال برای هر بدنی مجموعه ای از سوالات اخلاقی را به همراه دارد. به عنوان مثال، آیا بیمار حق دارد از تمام جزئیات یا پیش بینی ها مطلع شود؟ مثلاً اگر جفت‌های دیجیتالی اندام‌های بدن او پیش‌بینی کنند که فرد در دو هفته آینده دچار حمله قلبی می‌شود، چه؟ یا بعد از مرگ بیمار چه اتفاقی برای زوج دیجیتال می افتد؟ آیا زوج دیجیتال حقوق قانونی یا اخلاقی خواهند داشت؟

ماتیاس براونیک متخصص اخلاق از دانشگاه ارلانگن-نورنبرگ آلمان که در مورد اخلاق استفاده از جفت دیجیتال در پزشکی نوشته است، می گوید:

… از یک طرف جفت دیجیتال بدن انسان راه های مهیج و انقلابی را برای توسعه درمان های جدید در اختیار ما قرار می دهد. اما از سوی دیگر برای ما مشکلاتی ایجاد می کند. به عنوان مثال، چه کسی یک جفت دیجیتال دارد؟ سازنده آن؟

… یا اینکه می گویید به دلیل مشکلات مربوط به بیمه درمانی یا سایر مشکلات می خواهم از استفاده از برخی اطلاعات یا برخی مقررات خودداری کنم، درست می گویید؟ برای اینکه استقلال یا محرمانه بودن شخص نقض نشود، مهم است که او استفاده را کنترل کند. [جفت‌های دیجیتالی خود] دارند.

از دست دادن این کنترل به آنچه براون تعبیر می کند منجر می شود بردگی دیجیتال به یاد می آورد.

به گزارش آنا میکس، مدیر عامل نورالکتریک، اکنون در حال مبارزه با آنچه برای داده های بسیار خصوصی رخ خواهد داد. مایک می گوید:

وقتی این نوع شخصی سازی را انجام می دهید، باید سوالات سختی بپرسید، اینطور نیست؟ چه کسی باید این داده ها را داشته باشد؟ با این داده ها چه خواهیم کرد؟

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 هرگونه استفاده از داده ها مستلزم رضایت مالک آن است.

گوئررو و تیمش همچنین در حال بررسی این هستند که آیا ضرب الاجل وجود دارد یا خیر جفت دیجیتال برای اولین بار برای تولید صنعتی اختراع شد، آیا هنوز هم مناسب ترین کلمه برای کپی کردن چیزی به پیچیدگی و پویایی مغز یا قلب یک انسان زنده است؟ آیا استفاده از آن می تواند منجر به سوء تفاهم یا انتظارات در جامعه شود؟ او می گوید:

[مغز] این بسیار پیچیده‌تر از انواع دیگر جفت‌هایی است که از سیستم تولید می‌آیند، بنابراین مفهوم جفت برای مغز در جامعه علوم اعصاب مورد بحث قرار می‌گیرد.

غلبه بر مشکلات مغزی نیز بسیار دشوارتر از مدل سازی قلب یا کلیه است. نیازی به گفتن نیست که مشکلات بالقوه مغز از نظر اخلاقی حتی پیچیده تر هستند. روفینی مدعی است:

ما مدل های محاسباتی نسبتاً پیچیده ای از مغز ایجاد می کنیم. من فکر می‌کنم در مرحله‌ای از کار، عدم اطمینان در مورد اینکه آیا نمونه ساخته شده فقط یک جفت دیجیتال است یا یک موجود، وجود خواهد داشت.

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

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

وی خطر تعلل در پاسخگویی به سوالات موجود درباره پیامدهای اخلاقی آینده را هشدار می دهد و می افزاید:

ما می دانیم چه اتفاقی می افتد وقتی مردم می گویند: “بیایید اکنون فناوری را توسعه دهیم و ببینیم بعد چه اتفاقی می افتد.”

با این حال، تیم نوروتوین معتقد است که اگر این پروژه به درستی انجام شود، جفت کردن دیجیتال می تواند هم به نتایج درمان بیماران کمک زیادی کند و هم دانش فرد را در مورد اختلالات مغزی افزایش دهد. مایک می گوید:

ما سعی می کنیم واقعاً از دیدگاهی کاملاً متفاوت به افراد مبتلا به بیماری های مغزی کمک کنیم. ما می خواهیم روش خود را در طبقه بندی جدیدی از درمان ها قرار دهیم. جایی که مردم واقعاً از قدرت فیزیک و ریاضی برای رمزگشایی مغز استفاده می کنند.