سایبورگ؛ آینده روشن معلولان

حدود سه دهه پیش، جوان کوهنورد هفده ساله‌ای به نام هیو هِر در حال صعود از صخره‌ای یخی بود که توفانی او را از مسیر منحرف و در کوهپایه‌ای گیر انداخت تا نیروهای امداد پیدایش کنند، دو پایش قربانی سرما شده و بالاجبار آنها را از زانو به پایین قطع کردند. هیو ماه‌ها در مرکز توانبخشی ماند و پاهای مصنوعی متعددی را امتحان کرد، اما همه را بلااستفاده می‌دانست. آخر مگر کوهنوردی با این قراضه‌ها ممکن بود؟ چیزی که در نظرش حتمی بود، پیشرفت فناوری پزشکی تا حدی بود که روزی قطعاتی با قابلیت حقیقی توانبخشی برای او ساخته شود تا بتواند دوباره به کوه رفته و در دامان طبیعت آرام گیرد.

و حالا 30 سال پس از آن واقعه ناخوشایند، هیو راه می‌رود. مثل هر آدم عادی دیگر. با این تفاوت که پاهایش را خودش ساخته است. او رئیس گروه بیومکاترونیک (علم زیست ـ مکانیکی ـ الکترونیکی) در دانشگاه ام.آی.تی است. امروز او با پاهای مصنوعی‌اش راه می‌رود، می‌دود و کوهنوردی می‌کند. اما به همین راضی نبوده و برای فردا برنامه‌های بزرگتری دارد. هیو و همکارانش در حال بنیانگذاری مرکز بیونیک نهایی (زیست سازه‌های فوق‌مدرن) هستند تا تحولی عظیم در جامعه معلولان به‌وجود آورند؛ تحولی که نه تنها معلولیت‌های جسمی، بلکه ناتوانی‌ها و ناهنجاری‌های ذهنی را دستخوش تغییر قرار خواهد داد.

هیو، رهایی از معلولیت را نه در درمان‌های بیولوژیکی و دارویی، که در استفاده از تجهیزات الکترومکانیکی قابل اتصال به بدن می‌جوید. هیو به پاهای مصنوعی‌اش اشاره می‌کند: نه پاهایم از نو رشد کرد، نه برایم پیوند زدند. بدون اینها فقط می‌توانم بخزم، اما با آنها می‌توانم هر کاری بکنم.

پژوهشگران ام.آی.تی عضوی از جنبش ورود دارو به عصر سایبورگ هستند. امروزه شاهدیم مهندسان سراسر دنیا در حال ساخت سیستم‌هایی برپایه الکترونیک‌ برای ارتباط مستقیم با سیستم عصبی انسان هستند. موجی که نوید درمان‌های نوظهوری را برای درمان بیماری‌های جسمی و ذهنی می‌دهد. در حالی که تیم هیو بر توانبخشی جسمی تمرکز دارد، تعدادی دیگر روی کمک به معلولان برای کنترل احساسات تمرکز کرده‌اند. یکی از این آزمایش‌ها، تحریک عمقی مغز یا DBS است. در این روش، الکترودهای کاشته شده در مغز، امواج ضربانی (پالس) مداومی را به قسمت‌های مشکل‌ساز عصبی ارسال می‌کنند. گروه‌های دیگری نیز روی ناهنجاری‌های فکری کار می‌کنند که از جمله می‌توان به پروژه‌ای کالیفرنیایی برای ساخت عضو مصنوعی جهت افزایش حافظه‌ اشاره کرد.

وجه مشترک همه این پروژه‌ها، بنیان آنها براساس این نظریه است که اساس کار مغز الکتریکی است و یادگیری زبان الکتریکی مغز به درمان بسیاری از ناهنجاری‌ها منجر خواهد شد. پیش‌بینی می‌شود تا 50 سال دیگر مهندسان عصبی چنان بر این زبان مسلط شوند که بتوانند خطاهای ساختاری مغز را از نو اصلاح کنند. به عبارتی سیم‌پیچی‌های مغز را از نو خواهند پیچید!

اما نظریه الکتریکی بودن مغز از کجا آب می‌خورد؟ لوییجی گالوانی، دانشمندی که در قرن هجدهم میلادی می‌زیست، روزی در آزمایشگاهش چاقوی جراحی باردار شده‌ای را به مغز قورباغه مرده‌ای چسباند و دید که پای قورباغه تکان خورد. نورون‌های مغز که امواج الکتریکی را ارسال می‌کنند، احساسات، افکار و رفتار ما را موجب می‌شوند. این سیگنال‌های الکتریکی برآمده از مغز در طول ستون فقرات و اعصاب پیرامونی به جریان درآمده و به اعضای بدن فرمان می‌دهند. صنعت داروی قرن بیستم صرفا بر پایه داروهای شیمیایی استوار بود که عمل نورون‌ها و دیگر سلول‌های بدن را تغییر می‌دادند، اما از ظواهر ماجرا، قرن بیست و یکم با داروهای الکتریکی (ElectroCeuticals) تعریف خواهد شد: درمانی نوین که از پالس‌های الکتریکی برای تنظیم فعالیت نورون‌ها یا دستگاه‌هایی برای تعامل مستقیم با اعصاب بهره خواهد برد، آینده درمان‌های بهتری برای دردهایی است که تا به امروز تصور می‌شد درمانی ندارند.

آزمایشگاه هیو ‌اکنون به توسعه پاهای مصنوعی و نزدیک کردن هر چه بیشتر آنها به ظاهر طبیعی پا می‌پردازد. هدف رسیدن به استانداردی است که قادر باشد دستورات مغز را دریافت کرده و اعمال کند. هیو پیش از این در آزمایش نسخه‌ای ابتدایی، عضلات پا را منقبض کرد. یک برق‌نگار ماهیچه مامور دریافت سیگنال ارسالی عضلات و ترجمه آن به سیگنالی دیجیتالی بود که برای میکروپردازنده‌های پای مصنوعی معنا داشته باشد. به همین سادگی، فرآیندی پیچیده، ساده شد و این روش به هیو کمک کرد تا قدم بردارد.

به گفته هیو، جای بسیاری برای توسعه این فناوری وجود دارد. با اتصال موفقیت‌آمیز اندام‌های مصنوعی به اعصاب بدن، ارسال اطلاعات و فراخوانی آن از بدن باعث می‌شود بتوان یک عضو مکانیکی را به ابزاری فرمان‌بردار از مغز تبدیل کرد. شاید روزی را ببینیم که معلول با پای مصنوعی خود بتواند علف زیر پایش را هم احساس کند.

همه کسانی که دچار معلولیت هستند، واقعه‌ای را به‌عنوان آغاز مشقت‌هایشان می‌شناسند. در مقابل، آنهایی که افسردگی شدید دارند، حتی نمی‌دانند سرمنشأ زجرشان کی و کجا بوده است. این افسردگی مادام بر سرشان سایه انداخته و امید به زندگی را از آنها سلب می‌کند.

عصب‌شناسان فهمیده‌اند که می‌شود این یاس را درمان کرد. این امر با تغییر عملکرد نورون‌ها توسط الکتریسیته میسر می‌شود. دی.بی.اس یکی از جالب‌ترین شگردهاست که با نصب نوعی «ضربان‌ساز مغزی» که جریان‌های مداوم الکتریسیته به قسمت‌های خاص مغز می‌فرستد، سعی در این کار دارد. این شیوه در اصل برای کاهش رعشه‌های بیماران پارکینسونی ابداع شد، اما امروزه در زمینه‌های بسیاری مثل افسردگی، روان رنجوری فکری ـ عملی و اختلال‌های اضطرابی پس‌ضربه‌ای کاربرد دارد.

تا به حال در قسمت‌هایی از مغز بیش از صد هزار بیمار پارکینسونی که به حرکات غیرارادی بدن مربوط است، الکترود نصب شده تا عملکرد ناقص نورون‌ها را کاهش ‌دهند. اما در مورد بیماری‌های روانی، افق‌های علم اعصاب دست دانشمندان را بسته است. به عبارتی ابزار هست، اما هدف معلوم نیست. محققان قسمتی به نام نقطه برادمن 25 را شناسایی کرده‌اند که در بیماران افسرده فعالیت زیادی دارد. اما اطمینانی وجود ندارد تا با تحریک این بخش درمان صورت گیرد. تاکنون در مغز بیش از ده بیمار که درمان‌های دیگر برایشان مفید نبوده از دستگاه‌های دی.بی.اس استفاده شده است.

وضع بیماران مربوط چنان وخیم بوده که حاضر شده‌اند به این جراحی نوین تن بدهند. جالب این‌که برخلاف دیگر درمان‌ها که شاید پس از چند هفته اثر بگذارد، کاربران دی.بی.اس از احساس تغییر به محض روشن شدن دستگاه خبر داده‌اند. یکی از بیماران احساس راحتی اجتماعی و دیگری شعف برای بولینگ بازی کردن ـ فعالیتی که سال‌ها از آن دور بوده ـ داشته‌اند. محققان هرگونه احتمال دارونمایی (پلاسیبو) را رد کرده و تاکید می‌کنند که بیمار تمام شدن باتری دستگاه را به وضوح حس می‌کند.

بتازگی در ایالات متحده بسته حمایتی مغز و اعصاب به تصویب رسیده که صدها میلیون دلار را صرف طراحی و ساخت تجهیزات لازم برای شناخت و ثبت بهتر فعالیت مغزی خواهد کرد. در عین حال اروپا طرح «مغز انسان» را کلید زده که طی آن با ابرکامپیوتر، فعالیت کامل مغز را شبیه‌سازی خواهند کرد تا مسیری برای شناخت هر چه بهتر مغز انسان باشد. بعید نیست تا 50 سال دیگر شاهد حضور پررنگ دی.بی.اس در علم روان‌شناسی باشیم؛ اما چنان حضوری مستلزم این است که مهندسان از نورون‌ها به اندازه الکترون‌ها سر در بیاورند.

پس از حل شدن ناتوانی‌های جسمی و فکری، نوبت به ناهنجاری‌های فکری ناشی از کهولت سن می‌رسد. این گفته‌های تئودور برگر، پروفسور مهندسی بیومدیکال در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی است که اعتقاد دارد تا 50 سال دیگر سایبورگ شدن (تعویض‌ بخشی از بدن با قطعات الکترومکانیکی) انتخاب منطقی و اقتصادی خواهد بود. وی می‌گوید عمرها طولانی شده، پس مشکلات نیز بیشتر خواهد شد. قطعا هزینه برای عضو مصنوعی هوشمند در برابر هزینه‌های نگهداری از یک بیمار روانی برای 20 سال بسیار ناچیزتر خواهد بود.

برگر که به احتمال بسیار در آینده‌ای نه چندان دور ثمره تلاش‌هایش را در بهبود زندگی بیماران آلزایمری خواهد دید، کار خود را با الکترودی کاشته شده در هیپوکامپ یک موش آغاز کرد. او ابتدا روی شناخت روند یادگیری موش و رابطه‌اش با سیگنال‌های ارسالی از نورون‌ها برای ذخیره تمرکز کرد. این آزمایش شامل کشیدن اهرم درست به‌دست موش و دریافت جایزه‌‌اش بود.

پس از کشف رابطه، برگر با ضبط سیگنال ورودی قادر بود سیگنال خروجی را پیش‌بینی کند. او به سادگی الگوی خارجی را به صورت ریاضی خلق کرده و به ذخیره‌ساز مغز مخابره کرد. می‌گوید این کار مثل ترجمه انگلیسی به چینی است. نیازی به دانستن هیچ‌کدام نیست و فقط الگو مهم است.

برگر با کار گذاشتن دستگاه در هیپوکامپ آسیب دیده موش، کاربردی بودن آن را ثابت کرد. از آن حیرت‌آورتر، وی توانست خاطره عملی را در ذهن موش ایجاد کند که پیش از آن با آن آشنایی نداشته است. موش جدیدی که تحت عمل القای حافظه قرار گرفته بود، برای اولین بار وارد یک دالان شد، اهرم را کشید و جایزه‌اش را گرفت. این درست شبیه فیلم‌های علمی - تخیلی است.

برگر امیدوار است با اشراف به علم ضبط و ذخیره خاطرات، دستگاهی را بسازد که خاطرات را در یک چیپ ثبت کند. ‌اکنون گروه وی کار را روی نخستین‌ها آغاز کرده (پستاندارانی شبیه به انسان مثل میمون‌ها) و در سال‌های آینده به آزمایش روی انسان خواهند رسید.

تا 50 سال دیگر بیمارانی که از این دستگاه بهره می‌برند با استفاده از آن می‌توانند مسائل ابتدایی مثل آخرین جایی که سوئیچ ماشین را گذاشته‌اند و مسائل مهمی مانند نام فرزندانشان را بوضوح به یاد بیاورند.

البته در کنار این دیدگاه‌های خوشبینانه، مخالفانی هم هستند که دم از به یغما رفتن ماهیت انسانی می‌زنند و می‌ترسند مشتریان چنان تغییر کنند و به دام مکانیکی شدن بیفتند که جایگزینی اعضا به یک تفریح و چشم و همچشمی تبدیل شود. البته همه چیز در نهایت به وجدان و سوگند پزشکان و دست رد زدن یا روی خوش نشان دادنشان به مشتریان فخرفروشی بستگی دارد.

با سرعتی که علم می‌تازد، پیش‌بینی آینده چندان ساده نخواهد بود. قطعا سیاه‌نمایی یا خوش‌خیالی بیجا ساده‌ترین کار است.

ieee.org / مترجم: سیاوش شهبازی