پژوهشگران سوئیسی با استفاده از هوش مصنوعی در ایمپلنت‌هایی که نقش پل دیجیتال بین مغز و نخاع را ایفا می‌کنند، مردی را که ناتوان در راه‌رفتن بود، درمان کردند؛ به طوری که او توانایی راه رفتنش را بازیابی کردند.
هوش مصنوعی یکی از فناوری‌های پیشرفته و نوین است که در زمینه‌های مختلفی، از جمله علمی و پزشکی، کاربرد دارد. یکی از کاربردهای جالب و شگفت‌انگیز هوش مصنوعی، تولید ایمپلنت‌هایی است که می‌توانند ارتباط بین مغز و نخاع را برقرار کنند و توانایی حرکات طبیعی را در افراد ناتوان برای راه‌رفتن، بازیابی کنند. در این مطلب از دانشگاه کسب‌وکار، به بررسی چگونگی عملکرد این ایمپلنت‌ها، درمان با هوش مصنوعی و نحوه استفاده آن‌ها توسط دانشمندان و پزشکان خواهیم پرداخت.
برقراری ارتباط بین مغز و نخاغ با استفاده از هوش مصنوعی
ایمپلنت‌های برقراری ارتباط بین مغز و نخاع که از هوش مصنوعی برای درمان استفاده می‌کنند، دستگاه‌های الکترونیکی هستند که با قرار دادن آن‌ها در داخل جمجمه و نخاع، سیگنال‌های الکتریکی را از مغز به عضلات منتقل می‌کنند. این سیگنال‌ها قصد فرد را برای حرکت نشان می‌دهند و با استفاده از یک رایانه خارجی، می‌توان آن‌ها را به صورت پالس‌های الکتریکی به ایمپلنت نخاع فرستاد. این پالس‌ها باعث تحریک عضلات مورد نظر و در نتیجه، منجر به حرکت آن‌ها می‌شوند و به فرد اجازه می‌دهند تا تنها از طریق فکر کردن به راه رفتن، قادر به راه رفتن شده و در نیتجه درمان شود.
پژوهشگران سوئیسی برای تولید این دستگاه‌های شگفت‌انگیز از هوش مصنوعی استفاده کرده‌اند. آن‌ها با استفاده از سامانه‌ای مجهز به هوش مصنوعی به نام فریم‌ورک جسپر (Jasper) که توسط شرکت NVIDIA تولید شده است، توانسته‌اند یک حافظه شبکه عصبی (Neural Network Memory) را طراحی کنند که آن‌ها را در رسیدن به هدف خود، یعنی انتقال پیام‌های عصبی مغز به نخاع، کمک می‌کند.
معجزه درمان با هوش مصنوعی: راه رفتن فردی که فلج شده بود
گِرت‌جان اوسکام، شهروند هلندی، در سال 2011 در اثر تصادفی با موتورسیکلت، آسیب جدی به نخاعش وارد شد و این اتفاق باعث شد تا از کمر به پایین فلج شود. اما اوسکام، با دریافت ایمپلنتی جدید که نقش پل دیجیتال بین مغز و نخاع را ایفا می‌کند، توانست دوباره توانایی راه رفتنش را به دست آورد و درمان شود. این دستگاه، با استفاده از هوش مصنوعی، سیگنال‌های الکتریکی را از مغز به نخاع منتقل می‌کند و به فرد اجازه می‌دهد تا فقط از طریق فکر کردن به راه رفتن، بتواند حرکت کند.
اوسکام در نظرات خود به خبرنگاران گفت:
«بین پنج تا ده دقیقه، من توانستم کمر خود را کنترل کنم. ایمپلنت‌ها مغز من را درک می‌کنند. وقتی به حرکت دادن کمرم فکر می‌کنم، ایمپلنت‌ها این فکر را تشخیص می‌دهند و کمرم را حرکت می‌دهند. این نتیجه‌ی فوق‌العاده‌ای برای همه ما است».
این دستگاه، ایمپلنت رابط مغز و نخاع نام دارد و می‌تواند فعالیت الکتریکی قشر مغز را ثبت کند. قشر مغز، لایه بیرونی مغز است که در آن فعالیت‌های شناختی و حساس مغز انجام می‌شود. وقتی اوسکام به راه رفتن فکر می‌کند، سیگنال‌های الکتریکی در قشر مغز تولید می‌شوند و نشان می‌دهند که فرد قصد حرکت دارد.
سیگنال‌های مغز، با استفاده از یک مدل خاص از هوش مصنوعی تجزیه و تحلیل می‌شوند و به صورت بی‌سیم به یک کامپیوتر کوچک که اوسکام با خود حمل می‌کند، فرستاده می‌شوند. این کامپیوتر، با استفاده از یک حافظه شبکه عصبی که توسط پژوهشگران دانشگاه تگزاس طراحی شده است، سیگنال‌های مغز را با استفاده از هوش مصنوعی، به سیگنال‌های مناسب برای ایمپلنت نخاع تبدیل می‌کند. سپس، این سیگنال‌ها به صورت پالس‌های الکتریکی به ایمپلنت نخاع فرستاده می‌شوند و باعث تحریک عضلات پا و در نتیجه، درمان فرد در راه رفتن می‌شوند.
حافظه شبکه عصبی، می‌تواند با تحلیل الگوهای فعالیت مغزی، سیگنال‌های مغز را تشخیص دهد و آن‌ها را ترجمه کند. پژوهشگران دانشگاه تگزاس آستین، برای آموزش این حافظه شبکه عصبی از یک اسکنر MRI کاربردی استفاده کرده‌اند که میزان اکسیژن خون در مغز را در حین گوش دادن به پادکست‌ها ثبت می‌کند. سپس، آن‌ها مدل هوش مصنوعی خود را بر اساس الگوهای فعالیت مغز و کلمات و عبارات مرتبط آموزش داده‌اند.
ایمپلنت هوش مصنوعی مغز و نخاع چگونه عمل می‌کند؟
پژوهشگران سوئیسی بر اساس تحقیقات پژوهشگران دانشگاه تگزاس، ایمپلنت رابط مغز و نخاع را توسعه دادند. بنابراین، موج‌های مغزی که قصد اوسکام را برای راه رفتن نشان می‌دهند، به تحریک‌کننده نخاع منتقل می‌شوند. این ایمپلنت با استفاده از پالس‌های الکتریکی، عضلات فرد را تحریک می‌کند، در نتیجه منجر به حرکت کردن فرد و درمان مشکلات فرد در راه‌رفتن می‌شوند.
جوسلین بلوش، عصب‌شناس دانشگاه لوزان سوئیس، به مجله تایمز گفت:
«این موضوع در ابتدا برای من خیلی علمی-تخیلی بود؛ اما امروز به واقعیت پیوسته است».
نحوه عملکرد ایمپلنت رابط مغز و نخاع، در مقاله‌ای منتشر شده است و این فرآیند به طور کامل توضیح داده شده است. بر اساس آن، این ایمپلنت ابتدا به درستی برای درمان فرد کار نمی‌کرد. اوسکام قبلاً در یک آزمایش بالینی شرکت کرده بود که در آن یک ایمپلنت نخاع دریافت کرده بود که با استفاده از تحریک الکتریکی، اندام‌های از کار افتاده‌‌اش را تحریک می‌کرد. اما این کار به درستی جواب نداد. او مجبور بود به صورت دستی یک سیگنال الکتریکی را به ایمپلنت بفرستد و حرکاتی که از ایمپلنت حاصل می‌شدند، بیشتر شبیه به حرکات یک عروسک یا یک ربات بودند.
اوسکام به علم گفت:
«من با هر قدمی که برمی‌داشتم، کمی استرس داشتم. زیرا مجبور بودم با ریتم هماهنگ باشم، وگرنه قدم خوبی نمیشد.»
سیستم اولیه این فرایند، توسط جوسلین بلوش و گرگور کورتین، دو نفر از عصب‌شناس‌های دانشگاه لوزان در سوئیس، توسعه یافت. اوسکام یکی از اولین داوطلبان این آزمایش بود. این دو عصب‌شناس، حافظه شبکه عصبی را به ایمپلنت رابط مغز و نخاع خود اضافه کردند. ایمپلنت جدید بی‌نقص است و به اوسکام اجازه می‌دهد تا حرکات خود را به صورت کاملا طبیعی، فقط از طریق فکر کردن، کنترل کند. او یک سال است که در این آزمایش شرکت کرده است و در این مدت پیشرفت‌های زیادی را درمان خود تجربه کرده است. به طوری که پس از درمان از طریق این ایمپلنت هوش مصنوعی، سلول‌های عصبی آسیب‌دیده او به تدریج در حال ترمیم و بهبودی هستند و اکنون اوسکام می‌تواند بدون استفاده از دستگاه‌ها و فقط با استفاده از یک عصای مخصوص، برای مدت کوتاهی به طور مستقل راه برود.
ناندان لاد، جراح اعصاب در دانشگاه دوک گفت:
«این هنوز آغاز ماجراست؛ اما به عنوان آزمایشی روی انسان‌ها، فکر می‌کنم گام بزرگی به جلو به شمار می‌رود».
جمع‌بندی
در این مطلب از دانشگاه کسب و کار، یکی از جدیدترین و مهم‌ترین دستاوردهای علمی و پزشکی را که درمان با استفاده از هوش مصنوعی است، معرفی کردیم. با استفاده از هوش مصنوعی و ایمپلنت‌های رابط مغز و نخاع، برای اولین بار فردی که به دلیل معلولیت، قادر به راه رفتن نبود، توانست تنها از طریق فکر کردن به راه رفتن، این کار را انجام دهد. این دستگاه، یک پل دیجیتال بین مغز و نخاع ایجاد کرده و سیگنال‌های الکتریکی را از مغز به عضلات منتقل می‌کند. این سیگنال‌ها، با استفاده از یک حافظه شبکه عصبی که توسط هوش مصنوعی طراحی شده است، تشخیص داده شده و به صورت پالس‌های الکتریکی به ایمپلنت نخاع فرستاده می‌شوند.
این دستگاه، نه تنها قابلیت حرکت طبیعی را به فرد ناتوان بازمی‌گرداند، بلکه باعث بهبود عملکرد سلول‌های عصبی آسیب دیده نخاع و درمان آن‌ها نیز می‌شود. در نتیجه، فرد، حتی بدون استفاده از دستگاه، قادر به راه رفتن با استفاده از عصایی مخصوص می‌شود. این نشان می‌دهد که با تمرین و تحریک مناسب عضلات، قسمت‌هایی از نخاع همچنان قابل بازسازی و ترمیم هستند.
این پژوهش، چشم‌انداز جدید و امیدوار کننده‌ای را برای درمان افراد ناتوان در راه رفتن به وجود آورده است. با پیشرفت هوش مصنوعی و تولید دستگاه‌های پیشرفته‌تر و کارآمدتر، شاید در آینده نزدیک، بسیاری از افراد که معلولیت‌های مختلف دارند، بتوانند به زندگی طبیعی خود بازگردند. البته، همچنان چالش‌ها و محدودیت‌های زیادی در این راه وجود دارد که نیاز به بررسی و حل شدن دارند. نظر شما در این باره چیست؟ به نظر شما، هوش مصنوعی در آینده چه بیماری‌هایی را می‌تواند درمان کند؟
