تلاش برای ساخت کپی دیجیتالی از مغز انسان – زومیت

جفت‌های دیجیتال (نمایش دیجیتالی پدیده‌های دنیای واقعی) اکنون یکی از ستون‌ها در زمینه‌هایی مانند تولید، صنعت و هوافضا هستند: نمونه‌های دیجیتالی از شهرها، بنادر و نیروگاه‌ها در سرتاسر جهان اکنون وجود دارند. زبان زوج دیجیتال یا دوقلو دیجیتال برای اولین بار در سال 2010 توسط جان ویکرز محقق ناسا از آن در گزارشی در مورد نقشه راه فناوری آژانس فضایی استفاده کرد. تحلیلگران صنعت 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 ویکرز، دیری نگذشت که زوج های دیجیتال وارد دنیای زیست شناسی شدند. در سال 2016، بیل رومدیر عامل جنرال الکتریک دیجیتال در آن زمان، پیش بینی کرد:

در بدو تولد 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، سرطان و موارد دیگر برای ما پیش بینی می کند.

یک شریک دیجیتال می‌تواند درمان‌های مناسب را به بیمار ارائه دهد و چگونگی پیشرفت بیماری در بدن او را پیش‌بینی کند. حتی می‌توان از این زوج برای آزمایش درمان‌های بالقوه استفاده کرد، نه اینکه درمان‌ها را روی همان بیمار امتحان کرد. ما می دانیم که آزمایش درمان های مختلف روی بیمار فرآیندی است که همیشه می تواند با خطرات مختلفی همراه باشد.

تاکنون این پروژه ها تا حد زیادی در مراحل ابتدایی خود 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 (Siemens Healthineers) یک شرکت آلمانی تجهیزات پزشکی نیز قصد دارد همین کار را انجام دهد. سیستم های داسویک شرکت نرم افزاری فرانسوی (خالق نرم افزار مهندسی محبوب کتیا) به دنبال تایید FDA برای چیزی است که آن را “قلب زنده” می نامد.

شرکت اتریشی Golem در حال ایجاد زوج های دیجیتالی از افراد آسیب پذیر است 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 دیجیتال مغز انسان. نوروتویناین یک پروژه با بودجه اتحادیه اروپا است و کارکنان آن می خواهند یک مدل کامپیوتری از کل مغز یک بیمار طراحی کنند.

افراد درگیر در پروژه Neurotin امیدوارند که مدل دیجیتالی مغز انسان آنها بتواند برای پیش بینی اثرات تحریک برای درمان اختلالات عصبی مانند صرع و بیماری آلزایمر استفاده شود. یک آزمایش بالینی قرار است سال آینده آغاز شود. در این کارآزمایی بالینی، جفت‌های دیجیتال از حدود 60 بیمار آلزایمر ایجاد می‌شوند و هر بیمار درمان تحریک‌شده مغزی را که به‌طور خاص برای مغز او بهینه شده است، دریافت می‌کند. این هدف محققین 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 خواهد بود. هر دو کارآزمایی به عنوان شواهد مفهومی برای تعیین اینکه آیا رویکرد دوم مؤثر است یا نه و امکان افزایش نتایج درمان برای این بیماران را ارائه می‌کنند. در صورت موفقیت، این تیم قصد دارد فناوری خود را برای مطالعه سایر بخش‌های مغز انسان، از جمله موارد درگیر در ام‌اس، فرآیندهای توانبخشی سکته مغزی، افسردگی، و اثرات مخرب روان‌گردان‌ها گسترش دهد.

برای حدود یک سوم بیماران مبتلا به صرع، داروهای بدون نسخه کمک چندانی نمی کند. ثابت شده است که تحریک الکتریکی غیر تهاجمی، که در آن جریان های الکتریکی بدون درد به مغز منتقل می شود، به کاهش فراوانی و شدت تشنج کمک می کند. اما این فناوری اکنون کاملاً جدید است و نیاز به اصلاح بیشتری دارد. این دقیقا همان جایی است که یک مغز مجازی یا دیجیتال می تواند به انسان کمک کند.

خولیو روفینیهماهنگ کننده پروژه Neurotuin و مدیر ارشد علمی و یکی از بنیانگذاران استارتاپ اسپانیایی فناوری سلامت 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. به منظور ساخت یک جفت دیجیتال برای بیمار مبتلا به صرع، تیم نوروتوکسین از داده های تقریباً نیم ساعت ام آر آی و 10 دقیقه نوار مغزی (الکتروانسفالوگرافی) استفاده کردند و سپس از آنها برای ایجاد یک مدل کامپیوتری استفاده کردند که فعالیت الکتریکی مغز را ثبت می کند. . و همچنین شبیه سازی بافت اصلی مغز از پوست سر، جمجمه، مایع مغزی نخاعی و ماده خاکستری و سفید استفاده می کند.

رفینی می گوید که این زوج شامل شبکه ای از مدل های توده عصبی تعبیه خواهد شد. به گفته وی، اینها اساساً مدل‌های محاسباتی از رفتار میانگین بسیاری از نورون‌ها هستند، با استفاده از آنچه رافینی به عنوان تفسیر می‌کند. برقراری ارتباط بیمار به یاد می آورد که آنها به یکدیگر متصل هستند. اتصال در واقع نقشه ای از اتصالات عصبی به 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 هنگامی که یک جفت یا کپی خوب از مغز انسان ساخته شد، تیم تحقیقاتی می توانند از آن برای بهینه سازی تحریک واقعی مغز بیمار استفاده کنند:

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

به عنوان مثال برای بهبود روند بهبودی بیمار صرعی، فرد هر روز به مدت 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 توسط یک جفت دیجیتال را بهینه کنند.

چالش های اخلاقی در کپی برداری از مغز انسان

ایجاد یک شریک دیجیتالی برای هر ارگانی مجموعه ای از سوالات اخلاقی را برای انسان ایجاد می کند. به عنوان مثال، آیا بیمار حق دارد از تمام جزئیات یا پیش بینی ها مطلع شود؟ برای مثال، اگر جفت‌های دیجیتالی از اندام‌های بدن شما پیش‌بینی کنند که فرد در دو هفته آینده دچار حمله قلبی می‌شود، چه؟ یا شریک دیجیتال بعد از مرگ بیمار چطور؟ آیا زوج دیجیتالی ایجاد شده حقوق قانونی یا اخلاقی خواهند داشت؟

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

… از یک سو، شریک دیجیتال بدن انسان راه های مهیج و انقلابی را برای توسعه درمان های جدید به ما ارائه می دهد. اما از سوی دیگر ما را به چالش می کشد. به عنوان مثال، صاحب شریک دیجیتال کیست؟ سازنده شما؟

… یا اینکه می گویید من می خواهم از استفاده از برخی اطلاعات یا مقررات برای مسائل مربوط به بیمه درمانی خود یا سایر موارد خودداری کنم، درست می گویید؟ برای اینکه استقلال یا حریم شخصی فرد نقض نشود، مهم است که شخص استفاده را کنترل کند [جفت‌های دیجیتالی خود] داشتن.

از دست دادن این کنترل منجر به آن چیزی می شود که براون تفسیر می کند بردگی دیجیتال یاد آوردن.

به گزارش آنا مایککس، مدیر عامل نورالکتریک، در حال حاضر با آنچه برای داده های بسیار خصوصی اتفاق می افتد، دست و پنجه نرم می کند. مایک می گوید:

وقتی این نوع سفارشی سازی را انجام می دهید، باید سوالات سختی بپرسید، درست است؟ چه کسی قرار است مالک این داده ها 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 نوروتوکسین، که پروژه ای خارج از اروپا است، داده های جمع آوری شده توسط مقررات حفاظت از داده های عمومی (GDPR) اتحادیه اروپا 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 این مهلت تعیین شده است یا خیر زوج 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 باعث سوء تفاهم یا افزایش توقعات در جامعه شود؟ او می گوید:

[مغز] این بسیار پیچیده تر از انواع دیگر جفت هایی است که از سیستم تولید می آیند، بنابراین مفهوم جفت برای مغز در جامعه علوم اعصاب مورد بحث است.

غلبه بر چالش های مغز نیز بسیار پیچیده تر از شکل دادن به قلب یا کلیه است. نیازی به گفتن نیست که چالش های بالقوه مغز از نظر اخلاقی پیچیده تر هستند. روفینی می گوید:

ما در حال ایجاد مدل های محاسباتی نسبتاً پیچیده ای از مغز هستیم. من فکر می کنم در نقطه ای از کار ابهام ایجاد می شود که آیا نمونه ساخته شده فقط یک زوج دیجیتالی است یا یک موجود حساس.

براون فکر می کند وقت آن رسیده که به این سوالات دشوار فکر کند. او می گوید:

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

وی نسبت به خطرات تأخیر در پاسخ به سؤالات موجود درباره پیامدهای اخلاقی آینده هشدار می دهد و می افزاید:

ما به خوبی می دانیم که وقتی مردم می گویند “ما در حال توسعه فناوری هستیم و خواهیم دید که در آینده چه اتفاقی می افتد” چه اتفاقی می افتد.

با این حال، تیم نوروتوکسین معتقد است که اگر پروژه به درستی انجام شود، جفت کردن دیجیتال می تواند به طور قابل توجهی به نتایج درمان بیمار کمک کند و دانش انسان را در مورد اختلالات مغزی افزایش دهد. مایک می گوید:

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