امکان ویرایش مستقیم خاطرات و احساسات درون مغز انسان با هولوگرافی

دانشمندان راهی برای فریب دادن مغز پیدا کردند تا مغز انسان بتواند احساسی را تجربه کند که واقعی نیست.

پژوهشگران با استفاده فلش‌های نور، نورون‌ها را کنترل می‌کنند و به‌ گفته‌ی خودشان، می‌توانند فعالیت‌های واقعی مغزی را کپی و در جای دیگری مجددا پیست کنند و در آینده راه را برای ویرایش حافظه، حذف درد یا وارد کردن تصویری به مغز که اصلا وجود خارجی ندارد فراهم کنند. 

نام فناوری مورد استفاده پژوهشگران، مدولاتور مغزی هولوگرافیک است که از نورافکنی هولوگرافیک برای فعال‌سازی یا مهار نورون‌ها استفاده می‌کند. هدف نهایی پژوهشگران کنترل هزاران نورون به‌صورت همزمان در الگوهایی براساس فعالیت واقعی مغز است تا بتوانند با این کار احساسات مختلف را تولید و تکرار کنند.

به‌عنوان مثال فرض کنید سیستم بینایی برای افراد نابینا، دوربینی داشته باشد که تصاویر ضبط‌شده از طریق لنز را به فعالیت‌های مغزی مرتبط‌ با یک فرد بینا تبدیل کند تا آن فرد نابینا هم توانایی دیدن داشته باشد؛ یا سیستمی به‌ وجود بیاید که با اعضای بدن مصنوعی، حس لامسه را منتقل کند.

آلان ماردینلی، زیست‌شناس مولکولی و سلولی دانشگاه کالیفرنیای برکلی و یکی‌ از نویسندگاه اصلی مقاله‌ی پژوهشی جدید، می‌گوید:

چنین تکنیکی پتانسیل بسیار زیادی برای پروتزهای (اندام ساختگی) عصبی دارد؛ چرا که دقت مورد نیاز برای تشخیص الگوی فعالیت را در اختیار مغز قرار می‌دهد. اگر شما بتوانید زبان مغز را بخوانید و بنویسید، می‌توانید با زبان خودش با آن صحبت کنید و مغز هم پیام‌های شما را بهتر تفسیر خواهد کرد. این از اولین گام‌ها در مسیر طولانی برای توسعه تکنیکی است که می‌تواند به یک درون‌کاشت مغزی مجازی همراه با حس‌های اضافی و تقویت‌شده تبدیل شود.

مدولاتور مغزی هولوگرافیک هنوز در مراحل اولیه‌ی خود قرار دارد؛ اما با آزمایش آن روی موش‌های آزمایشگاهی، امید به موفقیت آن می‌رود.

بخش سه‌بعدی کوچکی از مغز موش با ۲ هزار تا ۳ هزار نورون به‌عنوان هدف درنظر گرفته شد. به هر کدام از نورون‌ها پرو‌تئینی وارد کردند (از طریق ویروسی که DNA را به سلول می‌برد) تا موقع تاباندن نور، نورون فعال شود.

پژوهشگران از طریق پنجره‌ای به جمجمه‌ی موش که اجازه‌ی عبور نور به مغز می‌داد، نور تاباندند (حدود ۳۰۰ بار در یک ثانیه) که هر بار تا ۵۰ نورون به‌طور همزمان فعال می‌شدند.

چالش بزرگ، هدف قرار دادن نورون‌ها به‌صورت منفرد بود. تیم از هولوگرافی کامپیوتری برای این کار استفاده کرد. هولوگرافی کامپیوتری با منحرف و خم کردن نور و همچنین متمرکز کردن آن، الگویی سه‌بعدی می‌سازد. سپس الگو به بافت مغز در سطح قشر حس‌های تنی موش‌ها تابانده می‌شوند؛ مخصوصا به مراکز لامسه، بینایی و حرکتی.

نیکولاس بگارد، یکی دیگر از نویسندگان اصلی، می‌گوید:

پیشرفت اصلی مربوط‌ به توانایی کنترل نورون‌ها با دقت بالا در فضا و زمان است. به‌عبارت دیگر، برای تاباندن نور به بخش خاصی از نورون‌هایی که می‌خواهید فعالشان کنید، می‌توان از یک مقیاس مشخص و با سرعتی که آن‌ها به‌طور معمولی کار می‌کنند استفاده کرد.

طبق گفته‌ی پژوهشگران، موش‌ها روی تردمیل راه می‌رفتند و سر آن‌ها از حرکت افتاده بود تا سیستم هدف‌یاب بتواند به‌خوبی کار کند؛ بنابراین هیچ تغییر رفتاری مشاهده نشد. اما فعالیت موش‌ها در زمان عادی هم این‌گونه بود؛ به‌طوری که انگار آن‌ها به یک محرک حسی واقعی واکنش نشان می‌دادند.

البته هنوز کارهای زیادی باید صورت گیرد. فناوری درحال حاضر تنها روی بخش کوچکی از مغز کار می کند و تجهیزات انجام چنین کارهایی هم بسیار عظیم است. به‌گفته‌ی تیم پژوهش، فناوری می‌تواند بخش بیشتری از لایه‌ی خارجی مغز را مورد هدف قرار دهد و همچنین درنهایت اندازه‌ی تجهیزات آنقدر کوچک شود که داخل یک کوله‌پشتی جا بگیرد.

همچنین الگوهای واقعی فعالیت مغز در این قشر باید ثبت و ضبط شود تا پژوهشگران مطمئن شوند که مدولاتور مغزی هولوگرافیک روی تمامی موارد نتایج یکسانی به‌همراه خواهد داشت. 

دستاوردهای پژوهش این گروه در در ژورنال Nature منتشر شده است.