هوش مصنوعی و جریان‌های الکتریکی مغز

.

.

یک تختِ راحت، و دسته‌ای از کابل‌های رنگارنگ بالای سر. این کابل‌ها به کلاهی از جنس پلاستیک خاکستری‌رنگی متصل‌اند که سر را همچون تورِ زمختی دربرمی‌گیرد و به سر، مثل کلاه ایمنی دوچرخه که بیش‌ازحد سفت بسته شده باشد، کمی فشار می‌آورد. مدت‌زمانی طول کشید تا همه چیز سر جای خودش قرار گرفت.

ژولیا کِلِوِه، به کمک ابزاری شبیه به گوش‌پاک‌کن خمیرِ تماسِ خاکستری رنگی را که شبیه مخلوطی از ملات‌سیمان و روشور لایه‌بردار پوست بود، در ۲۱ نقطه‌ی مختلف روی پوست سر مالید و آن نقاط را زبر کرد تا رسانایی الکتریکی آن نقاط پوست را افزایش دهد - هر نقطه برای اتصال یک الکترود پیش‌بینی شده است. دو الکترود دیگر نیز به نرمه‌ی گوش‌ها وصل شدند و حسگرِ اندازه‌گیرِ ضربان قلب هم به انگشتِ اشاره‌ی راست. حالا همه چیز برای گرفتن نوار مغزی یا همان الکتروانسفالوگرام (EEG)¹ آماده است.

.

.

ژولیا کِلِوِه، دستیار فنی-پزشکی در کلینیک و پلی‌کلینیک مغز و اعصابِ دانشگاه لودویگ-ماکسیمیلیانِ مونیخ است و مسئولِ ثبت جریان‌های مغزی بیماران می‌باشد. ثبت یک نوار مغزی استاندارد ۲۰ دقیقه طول می‌کشد و بیمار طی این اندازه‌گیری هیچ‌چیز را حس نمی‌کند. تنها روی صفحه‌ی نمایشِ کِلِوِه است که می‌توان چیزی دید: خطوط سیاهِ نازکی با بی‌قراری روی صفحه حرکت می‌کنند و صدها ضربانِ خارمانند کوچک و بزرگ می‌سازند که گاهی به سمت بالا و گاهی رو به پایین از مسیر راست خطوط بیرون می‌زنند. این خطوط هر بار که ژولیا کِلِوِه دستورِی را به فرد زیر آزمایش می‌دهد تغییر می‌کنند: «چشم‌ها را باز کن! چشم‌ها را ببند! نفس‌ات را تند کن! از ۱۰۰ به عقب بشمار!» همه‌ی این‌ها بر پیچ و تاب آن خطوط تأثیر می‌گذارند؛ خطوطی که گاهی آرام‌تر و گاهی مضطرب‌تر روی صفحه می‌دوند. برای یک غیرمتخصص درکِ اینکه این خطوط چه چیزی را نشان می‌دهند دشوار است: هوش؟ افکار؟ یا حتی احساسات؟

.

آغازها

الکتروانسفالوگرافی را هانس برگر² (۱۹۴۱-۱۸۷۳) درست ۱۰۰ سال پیش اختراع کرد. این عصب‌شناس و روانپزشک که زاده‌ی شهر کوبورگ در ایالت باواریای آلمان بود، در کلینیک اعصاب شهر ینا پژوهش می‌کرد و از جمله در حوزه‌ی پاراسایکولوژی³ (فراروان‌شناسی) فعالیت داشت؛ مثلاً به «انتقال افکار» باور داشت. هدف او این بود که ارتباط بین جسم و روان و چیزی را که خودش «انرژی روانی» می‌نامید، به شکلی فیزیکی قابل اندازه‌گیری کند. برگر آزمون‌های بسیاری انجام داد:

- آیا هنگام تفکر متمرکز، دمای مغز بالا می‌رود؟ نتیجه منفی.

- آیا جریان خون تغییر می‌کند؟ خیر.

- شاید الکتریسیته نقش دارد؟

.

هانس برگر در دهه 1930 در دوران مدیریت بر کلینیک اعصاب شهر ینا

.

پس از نخستین آزمایش‌ها روی سگ‌ها و گربه‌ها، سرانجام در ۶ ژوئیه ۱۹۲۴ موفق شد فعالیت الکتریکی قشر مخ انسان را ثبت کند – البته در آن زمان، بر خلاف روش‎‌های غیرتهاجمی امروزی، روی جمجمه‌ی بازکرده‌ی این حیوانات. او نتیجه را «الکترنکفالوگرام⁴» نامید.

.

روش تشخیص قطعی صرع

بدون اختراع هانس برگر، تصور عصب‌شناسی مدرن دشوار بود. امروزه الکتروانسفالوگرام (EEG) به عنوان یک استاندارد طلایی برای تشخیص قطعی صرع شناخته می‌شود. این فناوری علاوه بر کلینیک‌های خواب و روان‌شناسی، برای تأیید مرگ مغزی نیز به کار می‌رود. این گستره‌ی وسیع کاربردی، از روان‌شناسی تا عصب‌شناسی، نشان‌دهنده‌ی اهمیت این فن‌آوری است. حالا، ۱۰۰ سال پس از اولین نوار مغزی برگر، هوش مصنوعی این فناوری را به سطح جدیدی ارتقا داده است. با این حال، کارشناسان هشدار می‌دهند: قابلیت‌های دیجیتال تنها در صورتی در آینده مفید خواهند بود که با هوش مصنوعی دقیق و مسئولانه برخورد شود.

.

ابزار تشخیصی

بر درب خاکستریِ طبقه هشتم بیمارستان بزرگ «گروس‌هادم» در جنوب غربی مونیخ، تابلویی نصب شده با این عنوان: «واحد ویژه صرع». و زیر آن نوشته: «لطفاً در بزنید و داخل شوید». آنچه پشت این درب نهفته است، از زبان پروفسور «یان رِمی» - معاون مدیر بیمارستان و رئیس مرکز صرع مونیخ - «کشتی فضایی ما» و «پیشرفته‌ترین ابزار تشخیصی» خوانده می‌شود: سامانه‌ی «پایش ویدیویی نوار مغزی⁵».

.

کابل‌های رنگارنگ فراوان (سمت چپ)، خطوط دندانه‌دار متعدد (وسط) و ۱۴ مانیتور در اتاق کنترلِ بخش مراقبت‌های ویژه صرع در کلینیک گروس‌هادرن در مونیخ (سمت راست). دستیاران آموزش‌دیده‌ی پزشکی‌ـ‌فنی داده‌ها را تحلیل می‌کنند. در مرکز، نوار مغزی نویسنده ما دیده می‌شود. واکنش مغز به یک تحریک نوری (دایره، نوار زرد) برای افراد بی‌تجربه به‌سختی قابل تشخیص است.

.

دو زن و یک مرد با روپوش سفید، پشت دوازده نمایشگر بزرگ و دو صفحه‌نمایش عظیم نشسته‌اند. این سه نفر تکنسین‌های تشخیص عملکردی هستند که همراه با «رمی» - رئیس بخش – صفحات نمایش را زیر نظر دارند. تصاویر، شش بیمار را نشان می‌دهند که در تخت‌های خود آرمیده‌اند. همه کلاه‌های نوار مغزی بر سر دارند؛ برخی در حال چُرت زدن، برخی بیدار و مشغول مطالعه هستند. این بیماران تا دو هفته در بیمارستان می‌مانند و به‌طور مداوم به دستگاه نوار مغزی متصل هستند. 

آنها و کارکنان درون این «کشتی فضایی» منتظرند تا حمله‌ی صرعی رخ دهد و فعالیت الکتریکی مغز آنان به‌طور زنده از طریق الکترودها ثبت شود. نوار مغزی حاصل دقیقاً نشان می‌دهد که اختلال عملکرد در کدام لوب مغزی ایجاد شده است. «الیور کلاین»، تکنسین بخش توضیح می‌دهد: «این بیماران به درمان مقاوم هستند. داروهای بسیاری امتحان کرده‌اند اما همچنان دچار تشنج می‌شوند.» عمل جراحی برای برداشتن بافت مغزی عامل صرع می‌تواند به آن‌ها کمک کند. اما پیش از آن، تیم پروفسور رمی باید «کانون حمله‌ی تشنج⁶»  را - از جمله از طریق نوار مغزی - با حداکثر دقت شناسایی کند.

.

آنچه مغز فاش می‌کند

«در مغز انسان حدود ۸۶ میلیارد سلول عصبی وجود دارد»، این را «یان رِمی»، رئیس بخش می‌گوید. «وقتی بسیاری از این سلول‌ها سیگنالی را دریافت یا ارسال کنند، میدان الکتریکی کوچکی ایجاد می‌شود که از طریق استخوان جمجمه و پوست قابل اندازه‌گیری است. بنابراین با گرفتن نوار مغزی می‌توانیم نامرئی را مرئی کنیم.»

.

پروفسور دکتر یان رمی متخصص عصب شناسی و

مدیر مرکز صرع در بیمارستان دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ

.

در مقایسه با برق ۲2۰ ولتی پریزها، ولتاژ فعالیت الکتریکی مغز بسیار ناچیز است: تنها ۴۰ تا ۵۰ میکروولت (۴۰ تا ۵۰ میلیونیوم ولت!) در جمجمه تولید می‌شود. به همین دلیل، نوار مغزی استاندارد فقط قادر به ثبت فعالیت‌های قشر مخ (کورتکس) است. برای مشاهده‌ی آنچه در اعماق مغز رخ می‌دهد، باید طی جراحی، الکترودهای ویژه مستقیماً در بافت مغز کار گذاشته شوند. 

.

پایش خواب

مجموع تمام سیگنال‌های الکتریکی که نوار مغزی از قشر مخ ثبت می‌کند، به شکل امواج مغزی ظاهر می‌شوند که متخصصان انواع مختلفی برای آن‌ها تشخیص داده‌اند و آن‌ها را به انواع مختلفی تقسیم می‌کنند. به‌عنوان‌مثال، در خواب عمیق امواج دلتا مشاهده می‌شوند. فرد بیدار امواج آلفا تولید می‌کند و هنگام یادگیری، امواج بتا ظاهر می‌شوند.

پروفسور رمی، که متخصص خواب نیز هست، می‌گوید: «یک آزمایشگاه خواب بدون گرفتن نوار مغزی غیرقابل تصور است» و به این ترتیب به کاربرد مهم دیگر آن، یعنی تشخیص صرع، اشاره می‌کند.

در مغز، حتی زمانی که خواب هستیم، فعالیت زیادی وجود دارد. برای تفسیر صحیح خطوط فراوان یک نوار مغزی، به آموزش خوب و تجربه کافی نیاز است. در غیر این صورت، ممکن است یک ضربان روی منحنی که به‌طور طبیعی در زمان به خواب رفتن رخ می‌دهد، اشتباهاً به عنوان نشانه‌ای از صرع تفسیر شود، یا فعالیت عضله چشم به عنوان اختلال عملکرد در ناحیه یا لوب پیشانی مغز تلقی شود.

اندازه‌گیری امواج مغزی برای بیمار کاملاً بدون درد است. به‌جز احتمال بروز آلرژی‌های تماسی در ارتباط با الکترودها، عوارض جانبی دیگری وجود ندارد و تنها در موارد ابتلا به بیماری‌های شدید پوستی روی سر، کارشناسان توصیه می‌کنند که از قرار دادن کلاه الکترود خودداری شود.

آیا هانس برگر می‌دانست که اختراعش، الکتروانسفالوگرام، حتی صد سال پس از اولین ثبت موفق آن، به بخشی از بررسی‌های روتین و روزمره در بیمارستان‌های سراسر جهان تبدیل خواهد شد؟ به‌احتمال زیاد، خیر. این پزشک که فردی منزوی و تودار بود، همیشه با تردیدهایش دست و پنجه نرم می‌کرد و بارها تصمیم به توقف تحقیقاتش گرفت. در اکتبر ۱۹۲۷، او با دو خط قرمز زیر یکی از یادداشت‌های فراوانش نوشت: "یافتم! من توانستم الکتروانسفالوگرام انسان را با جمجمه سالم، بدون نیاز به باز کردن کاسه‌ی سر، ثبت کنم." پسرش، کلاوس برگر، که در آن زمان ۱۵ سال داشت، به عنوان داوطلب در این آزمایش شرکت کرد. اما چند ماه بعد، او در یادداشت‌های روزانه‌اش چنین نوشت: "من چندین سال روی الکتروانسفالوگرام ظاهراً بی‌فایده کار کردم. حالا چه؟ الکتروانسفالوگرام را کنار بگذارم؟" خوشبختانه، برگر بعداً نظرش را تغییر داد و در سال ۱۹۲۹ اختراع خود را به صورت عمومی معرفی کرد.

کسانی که با زندگی بعدی برگر آشنا می‌شوند، به‌زودی با فصلی تاریک از دوران حرفه‌ای پزشکی و لکه‌ای سیاه در کارنامه‌ی علمی او مواجه می‌شوند: در دهه ۱۹۳۰، او به‌عنوان رئیس کلینیک روان‌پزشکی شهر «ینا»، یک طرفدار متعصب نظریه‌ نژادپرستانه‌ی «بهداشت نژادی» و عضو پشتیبان تشکیلات ضدانسانی و فاشیستی اس‌اس در حزب نازی آلمان شده بود. او به‌عنوان مشاور پزشکی در دادگاه عالی بهداشت ژنتیکی (.E.G.G) نقش داشت و در تصمیم‌گیری درباره عقیم‌سازی اجباری افرادی که «معلول» به حساب می‌آمدند، مشارکت داشت. گفته می‌شود که خودش درخواست کرد تا در سال ۱۹۳۸ هم‌زمان با بازنشستگی، از .E.G.G کنار گذاشته شود.⁷

در سال‌های بعد، وضعیت سلامتی‌اش به‌شدت وخیم شد و سرانجام در ژوئن ۱۹۴۱، در سن ۶۸ سالگی، در اتاق خود در کلینیک پزشکی دانشگاه ینا، خود را به دار کشید و خودکشی کرد. این اتفاق چند سال قبل از آن رخ داد که اولین دستگاه الکتروانسفالوگراف، که در آن زمان به بزرگی یک کمد بود، به‌صورت انبوه تولید شود.

برگر سه بار برای دریافت جایزه نوبل نامزد شد. بسیاری از یادداشت‌های او اکنون در آرشیو موزه آلمان در مونیخ نگهداری می‌شوند. در آنجا، در جزیره‌ای در رودخانه ایزار⁸ پوشه‌های منظم او، تعداد بی‌شماری یادداشت‌ با دستخط خودش و با مضامینی پرشور، نامه‌هایی از همکاران، بریده‌های روزنامه، عکس‌ها و ترسیم‌هایی از آزمایش‌هایش به‌دقت نگهداری می‌شوند.

.

نگاهی به اسناد تاریخی

به مناسبت صدمین سالگرد اختراع نوار مغزی، دکتر باربارا اشمیت مشغول بررسی اسناد برگر در آرشیو موزه آلمان است. این روان‌شناس که در محل کار سابق برگر - بیمارستان دانشگاهی ینا - پژوهش می‌کند، به‌طور ویژه برای مطالعه این مدارک به مونیخ سفر کرده است. کار او در دانشگاه ینا دقیقاً تحقق همان آرزوی اولیه برگر است: «ما از فناوری الکتروانسفالوگراف برای تصویرسازی فرآیندهای روانی استفاده می‌کنیم. مثلاً می‌بینیم مغز چگونه به پاداش واکنش نشان می‌دهد، یا وقتی فرد متوجه اشتباه خود می‌شود، چه تغییراتی رخ می‌دهد.» در این میان کشف شگفت‌انگیزی نیز صورت گرفته است: هیپنوتیزم در نوار مغزی! اشمیت با شگفتی توضیح می‌دهد: «تأثیرات هیپنوتیزم بر امواج مغزی برای من فوق‌العاده مجذوب‌کننده بود! اگر به فرد هیپنوتیزم‌شده تلقین کنیم که دیگر نمی‌تواند ببیند، حتی با چشمان باز، امواج مغزی تغییر می‌کنند. این نشان می‌دهد سیستم عصبی مرکزی، تصاویر ارسالی از چشم را پردازش نمی‌کند. این توانایی مغز واقعاً حیرت‌انگیز است!»

.

تأثیرگذاری بر مغز: نوروفیدبک و هوش مصنوعی

نوار مغزی به‌طور فزاینده‌ای به عنوان روش نوروفیدبک⁹ به کار می‌رود. در این روش، بیماران به‌طور آگاهانه فعالیت مغزی خود را تحت تأثیر قرار می‌دهند تا علائم اوتیسم یا اختلال نقص توجه-بیش‌فعالی بهبود یابد. دکتر اشمیت توضیح می‌دهد: «این فناوری را هم‌اکنون‌‌ به کار می‌گیریم، اما هنوز دانش کافی نداریم که دقیقاً کدام الگوهای الکتروانسفالوگرام باید تقویت شوند یا بهترین روش آموزش آن کدام است.» 

در حال حاضر، هوش مصنوعی در حال تسخیر حوزه پزشکی است و توانایی دارد که یک نوار مغزی را در مدت کوتاهی با هزاران نوار دیگر مقایسه کند. در سال ۲۰۲۳، یک تیم بین‌المللی از پژوهشگران، نرم‌افزاری برای شناسایی تمام‌خودکار صرع ارایه دادند. پس از آن‌که دانشمندان، هوش مصنوعی خود را با ۳۰٬۴۹۳ مجموعه‌ی داده آموزش دادند، این سامانه توانست نوارهای مغزی روتین را به‌طور کاملاً خودکار و با دقتی مشابه متخصصان انسانی تشخیص دهد. در مجله تخصصی JAMA Neurology آمده است که این نرم‌افزار می‌تواند تشخیص، مراقبت از بیماران و همچنین بهره‌وری مراکز تخصصی صرع را بهبود بخشد.

چشم‌انداز آینده‌ی نوروفیدبک هدفمند شامل ایجاد هوش مصنوعی تشخیصی، کاهش خطای انسانی در تفسیر نوارمغزی‌های پیچیده و ادغام داده‌ها با ترکیب EEG با MRI برای نقشه‌برداری جامع‌تر مغز است که هر یک انقلابی در علم پزشکی و بهداشت عمومی ایجاد خواهد کرد.

.

امکانات و محدودیت‌های هوش مصنوعی

اگر چه جامعه علمی از "عصر جدیدی" سخن می‌گوید، اما پروفسور یان رمی با احتیاط هشدار می‌دهد: «هوش مصنوعی هم می‌تواند نعمت باشد و هم مصیبت.» او می‌افزاید: «بهره‌گیری از هوش مصنوعی لزوماً به این معنا نیست که همیشه نتایج بهتری حاصل می‌شود.» این متخصص مغز و اعصاب امیدوار است که: «در سال‌های آینده بتوانیم به‌خوبی از آن استفاده کنیم.» او بر این باور است که در میان‌مدت، تصمیم‌گیرنده‌ی نهایی همچنان پزشک خواهد بود. با این حال، هوش مصنوعی می‌تواند غربال‌گری اولیه را انجام دهد و نکات غیرعادی را به دستیار پزشک گزارش کند - و این می‌تواند در یک مرکز بزرگ بهداشتی، کار را بسیار آسان‌تر کند. پروفسور رمی می‌گوید: «دستیاران پزشکی بسیار ماهر ما می‌توانند تمرکز خود را روی موارد خاص بگذارند و زمان بیشتری را به بیماران اختصاص دهند.» او می‌گوید وقتی دستیار پزشکی به نمودارهای نوارمغزی  نگاه می‌کند، می‌تواند بفهمد آیا فرد بیدار است یا در خواب، آیا مغزش خوب کار می‌کند یا نه، سالم است یا بیمار. اما میزان هوش، الهامات ذهنی و احساسات بیمار از طریق این خطوط و منحنی‌ها به او هیچ چیزی نمی‌گویند.

.

آینده‌نگری

پروفسور رمی می‌گوید: «هنوز نمی‌توانیم افکار را بخوانیم.» اما او باور دارد که با کمک هوش مصنوعی، شاید به‌زودی بتوان از طریق  نوار مغزی، ضریب هوشی (IQ) را نیز تشخیص داد. یکی دیگر از حوزه‌های جذاب، تحقیقات در زمینه «رابط مغز و رایانه¹⁰» است. این سامانه‌ها سیگنال‌های الکتریکی مغز را به پالس‌هایی تبدیل می‌کنند که حتی اکنون نیز می‌توانند پروتزها را کنترل کنند -  و در آینده شاید حتی ماشین‌ها را به حرکت درآورند. به گفته این پزشک، تجزیه و تحلیل نوارهای مغزی مبتنی بر هوش مصنوعی همچنین می‌تواند به «تشخیص و درمان شخصی‌سازی‌شده» کمک کند: «در دریای بی‌کرانی از داده‌ها، هوش مصنوعی ویژگی‌هایی را می‌یابد که می‌توانند به ما نشان دهند کدام روش درمانی برای افسردگی، اسکیزوفرنی یا زوال عقل بهتر عمل خواهد کرد.» در حال حاضر، دستگاه‌های قابل‌حمل نوارمغزی  نیز در حال توسعه‌اند که می‌توانند برای پایش از راه دور استفاده شوند - یا مثلاً همیشه در یک آمبولانس آماده باشند. پروفسور رمی در پایان می‌گوید: «اختراع نوار مغزی ، خدمت بزرگی به پزشکی بود که بدون آن، نورولوژی به شکل امروزی وجود نداشت.»

.

.

مطالب مرتبط:

 

.

.

پانویس‌ها:
1- Electroensphalogram – EEG

2- Hans Berger

3- Parapsychology

4- Electrenkephalogramm

5- Monitoring Video EEG

6- Epileptic Focus

7- Erbgesundheitsgericht : «دادگاه‌های بهداشت نژادی» که همچنین با عنوان «دادگاه‌های عقیم‌سازی» شناخته می‌شوند، از تاریخ ۱ ژانویه ۱۹۳۴ در آلمان نازی و بر اساس قانون پیشگیری از تولید نسل بیماران ارثی که در ۱۴ ژوئیه ۱۹۳۳ تصویب شده بود، راه‌اندازی شدند. این دادگاه‌ها در چارچوب روندهای ظاهراً قانونی، درباره درخواست‌های عقیم‌سازی اجباری افراد معلول ذهنی و جسمی، بیماران روان‌پزشکی و همچنین افراد مبتلا به اعتیاد به الکل تصمیم‌گیری می‌کردند. به این ترتیب، این دادگاه‌ها به ابزار اجرای سیاست‌های نژادپرستانه و بهداشت نژادی رژیم نازی تبدیل شدند؛ سیاستی که کرامت انسانی را زیر پا گذاشته و انسان‌ها را به ابزار تصمیم‌گیری‌های دولتی تقلیل می‌داد. تا مه ۱۹۴۵، بر اساس احکام صادرشده از این دادگاه‌ها، حدود ۳۵۰٬۰۰۰ نفر به‌طور اجباری عقیم‌سازی شدند.

پس از الحاق اتریش به آلمان نازی در سال ۱۹۳۸، از سال ۱۹۳۹ دادگاه‌های بهداشت نژادی در اتریش نیز تأسیس شدند.

8- Isar

9- Neurofeedback-Method

10- Brain-Computer Interfaces - BCI

.
.

http://tesalkootah.ir || 2025-06-07 © 

2015 © All rights reserved http://etesalkootah.ir

تمامی حقوق برای http://etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از http://etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه‌های مشابه آن با ذکر واضح "اتصال کوتاه دات آی آر" بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب http://etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل "کلیک" به آن مطلب در http://etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه‌های چاپی نیز در صورت چاپ واضح "http://etesalkootah.ir" بعنوان منبع مجاز است.

.