قرد يتحكّم ذهنيا بروبوت. لا، حقّا.

هل بامكاننا استخدام أدمغتنا للسيطرة مباشرة على الآلات - دون الحاجة إلى وساطة الجسم؟ يتحدّث ميغيل نيكوليلس عن تجربة مدهشة تعلّم خلالها قرد ذكيّ في الولايات المتحدة السيطرة على الصورة الرقمية لقرد، ثمّ السيطرة على ذراع روبوت في تجربة أخرى في اليابان، فقط بمحض أفكاره. هذا البحث له انعكاسات إيجابيّة كبرى للمصابين بإعاقة بأطرافهم الأربعة- وربّما أيضا بالنّسبة لنا جميعا.
(تم تصويره خلال مؤتمر TEDMED 2012)

نوع علم الأعصاب الذي أقوم به أنا و زملائي

هو تقريبا مثل عمل خبير الأرصاد الجوية.

نقوم دائما بمطاردة العواصف.

نرغب في مراقبة و قياس هذه العواصف، العواصف الدّماغية.

و كلّنا نتحدّث عنها بصفة يوميّة،

ولكن نادرا ما تمكّننا من أن نرى أو نستمع إلى أحدها.

لذا، أفضّل بدء هذه المحادثة

من خلال عرض "عاصفة دماغيّة" لكم.

في الواقع، وأثناء أوّل مرّة قمنا فيها بتسجيل أكثر من خليّة عصبيّة واحدة،

بل 100 خليّة عصبيّة في نفس الوقت،

تمكّننا من قيس الشّرارات الكهربائية

الصّادرة من مئات الخلايا لنفس الحيوان،

و هذه هي الصورة الأولى التي تحصّلنا عليها

بعد أوّل 10 ثوان من التّسجيل.

لقد تحصّلنا على نتف صغيرة من "فكرة"،

و استطعنا أن نرى ذلك أمام أعيننا.

دائما ما أقول للطّلاب

بأنّ علماء الأعصاب يمكن تشبيههم بالفلكييّن

لأنّنا نتعامل مع نظام

مشابه من حيث عدد الخلايا

لعدد المجرّات الموجودة في الكون.

من ضمن المليارات من الخلايا العصبيّة،

كان من الممكن تسجيل قرابة المائة منها منذ 10 سنوات،

الآن نستطيع تسجيل ألف منها.

نحن نأمل أن نفهم أمرا جوهريّا حول طبيعتنا البشريّة.

لسبب بسيط وهو أنّ –إن لم تكونوا تعلمون-

كلّ ما نستعمله لوصف طبيعتنا البشريّة، مصدره هذه العواصف الذّهنية،

هذه العواصف التي تمرّ عبر "تلال" و "وديان" أدمغتنا

و تشكّل ذكرياتنا، معتقداتنا،

مشاعرنا و مشاريعنا المستقبليّة.

كلّ ما نقوم به،

كلّ ما قام به الإنسان، و كلّ ما سيقوم به على الإطلاق،

كلّ هذا يتطلّب عمل مجموعات من الخلايا العصبيّة منتجة هذا النّوع من العواصف.

أماّ بالنّسبة لصوت عاصفة ذهنيّة، إن كنت قد سمعته سابقا،

فهو هكذا.

يمكنك أن تزيد درجة ارتفاع الصّوت إن استطعت.

يسمّي ابني ذلك ب"إعداد الفشار أثناء الاستماع إلى مذياع سيّء الضبط."

ذلك هو الدّماغ.

هذا ما يحدث عندما تقوم بوصل هذه العواصف الدماغيّة إلى مكبّر صوت

و تستمع إلى مئات الخلايا الدماغيّة تعمل،

هذا الصّوت يصدره دماغك، دماغي، و أيّ دماغ على الإطلاق.

ما نطمح للقيام به حاليّا، نحن علماء الأعصاب

هو الاستماع لهذه السمفونيات، سمفونيّات الدّماغ،

ثمّ محاولة استخراج الإشارات و الرّسائل التي تحملها.

بالتّحديد، منذ 12 سنة مضت،

قمنا بابتكار إعداد سمّيناه "الواجهات بين دماغ-آلة"

و هذا رسم بيانيّ يصف كيفيّة اشتغاله.

تكمن الفكرة في جعل بعض اللاّقطات الحسيّة تستمع إلى العواصف الدّماغية، هذا الإطلاق الالكترونيّ

ومعرفة إن كان من الممكن، وفي نفس المدّة الزمنيّة التي تستغرقها

هذه الإشارات العصبيّة منذ مغادرتها الدّماغ إلى وقت وصولها إلى أذرع و أرجل حيوان

- أي قرابة نصف ثانية -

لنرى إن كان من الممكن أن نقوم بقراءة هذه الإشارات،

استخراج الرسائل الحركيّة الموجودة فيها،

ثمّ تحويلها إلى أوامر رقميّة

نقوم بإرسالها إلى أداة اصطناعيّة

التي ستنتج بالتّالي الحركة الطّوعية لذلك الدّماغ دون فارق توقيت.

أردنا أن نرى مدى قدرتنا على ترجمة تلك الإشارة

ثمّ نقوم بمقارنتها بطريقة قيام الجسد بذلك.

وإذا كان من الممكن في الواقع توفّر ردود فعل،

أي عودة إشارات حسيّة من هذا المحرّك الميكانيكي الحسابي الآلي،

الذي هو الآن تحت سيطرة الدماغ،

تعود إلى الدماغ،

و معرفة كيفيّة تعامل الدّماغ مع ذلك،

مع تلقّيه لإشارات من آلة اصطناعيّة.

هذا تماما ما قمنا به منذ 10 سنوات.

بدأنا أوّلا بأحد القرود الشهيرة، أورورا

التي أصبحت فيما بعد من بين الأشهر في هذا المجال.

أورورا كانت تهوى ألعاب الفيديو.

و كما ترون هنا،

فهي تحبّ استعمال عصا التحكّم أثناء لعب ألعاب الفيديو، تماما مثلنا و مثل أطفالنا،

وهي نموذج جيّد للرئيسيات، بل إنّها حتّى حاولت الغشّ قبل التوصّل إلى الإجابة الصحيحة.

لذلك، وقبل أن يظهر لها الهدف الذي ينبغي عليها المرور عبره

بالمؤشّر الذي تتحكّم فيه من خلال عصا التحكم،

كانت أورورا تحاول إيجاد الهدف مهما يكن مكانه.

و الدّافع الذي يجعلها تقوم بذلك،

هو أنّها في كلّ مرّة تصيب الهدف،

تتحصّل على قطرة عصير برتقال برازيليّ.

صدّقني، أيّ قرد قد يفعل لك أيّ شيء

إن كنت تمتلك عصير برتقال برازيليّ.

في الواقع، أي نوع من الرئيسيّات قد يفعل.

فكّر في الأمر.

حسنا، بينما كانت أورورا تمارس هذه اللّعبة، كما رأيتم،

و تقوم بآلاف المحاولات في اليوم الواحد

متحصّلة على 97 بالمائة إجابات صحيحة و 350 مليلترا من العصير،

كنّا نقوم بتسجيل النّشاط الدّماغيّ برأسها

ثمّ نقوم بإرساله إلى ذراع آليّة

التي نرغب في جعلها تنفّذ نفس الحركات التي تقوم بها أورورا

لأن فكرتنا تتمثّل في تشغيل هذه الواجهة بين الدماغ و الآلة

أي أن أورورا ستمارس اللعبة ذهنيّا، فقط عبر الفكر

و دون أيّ تدخّل جسدي.

العواصف الدماغية الخاصة بها قد تتمكّن من التحكّم بذراع

التي ستقوم بدورها بتحريك المؤشّر و العبور فوق الهدف.

الأمر الذي صدمنا جميعا، هو أنّ أورورا تمكّنت بالفعل من القيام بذلك.

لقد قامت بلعب اللّعبة دون تحريك جسدها.

كلّ مسار ترى المؤشّر يمرّ منه الآن،

هي المرّة الأولى التي تقوم فيها أورورا بذلك.

تلك هي المرّة الأولى بالذات التي

تحرّر فيها رغبة الدماغ من المجال الماديّ لجسم القرد

و تتصرّف هذه الرّغبة في الخارج، في العالم الخارجيّ،

فقط عبر التحكّم في أداة اصطناعيّة.

و أورورا كانت تواصل اللّعب، تواصل البحث عن الهدف الصغير

و تتحصّل على عصير البرتقال الذي تريده بشدة.

حسنا، لقد فعلت ذلك لأنّها في ذلك الوقت حصلت على ذراع جديدة.

الذراع الرّوبوتية التي ترونها تتحرّك هنا بعد 30 يوما،

من الفيديو الأوّل الذي عرضته لكم،

هي في الواقع تحت سيطرة دماغ أورورا

وتقوم بتحربك المؤشّر حتى تصل إلى الهدف.

بعد ذلك، أصبحت أورورا تعلم أنّ بامكانها اللّعب عبر هذه الذّراع الآلية،

لكنّها في المقابل لم تفقد قدرتها على استعمال يديها البيولوجية للقيام بما تريد.

باستطاعتها حكّ ظهرها، أو حكّ أحدنا أو حتّى لعب لعبة أخرى.

بطريقة ما،

قام دماغ أورورا بتقبّل تلك الآلة الاصطناعيّة

كأنّها امتداد من جسمها.

نموذج الذّات الذي كان في ذهن أورورا

كان قد توسّع لإضافة ذراع أخرى.

حسنا، لقد فعلنا ذلك قبل 10 سنوات.

لنتقدّم الآن بالزمن 10 سنوات.

في السنة الفارطة فقط توصّلنا إلى معرفة أنّنا في غنى عن أداة روبوتية.

يمكنك بكل بساطة أن تصنع جسدا رقميا، أفاتار قرد.

وبالامكان استعمالها إمّا كي تتواصل القردة معها،

أو نقوم بتدريبها لتتخيّل وجودها في عالم افتراضيّ

و الرؤية من منظور الشّخص الأول لذلك الآفاتار

مستعملة نشاطها الدماغيّ للتحكّم في حركة أذرع أو أرجل الآفاتار.

ما قمنا به أساسا هو تدريب الحيوانات

و تعليمها كيفيّة التحكّم بالرموز الرقمية

واكتشاف الأشياء الموجودة في العالم الافتراضيّ.

وهذه الأشياء تكون متشابهة بصريا

لكن عند مرور الآفاتار فوق سطحها،

فهي تقوم بارسال إشارات كهربائية تتماشى مع المملس الدقيق للشئ

و تتّجه هذه الإشارات مباشرة نحو دماغ القرد،

لتعلمه أنّ الأفاتار يقوم باللّمس.

و في غضون أربعة أسابيع فقط، تعلّم الدّماغ كيفيّة استيعاب هذا الاحساس الجديد

و اكتسب مسارا حسّيا جديدا، كحاسّة جديدة.

والآن فأنت تقوم بالفعل بتحرير الدماغ

لأنّك تسمح له بارسال أوامر حركيّة لتحريك الآفاتار.

وردّات الفعل الصادرة عن الآفاتار يتمّ استيعابها مباشرة من قبل الدماغ

دون وساطة الجلد.

إذا، أنتم هنا ترون تصميم المهمّة.

سترون حيوانا يقوم بلمس هذه الأهداف الثلاثة

و عليه اختيار واحدة منها فقط، لأنّها هي التي تحمل المكافأة،

عصير البرتقال الذي يرغب في الحصول عليه.

وعليه أن يقوم بهذا الاختيار عن طريق اللّمس غير المباشر، مستعملا ذراعا افتراضيّة، ذراعا غير موجودة في الواقع.

وهذا تماما ما حصل.

هذا تحرير كلّي للدّماغ

من القيود الجسدية و من المحرّك أثناء مهمّة الإدراك الحسيّ.

يقوم الحيوان بالسيطرة على الآفاتار ليلمس الأهداف.

و يحسّ بالملمس من خلال تلقّي إشارات كهربائية مباشرة إلى دماغه.

فيقوم الدماغ باتّخاذ قرار إن كان الملمس مرتبطا بالمكافأة.

العناوين التوضيحيّة التي ترونها الآن في الشريط هي غير مرئيّة للقرد.

و على فكرة، فالقردة لا تستطيع قراءة اللّغة الانقليزية بأي حال من الأحوال،

العناوين التوضيحيّة موجودة فقط لتريكم أنّ الهدف الصحيح يكون في مكان مختلف كلّ مرّة.

و رغم ذلك، فهي قادرة على تمييزها من خلال ملمسها،

و تستطبع أن تضغط عليها و تحدّدها.

فعندما نلقي نظرة على أدمغة هذه الحيوانات،

في اللّوحة بالأعلى ترون تجمّعا ل125 خلية محاذية لبعضها البعض

تكشف لنا النّشاط الدّماغي الذي يحدث، العواصف الكهربائية،

لهذه العيّنة من الخلايا العصبية بالدّماغ

أثناء استعمال الحيوان لعصا التّحكم.

و هذه صورة يعرفها كلّ عالم فيزيولوجيا عصبيّة.

المحاذاة الأساسيّة تبيّن أن هذه الخلايا تقوم بالتّشفير نحو كلّ الاتجاهات الممكنة.

الصورة في الأسفل تكشف ما يحدث عندما توقّف الجسم عن الحركة

و يبدأ الحيوان في التحكّم بأداة روبوتية أو آفاتار رقميّ.

ما إن قمنا بأعداد حواسيبنا،

تغيّر النّشاط الدماغيّ ليبدأ في تمثيل هذه الآداة الجديدة

و كأنّها هي أيضا جزء من أجزاء الجسم.

و الدّماغ يقوم باستيعاب ذلك أيضا، بأسرع ما تمكّننا من قياسه.

ممّا يقترح لنا أنّ احساسنا بالذّات

لا ينتهي عند نهاية آخر طبقة من النّسيج الظهاري بأجسامنا،

بل عند نهاية آخر طبقة من الالكترونات من الأداة التي تتلقّى الأوامر من أدمغتنا.

آلاتنا الموسيقيّة، سيّاراتنا، درّاجاتنا، كرة القدم الخّاصة بنا، ملابسنا

تصبح كلّها مدمجة في هذا النّظام الديناميكي المدهش الذي يسمّى الدماغ.

إلى أيّ مدى يمكننا الوصول؟

حسنا، في إحدى التّجارب التي قمنا بها منذ سنوات قليلة،

جعلنا حيوانا يجري في آلة للركض،

بجامعة دوك بالسّاحل الشرقيّ للولايات المتّحدة الأمريكيّة،

منتجا النّشاط العصبيّ الضّروريّ للحركة.

ثمّ استعننا بأداة روبوتيّة، روبوت مشابه للبشر،

بكيوطو بمختبرات المعهد الدّولي لبحوث الاتصالات السلكية واللاسلكية المتقدمة باليابان

هذا الروبوت كان يحلم طيلة حياته بأن يتحكّم به دماغ،

دماغ بشريّ أو دماغ فرد ينتمي إلى الرّئيسيّات.

ما حدث هنا هو أنّ النّشاط الدّماغي الذي قام بتوليد الحركات عند القرد

تمّ نقله إلى الروبوت باليابان، جاعلا إيّاه يمشي

بينما تمّ نقل التّسجيل المباشر لحركة الروبوت إلى جامعة دوك،

حتّى يرى القرد أمامه رجلي الآليّ وهي تمشي.

لكي تنال مكافأته، لكن ليس لما كان جسده يقوم به،

بل على كلّ خطوة يخطوها الروبوت في الجزء الآخر من الكوكب

الذي يتمّ التحكّم به عبر نشاط دماغ القرد.

الأمر المثير للسخريّة هو أنّ هذه الرّحلة حول الكوكب استغرقت 20 ملّي ثانية أقلّ من

الوقت الذي يستغرقه النّشاط العصبيّ عند خروجه من رأس القرد

إلى أن يصل إلى إحدى عضلاته.

ذلك القرد كان يقوم بتحريك روبوت أكبر منه حجما ب6 مرّات، موجود في الجزء الآخر من الأرض.

هذه إحدى التّجارب التي تمكّن فيها روبوت من المشي بشكل ذاتيّ.

هذا هو CB1 محقّقا حلمه في اليابان

تحت سيطرة نشاط دماغ إحدى الرّئيسيّات.

إذا، إلى أين تقودنا هذه التّجارب؟

ما الذي ستفيدنا فيه هذه الأبحاث،

علاوة على كونها تمدّنا بمزيد المعلومات حول هذا الكون الديناميكيّ الذي نمتلكه بين أذنينا؟

تكمن فكرتنا في استغلال كلّ هذه المعرفو و التكنولوجيا

لمحاولة مساعدة واحدة من أكثر الأمراض العصبيّة انتشارا في العالم.

ملايين من لنّاس فقدت القدرة على ترجمة هذه العواصف ادّماغيّة

إلى حركات.

رغم أنّ أدمغتهم لازالت تنتج هذه الأنشطة الدّماغية و تمدّ الجسم بالشيفرة الحركة،

إلاّ أنّهم لا يستطيعون العبور بسبب الحاجز الذي سبّبته آفة على مستوى النّخاع الشوكيّ.

إذا، فإنّنا نأمل في تجاوز هذا الحاجز،

من خلال صنع واجهات دماغ-آلة تتمكّن من قراءة إشارات الدّماغ،

شحذ ذهنيّ واسع النّطاق، يوجد بها الرّغبة في التّحرك مجدّدا،

سنتجاوز حاجز الآفة عبر استعمال الهندسة الحسابية الدقيقة

و إرسالها إلى جسد جديد، جسد كامل يسمّى بالهيكل الخارجيّ،

سترة روبوتيّة كاملة ستصبح بمثابة أجساد هؤلاء المصابين.

و يمكنكم أن تروا هذه الصّورة التي أنتجها هذه الجمعيّة.

هذه الجمعيّة الغير هادفة للرّبح اسمها مشروع المشي مجدّدا ( the Walk Again Project)

تضمّ مجموعة من العلماء من أوروبا،

من هنا، الولايات المتّحدة الأمريكيّة، و بالبرازيل

يعملون معا لصناعة هذا الجسم الجديد،

جسد نعتقد أنّه من خلال عمله عبر نفس هذه الآليّات،

سيمكّن أورورا و قردة أخرى من استعمال هذه الآلات فقط عبر واجهات بين الدماغ و الآلة

و ستسمح لنا بانتاج و ادماج هذه الآلات و استعمالها في حياتنا اليوميّة.

نأمل أن تسمح نفس هذه الآلية للمصابين،

ليس فقط مجرّد تخيّل الحركات التي يرغبون في القيام بها

و ترجمتها إلى حركات يقوم بها هذا الجسد الجديد،

لكن أن يتمّ استيعاب هذا الهيكل كأيّ جزء من أجسامهم يتحكّم به الدّماغ.

قيل لي منذ 10 سنوات

أنّ هذا لن يحصل أبدا، أنّه أمر مستحيل.

كلّ ما أستطيع قوله كعالم هو

أنّني ترعرعت جنوب البرازيل في منتصف السّتينات

مشاهدا بعض "المخبولين" الذين كانوا يقولون أنّهم سيصعدون إلى القمر.

و عند بلوغي الخامسة من العمر،

لم أفهم لما لم تستعن الناسا بالكابتن كيرك وسبوك للقيام بهذه المهمة؛

ففي النّهاية، كنت أعتبرهما بارعين جدّا(ضحك)

و مجرّد رؤية ذلك في صغري

جعلني أؤمن بأنّ، وكما كان جدّتي دائما تقول،

"الغير ممكن هو أمر ممكن

لكن لم يكن هناك شخص بذل جهدا كافيا لتحقيقه."

قيل لي أنّه من المستحيل أن أجعل شخصا يمشي،

لكن أظنّ أنّني سأعمل بنصيحة جدّتي.

شكرا لكم.

(تصفيق)