انجام وظایف با اتصال مغز به مغز!

در سریال «پیشتازان فضا» (Star Trek) گونه‌ای انسان‌مانند به تصویر کشیده می‌شود که در سیاره وولکان زندگی می‌کنند و توانایی تله‌پاتی دارند، اما این دیگر بخشی از داستان‌های علمی‌تخیلی نیست. دانشمندان مغزهای یک جفت موش را به شکل الکترونیکی به هم وصل کردند که به نظر می‌رسد یکی اطلاعات را با دیگری به اشتراک می‌گذارد و بر خلاف روش وولکان‌ها، نیازی به تماس نزدیک نیست: با استفاده از اینترنت، موشی در برزیل سیگنال‌هایی به مغز موش دیگری در کارولینای شمالی فرستاده است.
شاید چینش‌های آزمایشگاهی مشابه، به دانشمندان کمک نماید تا درک کنند چگونه مدار‌های مغز اطلاعات را ثبت می‌کنند و شاید حتی منجر به نوعی رایانه زیستی از مغزهای متصل شود؛ این را دانشمند علوم اعصاب میگوئل نیکوللیس (Miguel Nicolelis) از دانشگاه دوک می‌گوید که مطالعه را هدایت نمود. دیگر پژوهشگران تردید دارند! دانشمند علوم‌اعصاب لی میلر (Lee Miller) از دانشگاه نورث‌وسترن می‌گوید آزمایش‌های گزارش شده کیفیت شگفت‌آوری دارند اما درک علمی ما را از برهمکنش‌های مغز-بدن گسترش نمی‌دهند و کاربرد عملی کمی دارند.
سال‌ها پژوهش در مورد چگونگی تعامل میان مغز و بدن، منجر به واسط‌ های مغز-ماشین مثل اندام‌های مصنوعی شده است که می‌توانند با سیگنال‌های جمع‌آوری شده توسط ریزتراشه‌های بسیارکوچک کاشته شده در مغز کنترل شوند. بیشتر پژوهش‌ها به فرایند معکوس آن اختصاص یافته است – ارسال سیگنال به مغز برای دستیابی به حس در بدن، مثلا کاشت حلزون در گوش می‌تواند ضعف شنوایی را جبران کند. در مطالعه جدید، دانشمندان این دو روش را در کنار هم قرار می‌دهند. با استفاده از یک جفت موش، پژوهشگران اطلاعاتی را از یک مغز جانور استخراج کردند و اطلاعات را به مغز دیگری فرستادند.

گروه‌های موش‌ها آموزش دیده‌ بودند که یا «رمزگذار» یا «رمزشکن» باشند. رمزگذار‌ها یک وظیفه ساده را یاد گرفتند: وقتی یک چراغ LED در بالای یکی از اهرم‌ها روشن می‌شود، موش باید برای دریافت جایزه، اهرم مربوط به چراغ را لمس کند. تراشه‌های بسیار کوچکی در کورتکس – بخشی از مغز حرکات اجرایی را مدیریت می‌کند – هر حیوان کاشته شده بود که جرقه‌های عصبی ناشی از فشار اهرم سمت راستی را ثبت می‌کرد. میانگین این سیگنال‌ها به دانشمندان کمک نمود تا سیگنال تامین‌شده توسط رمزگذاران را در آزمایش‌ها ارزیابی کنند.

موش‌های رمز‌شکن نیز آموزش پیش از آزمایش دیدند: وقتی محرکی را از تراشه مغزی دریافت می‌کردند و اهرم سمت راستی را فشار می‌دادند، جایزه‌ای دریافت می‌کردند. وقتی تقریبا هیچ محرکی دریافت نمی‌کردند (فقط یک پالس مختصر) و اهرم سمت چپی را می‌فشردند، باز هم جایزه دریافت می‌کردند. سپس دانشمندان از طریق سیم‌کشی و یک کامپیوتر کوچک، هر موش رمزگذار را به یک موش رمزشکن وصل کردند. وقتی موش رمزگذار اهرم راست را فشرد، سیگنال جرقه عصبی به کامپیوتر رفت و سیگنالی به رمزشکن فرستاد که بر اساس سیگنال میانگین محاسبه‌شده تنظیم میشد. وقتی یک رمزگذار اهرم سمت چپ را می‌فشرد، کامپیوتر آن را به یک/هیچ پالس ترجمه می‌کرد و اطلاعات را به موش رمزشکن می‌فرستاد.

موش‌های رمزگذار در ۹۵ درصد مواقع، اهرم درست مربوط به LED را فشار دادند. هر موش رمزشکن – که به چراغ LED دسترسی نداشت – سیگنالی از تراشه مغز خود دریافت می‌کرد که یا به شکل ریاضی سیگنال را به اهرم راست تبدیل می‌کرد یا یک/هیچ پالسی را برای اهرم چپ می‌فرستاد. این موش‌های رمزشکن در ۶۰ تا ۷۲ درصد مواقع اهرم مربوط را فشردند. سپس وقتی موش رمزشکن اهرم درست را می‌فشرد، پژوهشگران به موش‌های رمزگذار جایزه می‌دادند. بعد از این، رفتار رمزگذارها با فعالیت رمزشکن‌ها تحت تاثیر قرار گرفت. وقتی موش رمزشکن اهرم نادرست را می‌فشرد، رمزگذار در دور بعد اهرم را سریع‌تر فشار می‌داد و سیگنال عصبی رمزگذار قوی‌تر بود.

نیکوللیس می‌گوید: «وقتی رمزشکن مرتکب خطا می‌شود و رمزگذار جایزه نمی‌گیرد، رفتار آن دقیق‌تر می‌شود.» موش‌های رمزشکن سطح ۵۰ درصد پاسخ درست را رد کردند که این سطح مربوط به پاسخ شانسی بود. اما آزمایش بسیار جذاب‌تر خواهد بود اگر رمزشکن‌ها آموزش ندیده بودند که تحریک مغزی را به یک اهرم منسوب کنند و فقدان تحریک را به اهرم دیگر. یوری هاسن (Uri Hasson) دانشمند علوم‌اعصاب شناختی از دانشگاه پرینستون، ضمن بیان این مطلب می‌گوید: «موش شاید یک جرقه مغزی را با اهرم سمت راست و نبود جرقه را با اهرم چپ منتسب کند؛ درست همان‌طور که در طی تمرین آموخته است.»