Yüzyıl önce, bilimin beyni anlaması, teleskoplardan önceki astronomi gibi ilkeldi. Bazı beyin hasarlarının konuşma veya görme kaybı gibi belirli sorunlara neden olduğu biliniyordu, ancak bu bulgular bulanık bir görüş sunuyordu.
Anatomistler, sinir hücrelerini veya nöronları beynin ve sinir sisteminin kilit bileşenleri olarak tanımlamışlardı. Ancak bu hücrelerin beynin karmaşık davranış, hafıza veya duygular üzerindeki kontrolünü topluca nasıl yönettiğini kimse bilmiyordu.
Ve kimse nöronların nasıl iletişim kurduğunu ya da bağlantılarının inceliklerini bilmiyordu. Bu nedenle, sinirbilim olarak bilinen araştırma alanı - sinir sistemi bilimi - mevcut değildi.
Son 100 yılda beyin bilimcileri teleskoplarını inşa ettiler. İçeriye bakmak için güçlü araçlar hücresel takımyıldızları ortaya çıkardı. Muhtemelen 100'den fazla farklı beyin hücresi, düzinelerce farklı kimyasal ile iletişim kuruyor. Bilim insanları, tek bir nöronun on binlerce başka hücreye bağlanabileceğini keşfetti.
Yine de sinirbilim, artık emekleme döneminde olmasa da, olgun olmaktan uzaktır.
Bugün, beynin can sıkıcı karmaşıklığını anlamak her zamankinden daha zor. Gelişmiş teknolojiler ve genişletilmiş bilgi işlem kapasitesi, bilgi akışını ortaya çıkarır.
Seattle'daki Allen Enstitüsünden bir sinirbilimci olan Christof Koch, "Daha önce sahip olduğumuzdan çok daha fazla veriye sahibiz" diyor. Yine de beynin nasıl çalıştığına dair tatmin edici bir açıklamamız yok. Beyinleri gökkuşağını, kara delikleri veya DNA'yı anladığımız şekilde asla anlayamayız.
Bilgiyi beynin bir bölümünden diğerine taşıyan geniş nöral bağlantı dizilerini incelemekten daha derin açıklamalar gelebilir. Bilim insanları, en son beyin haritalama teknolojilerini kullanarak, bu sinirsel otoyolların ayrıntılı haritalarını çizmeye başladılar ve konektom olarak bilinen beynin iletişim sistemlerinin kapsamlı bir atlasını derlediler.
Bundan 10 yıl sonra ya da 50 yıl sonra, ileride ne olduğunu hayal ederek, keşfedilmiş ve haritalanmış nöral galaksilerin halihazırda kaydedilmiş ilerlemesini kendimize hatırlatabiliriz. Ve bir sonraki adımın ne olacağına dair kendimize biraz merak etme izni verebiliriz.
Aşağıdaki üç kurgusal öykü, gelecekteki bu olasılıklardan bazılarını göstermektedir. Kuşkusuz ayrıntılarda yanlış olacaklar, ancak her biri, hayal edilen her senaryoyu izleyen “gerçeklik kontrollerinde” açıklandığı gibi, bugün yapılmakta olan araştırmaya dayanıyor.
Gerçeklik Kontrolü: Beyin Robotları
Sarah kararını vermişti. Beş yıl sonra sinir ağını çıkaracaktı. Beynindeki milyonlarca nanobot, zihninin yeniden çalışmasına yardım ederek hayatını ona geri vermişti. İşlerini yapmışlardı. Onları dışarı çıkarmanın zamanı gelmişti.
Sarah'ın bebeği yaz gündönümünde doğduktan sonra işler kararmıştı. Sonraki aylar, Sarah'ı muhteşem, mükemmel küçük kızından zevk almasını engelleyen bir doğum sonrası depresyona sürüklemişti.
Sarah pek bir şey hissedemediğinden, o ilk günlerde zar zor hareket ediyordu. Bebeğe nadiren baktı. Yemek yemeyi unuttu. Karanlık bir odada saatlerce oturur, kliması tamamen çalışır, hiçbir şeye bakmazdı.
O sonsuz günler, mevsimlik olmayan derecede sıcak bir Eylül sabahına kadar uzadı. Sarah'ın kocası onu Nashville banliyölerindeki alçak tuğla bir bina olan Nöroprotetik Enstitüsüne götürürdü.
İçeride, klinik koordinatörü teknolojiyi tanımlarken Sarah zar zor dinledi. Bir enjeksiyon nanobotları onun kanına gönderebilir. Sonra bir teknoloji, bir mıknatıs kullanarak robotları kolundan kafasına doğru yönlendirecekti.
Hızlı, güçlü bir ultrason darbesi, kan-beyin bariyerini geçici olarak açarak, küçük parçacıklardan oluşan bir ordunun içeri girmesine izin verecek.
Beyinde bulunan moleküler hareketten güç alan nanobotlar, mikroskobik elektrotlardan oluşan bir ağ oluşturmak için yayılacaklardı. Bu sinir ağı, Sarah'nın beyin devresinin nerede hatalı çalıştığını belirleyebilir ve onu kesin ama ikna edici elektriksel dürtülerle onarabilir.
Enjeksiyondan kısa bir süre sonra, bazen yanlış zamanlarda olsa da, Sarah'ın kahkahası yeniden belirmeye başladı. Amcasının bunama tedavisi hakkındaki bir hikayenin ortasında, Sarah'ın kahkahaları odayı susturdu.
Ona en yakın olanlar bunu anlıyordu, ancak ailesinin ve arkadaşlarının çoğu, beynini güçlendirmek için çalışan milyonlarca robottan habersizdi.
Birkaç ay ve bazı ayarlamalardan sonra, Sarah'nın duyguları dengelendi. Uyuşmuş, soğuk depresyon gitmişti. Uygun olmayan kahkaha patlamaları, beyaz öfke parlamaları ve doyumsuz iştahlar da gitti.
Beyin aktivitesini dinleyebilecek ve gerektiğinde müdahale edebilecek teknolojinin özellikleri herkesin tahminidir. Yine de Sarah'ın beynine kanından sızan nanobotların kökleri güncel araştırmalardan kaynaklanıyor. Örneğin, Caltech'ten Mikhail Shapiro ve meslektaşları , vücutta dolaşan ve doktor görevi gören nano ölçekli robotlar üzerinde çalışıyorlar.
Diğer sensör türleri hızla büyüyor. Biyomedikal mühendisi Cynthia Chestek, son 20 yılda elektrotların şaşırtıcı derecede geliştiğini, daha küçük, daha esnek hale geldiğini ve beyni yaralama olasılığının azaldığını söylüyor.
2000'li yılların başında elektrot geliştirme üzerinde çalışmaya başladığında, büyük, sert elektrotların bırakabileceği izler ve çalışmak için ihtiyaç duydukları enerji de dahil olmak üzere hala çözülemeyen sorunlar olduğunu söylüyor. "Onlarla kimsenin ilgilenip ilgilenmeyeceğini bilmiyorduk."
Ann Arbor'daki Michigan Üniversitesi'ndeki laboratuvar ekibi karbon fiber elektrotlar geliştiren Chestek, bu sorunların büyük ölçüde aşıldığını söylüyor. Chestek, geleceği hayal edin, diyor. “Nöronlarla güvenli bir şekilde arayüz oluşturan binlerce elektrota sahip olabilirsiniz. Bu noktada, gerçekten standart tıbbi uygulama haline geliyor. "
Sarah'a yardımcı olana benzer çevik, güçlü ve hassas bir sistem kurmanın önündeki engeller çok büyük. Ancak geçmiş başarılar, yenilikçi, agresif araştırmanın mevcut engellerin etrafında yollar bulacağını gösteriyor.
Zihin Birleştirme
Sofia uyuyamıyordu. Yarın büyük gündü. Nobel Fizyoloji veya Tıp Komitesi'nin proje yöneticisi olarak, yıllarca ödül ilanlarını denetlemişti, ancak hiçbiri böyle değildi.
Yarın Orta Avrupa Yaz Saati 11: 30'da ödül, Clark'ın fındıkkıranı olan 16 yaşındaki Harry adlı bir kuşa verilecekti.
Harry, "insan zihnini geliştiren öncü bir hafıza topluluğu" rolüyle insanlığa fayda sağladığı için tanınacaktı.
Her Nobel Ödülünde olduğu gibi, hikaye duyurudan çok önce başladı. 20. yüzyılda bile bilim insanları farklı zihin türlerini birleştirmeyi hayal ediyor ve onlarla uğraşıyorlardı.
Teknoloji daha hassas ve daha az istilacı hale geldikçe, insandan insana bağlar, ortak farkındalığa sahip yapışık ikizlerin eski ve ilgi çekici örneklerinden ilham alarak sorunsuz bir şekilde büyüdü. Harici kulaklıklar, beyinler arasında "sessiz konuşma" ve görüntüler ve sesler gibi sinyaller gönderip alabilir.
Daha sonra bilim insanları, insan yeteneklerimizi artırabilecek farklı türden beceriler için diğer türlerin beyinlerine bakmaya başladılar. Diğer hayvanların dünyayı görmenin, hissetmenin, deneyimlemenin ve hatırlamanın farklı yolları vardır. Harry burada devreye girdi.
Kargalar ve kuzgunlar olağanüstü hafızaya sahiptir. Bu özellikle Clark'ın fındıkkıranları için geçerli. Bu gri ve siyah kuşlar, herhangi bir zamanda tahmini 10.000 tohum zulasının yerlerini hatırlayabilirler.
Bu güçlü hafıza yetenekleri, kısa sürede insan hafızasını güçlendirmek isteyen bilim insanlarının dikkatini çekti.
Bilim insanları, havaalanında arabanın nereye park edildiğini hatırlamaktan bahsetmiyorlardı. Gözlerini daha yükseğe diktiler. Doğru yapıldığında, bu geliştirmeler, bir kişinin şimdiye kadar bulundukları her yeri hatırlayarak dünyalarının şaşırtıcı derecede eksiksiz iç haritalarını oluşturmasına izin verebilir.
Ve bu hafıza becerilerinin sadece fiziksel konumlarda bitmediği ortaya çıktı. Bir tür belleğin güçlendirilmesi, diğer bellek türlerinde de gelişmelere yol açtı. Sistemler her yerde daha da güçlendi.
Harry insanlarla bağlantı kuran ilk kuş değildi, ama en iyilerinden biri oldu. Genç bir kuş olarak, Harry birkaç yıl yoğun bir eğitim aldı (en sevdiği ikram olan beyaz bordo çam tohumlarının yardımıyla). Gelişmiş, implante edilmiş bir beyin çipi kullanarak, sinir sinyallerini hafıza sorunu yaşayan veya geçici bir desteğe ihtiyaç duyan bir kişininkilerle birleştirmeyi öğrendi.
Bağlantı genellikle günde birkaç saat sürdü, ancak etkileri devam etti. Bunu deneyen insanlar değişikliği "nefes kesici" olarak adlandırdı. Kuş tarih yazmıştı.
Bu tür bir insan-hayvan zihninin kaynaşmasının mümkün ve faydalı olduğunu göstererek, Harry ve eğitmenleri tamamen yeni bir alan yaratmaya yardım etmişlerdi, diye düşündü Sofia.
Bugün, bu tür bağlantıları mümkün kılan teknoloji, yeni ortaya çıkıyor. Seattle'daki Washington Üniversitesi'nden beyin temelli iletişim sistemleri üzerinde çalışan hesaplamalı sinirbilimci Rajesh Rao, beyin arayüz teknolojilerinin "Kitty Hawk" günlerindeyiz, diyor. Gelecekte, bu sistemler kaçınılmaz olarak daha yükseğe uçacak.
Rao, böyle bir teknolojinin insanları bedenlerinin sınırlarının ötesine taşıyarak bir tür genişletilmiş kavrayış yaratarak muhtemelen yeni yeteneklere olanak tanıdığını söylüyor. "Beyinler arasındaki bu doğrudan bağlantı - belki de bu, insan evrimimizde bir sıçrama yapabilmemizin başka bir yolu."
Satılık Düşünceler
Javier yeni kovulmuştu. İş arkadaşı Marcus'a "Benim işim bitti," dedi. "Tüm Signal programıyla bitti." Marcus başını salladı. Üzgünüm adamım.
Javier devam etti: “Daha da kötüleşiyor; Signal'in tüm verilerini bilgi pazarına taşıyorlar. "
İkisi ulaşım işindeydi. Otonom sürüş endüstrisi çok fazla kaza nedeniyle çöktükten sonra, Zou bir güvenlik vaadiyle Los Angeles'a gitti - bu nedenle şirketin sürücülerinin en iyisi olduğundan emin olması gerekiyordu.
İşte burada Javier ve ekibi devreye girdi. Signal programının iddialı fikri, gri kulaklıklarla toplanan beyin verilerini kullanarak sürücüleri nakit ile teşvik etmekti.
Dikkatli ve odaklanmış beyinleri olan sürücüler otomatik bonuslar kazandılar; arabadaki ekranda yeşil bir güç çubuğu dakika dakika kazanç gösteriyordu. Beyinleri halsiz veya agresif görünen sürücüler fazladan para kazanmadı. Bunun yerine uyarıldılar. Sorun devam ederse kovuldular.
Javier ve ekibi tarafından geliştirilen bu havuç ve çubuk sistemi ilk başta çok güzel çalıştı. Ancak birkaç ay sonra kazalar tekrar artmaya başladı.
Sorun beynin kendisiydi: Değişiyor. İnsan beyni öğrenir, yaratıcı çözümler bulur, kendilerini yeniden oluşturur. Belli bir beyin aktivitesini sürdürmek için teşvik edilen sürücülerin beyinleri, daha iyi sürüşe karşılık gelmeseler bile bu sinyalleri üretmeyi çabucak öğrendi. Sinirsel çözümlemeler Javier'in sonunda kaybettiği bir yarışı ateşledi.
Bu başarısızlık, Zou'nun son planlarıyla daha da kötüleşti. Bir sürüş deneyi olarak başlayan şey, şirketin para kazanması için karşı konulamaz bir yola dönüştü.
Plan, değerli verileri toplamak ve satmaktı - sürücülerin beyinlerinin belirli bir müzik tarzına nasıl tepki verdiğine, sürücülerin bir tatil beldesinin dijital ilan panosunu gördüklerinde ne kadar heyecanlandıklarına ve bir politikacının vaatlerine nasıl tepki verdiklerine dair bilgiler.
Zou, çalışanların araba kullanmadıkları zamanlarda kulaklık takmalarını isteyecekti. Kapaklar, sürücüler yemek yerken, market alışverişi yaparken ve çocuklarıyla konuşurken, kişisel sinirsel ayrıntıları höpürdetip en yüksek teklif verenlere satarken veri toplayacaktı.
Tabii ki çalışanlar reddedebilir. Kapakları çıkarmaya ve bırakmaya karar verebilirler. Ama bu ne tür bir seçim? Diye sordu Javier. "Bu sürücülerin çoğu, maaş çeki için kafataslarını açardı."
Javier'in kurgusal programı Signal, sürücülerin beyinlerinden dışarıdan toplanan bilgilerle oluşturuldu.
Bazı şirketler zaten elektroensefalografi adı verilen bir yöntemle harici beyin dalgalarını ölçen elektrotlardan yapılmış beyin izleme sistemleri satıyor. Şimdilik bu kulaklıklar sağlık cihazları olarak satılıyor.
Birkaç yüz dolara, meditasyon pratiğinize ince ayar yapmayı, daha iyi kararlar vermenize ve hatta golf oyununuzun seviyesini yükseltmeye yardımcı olacağına söz veren bir kulaklığa sahip olabilirsiniz. EEG kapakları uyanıklığı zaten ölçebilir; bazı tartışmalı deneyler, okul çocuklarını öğretmenlerini dinlerken izledi.
Bu şirketlerin iddiaları büyük ve yerine getirecekleri kanıtlanmadı. Pennsylvania Üniversitesi'nden etikçi Anna Wexler, 2019'da Nature Biotechnology'de yaptığı bir yorumda, "Tüketici EEG cihazlarının herhangi bir şeyi açığa çıkarıp çıkaramayacağı belli değil. Yine de, bu cihazlardaki gelişmeler ve algıladıkları sinyalleri çözen algoritmalar, bir gün daha karmaşık bilgilerin beyinden güvenilir bir şekilde alınmasını sağlayabilir.
İşlevsel MRI taramaları gibi diğer teknoloji türleri beyinden daha ayrıntılı bilgi çekebilir.
İnsanların izlediği film klipleri de dahil olmak üzere karmaşık görsel sahneler beyin taramalarından çıkarılabilir.
Berkeley'deki California Üniversitesi'ndeki psikolog Jack Gallant ve meslektaşları, insanların beyinlerinden bir fMRI tarayıcıya yerleştirilirken alınan verileri kullanarak büyüleyici görsel sahneler oluşturdu.
Ekranda büyük kırmızı bir kuş uçtu, filler arka arkaya yürüdü ve Steve Martin ekranda yürüdü, görüntülerin tüm empresyonist versiyonları insanların beyin faaliyetlerinden alınmıştı.
2011'de yayınlanan bu çalışma, her zamankinden daha karmaşık beyin okuma hilelerinin habercisi oldu. Daha yakın zamanlarda, araştırmacılar, insanların gördüğü yüzleri yeniden oluşturmak için fMRI sinyallerini kullandılar.
Dışarıdan beyne kulak misafiri olmanın daha taşınabilir ve daha güvenilir yolları hızla ilerliyor; bu, bazı bilim insanlarını ve fütüristleri sinirsel verilerin özel korumalarını talep etmeye sevk etti. Beyin aktivitemize kimin ve hangi amaçlarla erişebileceğine ilişkin tartışmalar, yalnızca teknoloji geliştikçe daha da yoğunlaşacaktır.
Önceki Yazı
Sonraki Yazı