دستگاههای نوارمغزی مسائل زیادی دارند، آنالیز مغز بدون احتیاج به پزشک - راه ساری

کامرانی دکتری خود را با پیروزیت در رشته مهندسی پزشکی از پلی تکنیک مونترال کانادا به اتمام رسانده و فوق دکترای مهندسی بیواپتیک را از دانشگاه هاروارد امریکا و فوق دکترای نانو مواد پزشکی را از دانشگاه پوهانگ کره جنوبی دریافت نموده است.

وی در حال حاضر مدرس و محقق دانشکده پزشکی دانشگاه هاروارد بوده و در رشته مهندسی پزشکی به تدریس و تحقیق می پردازد.

دکتر کامرانی اخیرا پیروز به انجام پروژه مهمی شده که می تواند تحول عظیمی را در علم پزشکی به دنبال داشته باشد. وی برای اولین بار در جهان پیروز به ساخت نخستین دستگاه نوار مغزی شده که با یاری حسگرها می تواند عملکرد دو دستگاه ام آر ای و نوار مغزی را در یک زمان در اختیار پزشکان و متخصصان قرار داده و به تصویربرداری از مغز بپردازد.

دکتراحسان کامرانی، محقق دانشکده پزشکی دانشگاه هاروارد در گفتگویی با خبرنگاران به تشریح آخرین فعالیت های خود پرداخته است.

*آقای کامرانی برای اولین سوال در رابطه با عملکرد این دستگاه بفرمایید که می تواند کارکرد همزمان دو دستگاه ام آر آی و نوار مغزی را داشته باشد؟

این پروژه تکنیک جدیدی برای تصویربرداری از مغز بود. دو نوع فعالیت در مغز صورت می گیرد، بعضی از فعالیت ها را نورونی یا الکتریکی می نامند که با دستگاهی مثل الکتروآنسفالوگرام یا EEG می توان به ثبت سیگنال های الکتریکی مغز پرداخت. در این روش، الکترودهایی روی مغز قرار می گیرند تا به ثبت چنین فعالیت هایی بپردازند.

این روش جزو متداول ترین روش هایی است که پزشکان برای تصویربرداری از مغز استفاده می نمایند. از سوی دیگر، مطالعه تغییرات جریان خون (همودینامیک) با استفاده از دستگاهی مثل ام آر آی (MRI) انجام می گردد. اما تا پیش از این دستگاهی وجود نداشت که بتواند هر دو عملکرد را با هم انجام دهد و پزشکان مجبور بودند تا از دستگاه های متعدد به صورت مجزا و همزمان استفاده نمایند.

دستگاه هایی که در حال حاضر استفاده می شوند دارای معایب و مسائل زیادی هستند. برای مثال، در خصوص بعضی از بیماری ها که احتیاجمند مانیتورینگ پیوسته و طولانی مدت فعالیت های مغزی بیمار هستند، این طور نیست که بیمار به مرکز درمانی مراجعه کند و در مدت زمانی مثلا 10 دقیقه فعالیت های مغزیش ثبت شوند. بلکه بیمار باید ساعت ها و حتی روزها در بیمارستان بستری شده و تکنسین ها به صورت 24 ساعته به ثبت فعالیت های مغزی بیمار بپردازند.

این روش نه تنها هزینه های بسیاری را به بیماران تحمیل می نماید بلکه یک تکنسین نیز باید دائما مراقب بیمار باشد. از سوی دیگر، دستگاهی را تصور کنید که در مدت زمان طولانی باید به یک نفر اختصاص داشته باشد و می تواند مرکز درمانی را با مسائل متعددی روبرو کند.

از دیگر معایب دستگاه هایی که در حال حاضر استفاده می شوند باید به زمان بر بودن نصب الکترودهای دستگاه هایی مانند ای ای جی بر بدن بیماران اشاره نمود که گاهی حدودا دو ساعت زمان احتیاج است تا بتوان دستگاه را برای دریافت سیگنال از مغز بیمار آماده کرد. این موضوع یکی از مهمترین معایب چنین دستگاه هایی است زیرا در شرایط اورژانسی سریعا باید از فعالیت های مغز مطلع شد تا بتوان به نجات جان بیماران پرداخت.

در نتیجه به فکر ساخت دستگاهی بودم که نسبت به دستگاه های دیگر ارزان تر بوده و قابل حمل نیز باشد. برای مثال، بیمار دیگر مجبور نباشد 24 ساعت در بیمارستان بستری گردد یا یک تکنسین دائما مراقب بیمار بوده و به ثبت فعالیت های مغزی او بپردازد.

دومین کاربرد مهم این دستگاه می تواند برای معلولان یا افرادی سودمندی باشد که از ناتوانی حرکتی رنج می برند. در بسیاری از بیماران، اندام حرکتی و فعالیت های مغزی کاملا سالم گزارش می شوند اما ارتباط بین مغز و اندام از کار افتاده و در نتیجه، ارسال سیگنال های مغزی به اندام های حرکتی بدون هیچ عکس العمل یا پاسخی همراه هستند.

در صورتی که این دستگاه ارائه شده می تواند ارتباط دوباره ای را بین اندام های حرکتی و فعالیت های مغزی برقرار کند.

این دستگاه علاوه بر کاربردهای پزشکی می تواند در بازی و سرگرمی نیز مفید باشد. برای مثال، بسیاری دوست دارند که بدون حرکت دستانشان بازی نمایند و این دستگاه می تواند آنها را وارد فضای واقعیت مجازی کند.

*آقای کامرانی آیا سنسورها باید در جاهای خاصی از بدن نصب شوند تا بتوان عملکرد مورد نظر را از آنها دریافت کرد؟

بله، مثلا اگر بخواهیم عملکرد مغز را آنالیز کنیم، سنسور را روی پیشانی قرار می دهیم تا بتوانیم سیگنال های کلی را دریافت کنیم. یا در زمان دیگری که به دنبال رصد و کنترل فعالیت های کلامی هستیم، سنسورها در جایی قرار می گیرند که بتوان به چنین آنالیز پرداخت زیرا منطقه قرار دریافت سنسور با توجه به فعالیت و عملکرد خاصی که مد نظر داریم، مهم است. اما ورژنی از این سیستم وجود دارد که در یک زمان می تواند چندین فعالیت مانند عملکرد بینایی، شنوایی و ... را به جای یک سنسور با چند سنسور تحت کنترل داشت.

* آقای دکتر در انجام این پروژه با محدودیت یا مشکل خاصی نیز روبرو بودید؟

بله، مسئله ای که وجود داشت این بود که دستگاه در ابتدا صرفا فعالیت همودینامیک یا ام آر آی را اندازه گیری نموده و اطلاعات مستقیمی راجع به فعالیت های الکتریکی که ای ای جی به ما می دهد را منتقل نمی کرد. اما با تحقیق دیگری تعیین شد که رابطه غیر مستقیمی بین فعالیت های همودینامیک با نورون ها وجود دارد. سپس در فرآیند دیگری، این ارتباط را مدل کردیم و با سیگنال هایی که ثبت شده بودند به مقایسه پرداخته و به نتایج معنا داری رسیدیم. سپس از سیگنال های با معنا مدلی درست کردیم تا به تخمین فعالیت نورونی بپردازیم.

با استفاده از چنین تکنیک و دستگاهی واحد پیروز به آنالیز فعالیت های نورونی و همودینامیک در قالب یک دستگاه شدیم. دستگاهی که تا پیش از این وجود نداشته و مهمتر آنکه بدون احتیاج به حضور پزشک می تواند به آنالیز فعالیت های مغز بپردازد.

این پروژه مراحل تکمیلی خود را طی می نماید تا پس از 4 یا 5 سال وارد کلینیک های پزشکی و بیمارستان ها گردد.

* درباره شیوه و روش ساخت این دستگاه بفرمایید

در ساخت این دستگاه از تکنیک جدیدی استفاده شد که بتواند فعالیت های مغز را به طور کامل ترجمه نموده و غیرتهاجمی نیز باشد یعنی مسئله ای را برای شخص ایجاد نکند. مشکل از این نظر که ای ای جی، دستگاهی الکتریکی است و در دراز مدت بخاطر پارازیت های ارسالی می تواند مسائل متعددی را برای بدن ایجاد کند یا ام آر ای که الکترومغناطیس است. تماس طولانی مدت با این امواج می تواند به بدن شخص آسیب بزند.

در این پروژه به جای استفاده از امواج الکترومغناطیس یا الکتریکی از نور استفاده کردیم چون تماس با نور کم شدت با طول موج های مرئی و نزدیک به مادون قرمز کاملا ایمن است و حتی در دراز مدت تهدیدی برای بدن محسوب نشده و مسئله ای ایجاد نمی نماید. در این روش و برای تصویربرداری از مغز از فیبر نوری استفاده کردیم که مبنای بسیار ساده ای دارد. نور با طول موج خاصی در محدوده مادون قرمز که دیده نمی گردد به مغز تابانده می گردد. این روش از قدرت نفوذ بالایی به مغز برخوردار است که می تواند اطلاعات بیشتری را در اختیار پزشکان قرار داده و آنها با استفاده از دتکتورهای فوق العاده حساس، نوری که از مغز برگشت داده می گردد را اندازه گیری نموده و به مانیتور فعالیت های مغز می پردازند.

کاربران برای استفاده از این دستگاه می توانند یک نوار چسب هوشمند Smart patch را بر روی پیشانی خود قرار داده و با روشن کردن اسمارت فون و اپلیکیشن خاصی که برای این کار در نظر گرفته شده به دریافت و ثبت سیگنال های مغزی بپردازند.

ساخت این دستگاه بسیار ساده و ارزان قیمت است زیرا فقط به یک منبع نوری، دتکتور و آی سی احتیاج است. از دیگر قابلیت های این دستگاه باید به قابل حمل بودن، ثبت فعالیت های مغزی به صورت اتوماتیک و بدون احتیاج به تکنسین ها و همینطور دریافت سریع سیگنال ها را اشاره نمود که معایب دستگاه های گذشته را از بین می برد. جالب است بدانید که با استفاده از این سیستم می توان امواج مغزی را شناسایی نموده وبه یاری آن دستورات مغزی را دریافت و پس از ترجمه به رایانه ارسال کرد.

*آیا این دستگاه در پروژه ها و تحقیقات پلیس یا سیستم قضایی و قانونی نیز می تواند استفاده گردد؟ مثلا اگر کسی مرتکب جرمی شده ولی از اعتراف به آن سر باز می زند، با استفاه از این دستگاه می توان به خواندن ذهن متهم پرداخت؟

بله. تمامی تکنولوژی های جدید مشابه یا تکنیک هایی که بدین شیوه خلق می شوند، دارای استفاده های خوب و بد زیادی هستند. در حال حاضر، دستگاه هایی مثل دروغ سنج نیز وجود دارند که ممکن است در سیستم های قضایی و قانونی کشورها نیز استفاده شوند. عملکرد دستگاه دروغ سنج بدین شکل است که با استفاده از دستگاه هایی نظیر EEGو ECG و MRI فعالیت های مغز و قلب و عروق کنترل می شوند. زمانی که شخص صحبت می نماید، با استفاده از این دستگاه می توان به رصد قسمت هایی از مغز پرداخت که با صحبت کردن فعال شده اند.

به یاری تکنیک های جدیدی نظیر نقشه برداری از مغز یا Brain maping نیز می توان به مطالعه فعالیت قسمت های مختلف مغز پرداخت که نقشه کاملی از محل و نحوه پاسخ و فعالیت مغز با هر فعالیت و حرکتی ارائه می نماید. در رابطه با دستگاه دروغ سنج نیز چنین مکانیسمی وجود دارد و زمانی که شخصی دروغ می گوید قسمت خاصی از مغز آغاز به فعالیت می نماید.

اما در صورتی که تصویر کامل تری از مغز ارائه گردد، می توان از عملکرد دستگاه دروغ سنج نیز مطمئن تر بود. مثلا اگر دستگاه های دروغ سنجی که در سیستم های قضایی و قانونی استفاده می شوند، ضعیف باشند، متهم به سادگی می تواند دستگاه را فریب داده و دستگاه این طور نتیجه گیری می نماید که شخص دروغ نمی گوید. اما اگر دستگاه هایی که استفاده می شوند همانند این سیستم ذهن خوان باشند، کوچکترین فعالیت های عصبی و همودینامیکی مغز به طور همزمان و به صورت پیوسته مانیتور می شوند و متهم به سادگی نمی تواند دستگاه را فریب بدهد.

حتی عکس این قضیه را هم می توان متصور بود، بدین معنا که اگر می توان سیگنال های مغزی را ترجمه کرد پس می توان با تحریک بعضی از قسمت های مغز شخص را ناخواسته وادار به انجام کاری کرد و این مساله می تواند کاربردهای مفید و سودمندی را در برداشته باشد. برای مثال، در بیماران و معلولان حرکتی که از مغز و همینطور اندام حرکتی سالمی برخوردارند ولی ارتباط بین مغز و اندام های حرکتی قطع شده با استفاده از این روش می توان سیگنال ها را تحریک کرد تا به قسمت های مختلف بدن بیمار فرمان حرکت بدهند.

از دیگر کاربردهای این روش می توان به کنترل اشخاص از راه دور اشاره نمود که شاید باز هم کمی شبیه به فیلم های علمی تخیلی باشد اما با داشتن کد سیگنال مغزی یک شخص می توان به ارسال سیگنال هایی پرداخت که مغز را ناخواسته وادار به انجام کاری کند که شخص حتی به انجام آن نیز فکر نمی نماید.

تمام این موارد فقط در فیلم ها نیستند و می توانند در جهانی واقعی نیز به حقیقت بپیوندند. بسیاری از تکنولوژی هایی که در سال های اخیر و بخصوص پس از سال 2010 میلادی ساخته شده اند با الهام از همین فیلم های علمی تخیلی بوده اند.

وی در انتها گفت: حرکت عملی در راستا پیشرفت و پیروزیت واقعی صرفا با هدفمندی، گذشت، سعه صدر، کوشش مستمر، مسئولیت پذیری، مدیریت سازنده در فضایی با رقابت آزاد، مثبت و سازنده هموار می گردد. نباید از رقابتی شدن فضای کار و تحقیق ترسید و با هموار کردن راستا و برداشتن موانع و بروکراسی های طولانی اداری غیرضروری اجازه داد تا محققان ایرانی داخل و خارج از کشور که دلسوز مردم و کشورشان هستند وارد این فضا شده و بتوانند به کشورشان خدمت نمایند.

tafatton.ir: مجله مطالب خواندنی سفر و گردشگری

aradbld.ir: گفتگوی آزاد و اخبار روز