مقدمة إلى محاكاة الظواهر العصبية المغلقة

وقد فتح تقاطع علم الأعصاب والتكنولوجيا حدودا لتعزيز القدرات المعرفية البشرية، ومن بين الأدوات الواعدة للغاية، التحفيز العصبي المغلقة - وهو أسلوب يكيف الحفز الكهربائي أو المغناطيسي للدماغ في الوقت الحقيقي، على أساس النشاط العصبي المستمر، على عكس النظم التقليدية القائمة على الوصل، التي توفر أنماطا ثابتة من التحفيز بصرف النظر عن نهج أجهزة تكييف الدماغ الحالية،

وقد ازداد الاهتمام بهذه النظم مع تحرك الباحثين نحو معالجة الاضطرابات العصبية إلى أقصى حد ممكن لتحقيق الأداء العقلي في الأفراد الصحيين، ومن خلال القيام على وجه التحديد بتحريض الدوائر العصبية التي تشارك في الاهتمام والذاكرة والتعلم، يمكن أن يساعد الحفز المغلقة الناس في يوم من الأيام على اكتساب المهارات بسرعة، والحفاظ على التركيز لفترة أطول، بل والتراجع المعرفي البطيء، غير أن الطريق من التجارب المختبرية إلى تطبيقات في العالم الحقيقي محفوذ بها تحديات تنظيمية وأخلاقية.

كيف يعمل المحاكاة العصبية المغلقة

ويتكون نظام المحاكاة العصبية المغلقة من ثلاثة عناصر متكاملة: أجهزة الاستشعار التي تقيس نشاط الدماغ، وجهاز التحكم الذي يفسر تلك الإشارات، والمحفزات التي تقدم مدخلات محددة الهدف، وأجهزة الاستشعار عادة ما تكون هيدرودات كهربائية موزعة على الصمامات (الأشعة المقطعية، أو EEG) أو مجهزة داخل الدماغ (أدوار الأشعة الفوقية) أو تكتشف أنماطاً ملاحة

ويستخدم المتحكم الخوارزميات - التي غالباً ما تستند إلى التعلم الآلي - لتفريغ هذه الإشارات والبت فيما إذا كان ينبغي الحفز، وعندما يكتشف النظام دون الأمثل للدولة بالنسبة لمهمة معينة (مثلاً في الأشعة الأمامية المنخفضة أثناء مهمة الذاكرة)، فإنه يحفز على إجراء نبضات قصيرة من التحفيز على منطقة مستهدفة من الدماغ، ويمكن أن يكون التحفيز كهربياً عن طريق كهرباء غير مكتملة، أو مضخم.

الاختلافات الرئيسية في النظم المفتوحة

حفزات السحب المفتوحة مثل محاكاة الدماغ العميقة التقليدية المستخدمة في مرض باركنسون، تقدم تحفيز مستمر أو ثابت السعرات بغض النظر عن الحالة الراهنة للمريضة، بينما تكون نُهج السحب المفتوحة قادرة على تبديد الطاقة، وتتسبب في آثار جانبية من التحفيز المفرط، وتفشل في التكيف مع الطلبات العصبية المتغيرة، وتعالج نظم السحب المغلقة هذه أوجه القصور عن طريق تكييفها.

التكنولوجيات الحالية والتطبيقات الثابتة

ومن أجل تقدير مستقبل التعزيز المعرفي المغلق، يساعد على فهم التكنولوجيات المستخدمة بالفعل في الاستخدام السريري، وقد استخدم أسلوبان أوليان - دي بي إس و TMS - منذ عقود لمعالجة الاضطرابات العصبية والنفسية، ويعيد الباحثون الآن طرحهما للتحسين.

حفز الدماغ العميق

وجهاز الـ "دي بي إس" يُعنى بزرع الكهروديس الجراحي في مناطق معينة من الدماغ مثل النواة الفرعية لمرض "باركنسون" أو "هيبوكبموس" للمرض، و"الكهرباء" مُرتبطة بمولد نبضات تحت جلد الصدر، وعادةً ما تكون "دي بي إس" مُفتَوحة، لكن التجارب السريرية الأخيرة قد أدخلت آثاراً مُغلقة على الـّات الـّة

المحاكاة السحرية العابرة للحدود

ويطبق نظام الرصد التقني نبضات مغناطيسية من خلال سائل مُحمَّل قرب السقف لحفز التيار الكهربائي في المناطق الدماغية السطحية، وهو غير متفشي ومعتمد لمعالجة الاكتئاب والصداع النصفي، وتدمج نظم الرصد المغلق EEG في الكشف عن حالات الذكاء مثل القمع الموجي أثناء الاهتمام، ولا تُسلّم النبض إلا عند الاقتضاء.

التكنولوجيات الناشئة: المواد الأفيونية وأجهزة الموجات فوق الصوتية

وفيما عدا الأساليب الكهربائية والمغنطيسية، فإن طرائق أخرى تجري في مراحل مبكرة، وتستخدم المواد الأفيونية الضوء في التحكم في الأعصاب المعدلة وراثيا، مما يتيح التحديد الدقيق للزنزانات الخلوية، وفي حين أن هذه النظم تقتصر حاليا على نماذج الحيوانات، فإن المقاييس الضوئية يمكن أن تتيح في نهاية المطاف تعزيز المزاج المغلق بدقة غير مسبوقة، وبالمثل، فإن تطبيقات الموجات فوق الصوتية المركَّزة يمكن أن تُنَ من غير غافلٍ في تركيبات الدماغية باستخدام الموجات الميكانيكية.

طلبات التعزيز المعرفي

وفي حين أن معظم البحوث لا تزال تركز على الاستخدامات العلاجية، فإن مجموعة متزايدة من الأعمال تحقق في الكيفية التي يمكن بها للتحفيز المغلق أن يعزز الوعي لدى الأفراد الصحيين، وتتماشى المجالات المستهدفة بشكل وثيق مع احتياجات الأداء اليومي: الذاكرة، والاهتمام، والتعلم، والإبداع.

توحيد الذاكرة واستردادها

ومن أكثر المجالات دراسة الذاكرة، حيث يستعيد العقل الذكريات ويجمعها من خلال عملية تسمى إعادة تنشيط، ويمكن لنظم الغلق أن تكشف عن سمات الاستياء البطيئة للنوم العميق، وأن تقدم تحفيزا زمنيا محددا لتعزيز آثار الذاكرة، وفي دراسة أجريت في عام 2019، قام الباحثون بتطبيق نهج الحفز المغلقة - الأشعة دون الإقليمية على تباطؤ موجات الارتداد الكهربائي.

الاهتمام والتركيز

ومن التحديات التي تواجه العالم المليء بالصرفيات، ويمكن أن يؤدي الحفز العصبي المغلقة إلى تعزيز التركيز عن طريق تعديل الألفا و الإيقاعات الفوقية، مثلاً عندما يكتشف النظام انخفاضاً في القاع الأمامي (وهو مؤشر على الاهتمام المشترك)، فإنه يقدم نبضاً موجزاً من نظام الرصد أو الحفز المباشر المباشر المباشر للواقعات إلى مرحلة ما قبل الولادة.

التعجيل بالتعلم وتجميع المهارات

وتعلم المهارات ينطوي على تعزيز الدوائر العصبية من خلال التكرار، وقد يؤدي حفز الغلق إلى تسريع هذه العملية من خلال تعزيز البلاستيك أثناء التدريب، وفي مهام التعلم الحركي، فإن المشاركين الذين تلقوا تزامناً مع نشاطهم أثناء فترة الراحة بين التجارب أظهروا مكاسب أسرع من الذين يتلقون حافزاً مفتوحاً أو حافزاً للكميات، وقد ينطبق نفس المبدأ على مهارات البحث المعرفية مثل تعلم لغة جديدة.

التدريب المعرفي الشخصي

من أكثر الملامح جاذبية لنظم الغلق هي قدرتهم على التكوين الشخصي، عن طريق قياس ردود الفرد العصبية باستمرار، يمكن للنظام تحديد العمليات المعرفية التي تحتاج إلى تحسين وتوليد محاكاة مصممة خصيصا لتزود تلك الدوائر بالمعلومات، وهذا يتجاوز التطبيقات العامة للتدبير الدماغي، مما يتيح تدخلاً متوائماً حقاً يكيف الصعوبة والهدف في الوقت الحقيقي، على سبيل المثال، يمكن لنظام أن يكتشف أن ضغطاً مضبوطأً في ظل الذاكرة العملية

الرصد والتغذية في الوقت الحقيقي

قلب أنظمة الغلق هو حلقة التغذية المرتدة بين القياس والحفز، أجهزة الاستشعار المتقدمة تسمح الآن برصد عالي الاستبانة للنشاط العصبي، حتى من الأجهزة المزروعة، صفائف المايكروير وأجهزة التحكم الضوئي يمكن أن تسجل مئات من الأعصاب في وقت واحد، بينما تقدم أجهزة التصنيف ذات التردد العالي غير الغازي،

يمكن أن يتم تلقي العلاجات ليس فقط كمحفز ولكن أيضاً كعمليات بصرية أو مراجعة في بيئة تدريب معرفية مغلقة، مثلاً، نظام قد يظهر فضفاضة على شاشة تتحرّك عندما يدخل دماغ المستخدم دولة مرغوبة، يوفر اعادة تغذية عصبية، تجمع بين الرضاعة العصبية والحوافز المباشرة -

الفوائد والمخاطر المحتملة

أما الفوائد المحتملة للتحسين المعرفي المغلق فتمتد عبر مجالات عديدة من الأداء البشري، وفي مجال التعليم، يمكن للطلاب استخدام التكنولوجيا لتحقيق الاستفادة المثلى من الدورات الدراسية والاحتفاظ بالمعلومات على نحو أكثر فعالية، وفي مكان العمل، يمكن للمهنيين الذين يحتاجون إلى سلاسل تركيز مكثفة، وطيارين، ومحللي البيانات - مواصلة أداء الذروة المعرفية لمدة أطول، كما يمكن للرياضيين والموسيقيين أن يعجلوا في اكتساب المهارات.

غير أنه لا يمكن تجاهل المخاطر، إذ أن الآثار الضارة الناجمة عن التحفيز تتراوح بين الصداع وارتباك النسيج (في نظام الرصد التقني) إلى المضبوطات والأضرار في الأنسجة (بالأجهزة المزروعة) ويمكن أن تدخل نظم الغلق التي يمكن أن تُدخل في تواتر ردود الفعل التي تؤدي إلى حالات سلبية كبيرة في الدماغ، مثل القلق أو الأفكار الاقتحامية، كما أن هناك احتمالاً بفقدان الاعتماد الخارجي:

الاعتبارات الأخلاقية والمجتمعية

إن احتمال تعزيز الإدراك الطبيعي من خلال التدخل العصبي يثير أسئلة أخلاقية عميقة، ومن ينبغي أن تتاح له إمكانية الوصول؟ وهل ستوسع هذه التكنولوجيات الفجوة بين المغنيين المعرفيين ومن لا يستطيعون تحمل تكاليفهم أو يختارون عدم استخدامها؟ وهناك شواغل بشأن التعزيزات القسرية - أرباب العمل أو المدارس التي تتطلب من العمال والطلاب استخدام أجهزة التحفيز لتلبية مقاييس الأداء.

وتعالج أنظمة السلامة حاليا أجهزة المحاكاة العصبية كأدوات طبية، ولكن التعزيز المعرفي في الأفراد الصحيين يندرج في منطقة رمادية، ولم تضع الوكالات التنظيمية مثل إدارة الأغذية والمخدرات في الولايات المتحدة بعد مسارات واضحة للموافقة على هذه الأجهزة للاستخدام غير العلاجي، ويدعو علماء الأخلاق إلى إجراء حوار عام شامل يشمل أصحاب المصلحة من علم الأعصاب والقانون والفلسفة والمجتمعات المحلية المتأثرة بالعدالة.

التحديات التقنية والعلمية

وقبل أن يصبح التعزيز المعرفي المغلق أمراً روتينياً، لا تزال هناك عقبات تقنية عديدة، أولاً، يتطلب التحلل الفعلي الموثوق به للدول المعرفية المعقدة خوارزميات تجهيز الإشارات التي تكون قوية للضوضاء والتغير الفردي، وتُعد إشارات الدماغ غير ثابتة، مما يعني أن خصائصها الإحصائية تتغير بمرور الوقت - ما عمل لشخص في يوم ما قد لا يعمل في اليوم التالي، ويجب أن تكيف أجهزة التحليل الافتراضية الثانية باستمرار.

ثالثا، إن العلاقة السببية بين الأوهام العصبية والإدراك غير مفهومة تماما، فالحفز على تردد معين قد يغير السلوك، ولكن الآلية الأساسية قد تنطوي على آثار شبكية غير مقصودة، فعلى سبيل المثال، فإن تعزيز التذبذبات الفوقية لتعزيز الذاكرة يمكن أن يعطل العمليات الأخرى التي تعتمد على نفس الدوائر، ورابعا، تحد القيود الأخلاقية من التجارب البشرية: من الصعب دراسة نماذج طويلة الأجل لا توفر معلومات عن وجود أشخاص غير معروفين.

دور الاستخبارات الفنية

استخباراتية تستعد لتسريع تطوير المحاكاة العصبية المغلقة، يمكن للتعلم الذكي أن يحدد أفضل معايير التحفيز من البيانات العصبية العالية الأبعاد أسرع من المحللين البشر، ولا سيما التعلم من أجل تعزيز النظام لتعلم سياسة تعظيم مكافأة الأداء المعرفي مثل الدقة في تغيير اختبار الذاكرة

كما تساعد منظمة العفو الدولية في تحفيز آثار التحفيز قبل التعرض، وتقليص الوقت اللازم لاختبار السلامة، ويمكن لنماذج التعلم العميق أن تقارب الديناميات العصبية، وتتوقع كيف يمكن لنمط محاكاة معين أن ينشر من خلال شبكات المخ، ويعجل هذا النهج الحسابي دورات التصميم ويمكن أن يحدد الآثار الجانبية المحتملة في وقت مبكر، غير أن الاعتماد على مبادرة AI ينطوي على تحديات جديدة: قد تتعلم استراتيجيات التحيز غير قابلة للأخلاق.

التوقعات المستقبلية والتنبؤات

ومن المرجح أن تتطور نظم المحاكاة العصبية المغلقة من أجل التعزيز المعرفي على امتداد عدة مسارات، كما أن تقلص الأجهزة الإلكترونية سيمكن من وضع نواة خالية من البطاريات تكون جاهزة تماماً ويمكن إعادة شحنها من مصادر خارجية ويمكن أن توضع هذه الأجهزة في مناطق متعددة من الدماغ في وقت واحد، بحيث تشكل شبكة من البدائل ذات التأثيرات الكهربائية المغلقة التي تنسق النشاط عبر شبكات واسعة النطاق.

وقد تظهر أجهزة مستهل الاستهلاك في العقد القادم، مما يتيح إجراء محاكاة عصبية مغلقة للتركيز أو الاسترخاء، على غرار الطريقة التي يجري بها بالفعل تسويق أجهزة الاسترجاع العصبي التي تستخدمها شركة EEG، غير أن الموافقة التنظيمية على أجهزة مثل أجهزة تعزيز الإدراك قد تستغرق وقتاً أطول، نظراً لمتطلبات السلامة والكفاءة، والتطبيقات الطبية التي تُعدّل " ADHD " ، أو الإصابة بداء الدماغ، أو التراجع المعرفي القائم فيما يتصل بالعمر قد يصل إلى مرحلة أولى.

وسيكون من الضروري التعاون بين علماء الأعصاب والمهندسين وعلماء الأخلاقيات وصانعي السياسات لتوجيه التكنولوجيا بصورة مسؤولة، وسيساعد التعليم العام بشأن قدرات هذه النظم وحدودها على منع التوقعات غير الواقعية وإساءة استخدامها، ومع استمرار البحث، يبدو أن الوعد بالحفز العصبي المغلقة لتعزيز إدراك الإنسان حقيقي، ولكن يجب متابعته بحذر وشفافية والتزام بتحقيق تكافؤ الفرص.

[الكتابة] [الكتابة] [الكتابة]] استعراض الجهاز العصبي في الهواء المغلقة [الكتابة:]، [الكتابة التقنية:] دراسة عن قياس الغلق [الذاكرة: 3]]، و [النسخة الرسمية]