الگوریتم حلقه‌ی خُلق، می‌تواند با وارد کردن شوک به مغز، به شما کمک کند که حس بهتری داشته باشید!

یک مرد مبتلا به افسردگی در حال رانندگی به سمت محل کار خود است؛ بد خلق شده و حالت اضطراب کم کم آغاز می‌شود. سلول‌های مغزی‌اش آغاز به کار می‌کنند و الگویی از فعالیت عصبی از خود بروز می‌دهند که در گذشته او را به اعماق مسیری تاریک و خطرناک می‌برد. اما یک مجموعه الکترود در مغز این فرد کاشته شده است، و یک نرم افزار که به صورت بی سیم فعالیت می‌کند، فعالیت عصبی او را به دقت زیر نظر دارد. الگوریتم‌ها تغییرات در امواج مغزی او را شناسایی می‌کنند و یک دوز درمانی از تحریک الکتریکی آماده کرده، و به مداری که دچار مشکل شده شوک می‌دهند. در نهایت مرد در حالی به محل کارش می‌رسد که آرام و با ثبات است.

فناوری توصیف شده در این سناریو، هنوز وجود خارجی ندارد، اما رویای مریم شانه‌چی، یک مهندس برق در دانشگاه Southern California و ادوارد چانگ، یک جراح مغز و اعصاب شده است. شانه‌چی پیشرفته‌های حاصله در پژوهش خود را در نشویل، ایالت تنسی، در یک نشست نوروتکنولوژی که توسط DARPA برگزار شده بود، ارائه کرد.

تا به اینجا، شانه‌چی و تیمش به موفقیت الگوریتمی طراحی کرده‌اند که فعالیت مغزی مرتبط با تغییرات خلق را در هفت نفر، رمزگشایی می‌کند. حال، آن‌ها به دنبال راهی هستند که مغز را تحریک کنند که این تغییرات خلق را تحت تاثیر قرار دهد.

هنگامی که هردو تکه‌ی این فناوری با موفقیت توسعه یابد، آن‌ها یک حلقه‌ی بسته از این دو تکنولوژی ایجاد می‌کنند که درمان تحریکی مغز را بر عهده‌ی یک الگوریتم قرار می‌دهد. شانه‌چی در سخنرانی خود در نشویل گفت: ما در حال توسعه ی یک درمان کاملا مختص به فرد و دقیق هستیم که فاکتورهای ورودی را از فعالیت مغزی بخواند، و بر مبنای آن، تصمیم بگیرد و پارامترهای تحریک را تنظیم کند.

تکنیک‌های تحریک الکتریکی معمولا در یک زمان برنامه‌ریزی شده برای پزشک انجام می‌شوند و هیچ ربطی به حالت ذهنی بیمار ندارند، به این رویکرد حلقه‌ی باز می‌گویند. شانه‌چی در یک مصاحبه گفت: آن‌ها تحریک را آغاز می‌کنند و سپس به نحوه‌ی اثر گذاری آن روی علائم، نظارت می‌کنند.

یک سیستم حلقه‌ی بسته، از الگوریتم‌ها برای نظارت دائمی به فعالیت مغز بیمار استفاده می‌کند، و هر زمان که بیمار نیاز داشت، تحریک را انجام می‌دهد، آن هم با فاکتورهای مشخصی که به فعالیت عصبی بیمار وابسته است.

برای اینکه مشخص شود تغییرات خلقی در داخل مغز به چه صورت دیده می‌شوند، تیم ‌شانه‌چی و چانگ، از داده‌های مربوط به هفت فرد داوطلب استفاده کردند که الکترودهایی در مغز آن‌ها برای درمان تشنج‌های ناشی از صرع، کاشته شده بود. محققان فعالیت عصبی مغز بیمار را در یک دوره‌ی چندروزه ضبط کردند، و در این دوره بیماران به صورت دوره‌ای باید به سوالات مرتبط به وضعیت خلقی خود پاسخ می‌دادند.

تیم تحقیقاتی با استفاده از الگوریتمی که توسعه داده بودند، به جستجو در حجم عظیم داده‌های مربوط به امواج مغزی پرداختند تا فعالیت‌های مرتبط با تغییر خلق را شناسایی کنند. نقاط بحرانی در هر فرد با دیگری متفاوت بود، و چندین ناحیه از مغز را شامل می‌شد، به ویژه کورتکس اربیتوفرونتال.

گروه تحقیقاتی شانه‌چی، یک مدل ریاضیاتی طراحی کرد که پیش‌بینی می‌کرد چه نوع فاکتورهای تحریک مغزی، خلق فرد را تحت تاثیر قرار می‌داد. اکنون آن‌ها در حال استفاده از این مدل‌ها برای انسان‌ها هستند. شانه‌چی در مصاحبه‌ی خود گفته است: اگر می‌خواهید مدل را شخصی‌سازی کنید، باید آن‌ها را به گونه‌ای بسازید که بتوانید آن را با داده‌های گرفته شده از هر فرد آموزش دهید. شانه‌چی توضیحی درباره‌ی نتایج بدست آمده نداد، و تنها به ذکر این نکته اکتفا کرد که یافته‌ها امیدوار کننده بوده‌اند.

پروژه‌ی شانه چی توسط یکی از قرارداد‌های همکاری DARPA پشتیبانی می‌شود. بودجه‌ی تحقیقاتی DARPA تا به حال به پژوهش‌هایی نظیر ایمپلنت مغزی با قابلیت بهبود ظرفیت حافظه (از دانشگاه Wake Forest)، سیستم تحریک حلقه‌ی بسته که حافظه را بهبود می‌دهد (از دانشگاه پنسیلوانیا) و یک بازوی روباتیک بسیار سریع و چابک (از آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان ‌هاپکینز) اختصاص یافته است.

منبع: spectrum.ieee.org