مع التطور السريع والهائل للذكاء الاصطناعي، قد لا تقتصر قدرته مستقبلاً على مساعدة الإنسان في الرؤية عبر الكاميرات والشاشات، بل قد تمتد إلى إعادة بعض مظاهر الإبصار لمن فقدوا بصرهم، من خلال زرعات إلكترونية تتصل مباشرة بالدماغ وتتعلم كيفية استجابته للإشارات الكهربائية.
وفي تطور علمي لافت، نجح باحثون من ثلاث مؤسسات علمية في استخدام تقنيات التعلم العميق لتحسين أداء زرعة دماغية تجريبية، عبر تصميم إشارات كهربائية أكثر دقة للقشرة البصرية، والتنبؤ بالإحساسات التي قد يدركها الشخص الكفيف.
ونُشرت النتائج في دورية "Neuron"، وتمثل خطوة نحو تطوير أطراف صناعية بصرية أكثر قدرة على التكيف مع الاختلافات العصبية بين الأشخاص.
كيف تعمل "العين الإلكترونية"؟
على مدار عقود، حاول العلماء تطوير تقنيات تساعد المكفوفين على استعادة جزء من قدرتهم على الإبصار، لكن كثيراً من المحاولات واجه صعوبات في إنتاج صور بصرية واضحة ومتسقة.
وتعتمد بعض الأجهزة على تحفيز الشبكية داخل العين، بينما تتجاوز الأطراف الصناعية للقشرة البصرية العينين والعصبين البصريين، من خلال إرسال إشارات كهربائية مباشرة إلى المنطقة المسؤولة عن معالجة المعلومات البصرية في مؤخرة الدماغ.
وقد يمثل هذا النهج أملاً للأشخاص الذين فقدوا بصرهم نتيجة إصابات الدماغ أو السكتات الدماغية أو الأمراض التنكسية العصبية، إذا ظلت القشرة البصرية لديهم قادرة على الاستجابة للتحفيز.
تجربة على رجل كفيف في السابعة والعشرين
لاختبار التقنية، تعاون الباحثون مع رجل يبلغ 27 عاماً في إسبانيا، فقد بصره نتيجة إصابة دماغية رضحية، وزُرعت في قشرته البصرية مصفوفة تضم 96 قطباً كهربائياً، ضمن تجربة استمرت فيها الزرعة لمدة 6 أشهر قبل إزالتها.
وعند تنشيط الأقطاب، شعر المشارك بإحساسات بصرية تُعرف باسم "الفوسفينات"، وهي ومضات أو بقع ضوئية قد تظهر على هيئة نقاط وأشكال تشبه النجوم.
لكن التحدي لم يكن مجرد توليد هذه الومضات، بل جعلها أكثر استقراراً وقابلية للتنبؤ، إذ لا تؤدي الإشارات الكهربائية نفسها بالضرورة إلى الاستجابة البصرية ذاتها في كل مرة.
الذكاء الاصطناعي يتعلم استجابة الدماغ
لمعالجة هذه المشكلة، درّب الباحثون شبكة عصبية عميقة على تحليل النشاط الكهربائي للدماغ والتنبؤ باستجابته لأنماط مختلفة من التحفيز. ولم يقتصر النظام على دراسة الأقطاب التي جرى تنشيطها وشدة التيار المستخدم، بل أخذ في الاعتبار أيضاً النشاط العصبي للدماغ قبل إرسال الإشارات، بما يسمح بمراعاة التغيرات التي قد تطرأ على استجابة الشخص من وقت إلى آخر.
وبناءً على هذه البيانات، استطاع الذكاء الاصطناعي تحديد تركيبات من الإشارات الكهربائية يُرجح أن تنتج أنماطاً عصبية محددة. وأظهرت الاختبارات أن الأنماط التي اختارها النظام حققت دقة أكبر في إنتاج النشاط العصبي المستهدف مقارنة بالطرق الأخرى، مع استخدام تيار كهربائي أقل.
كما تبين أن تحليل النشاط العصبي المسجل مباشرة من الدماغ كان أكثر فاعلية في التنبؤ بما أدركه المشارك بصرياً، مقارنة بالاعتماد على إعدادات التحفيز الكهربائي وحدها.
لماذا يمثل الاكتشاف خطوة مهمة؟
تكمن أهمية النتائج في أن تنشيط منطقة معينة من الدماغ لا يعني بالضرورة أن الشخص سيرى ما يتوقعه العلماء، فالإشارات الكهربائية تمر بعمليات عصبية معقدة قبل أن تتحول إلى تجربة بصرية واعية.
وأوضح مايكل بيلر، الأستاذ المشارك في علوم الحاسوب وعلم النفس وعلوم الدماغ بجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا، أن الدماغ لا يتعامل مع الأقطاب الكهربائية باعتبارها وحدات بكسل يمكن جمعها ببساطة لتكوين صورة، إذ تتفاعل الاستجابات العصبية وتتغير بمرور الوقت.
وأضاف أن الطرف الصناعي البصري الفعال يجب ألا يعتمد على إعدادات ثابتة، بل ينبغي أن يتعلم كيفية استجابة دماغ كل شخص ويعدل إشاراته وفقاً لذلك.
هل اقترب المكفوفون من استعادة البصر؟
رغم النتائج الواعدة، لا تزال التقنية في مراحلها التجريبية، ولم تنجح حتى الآن في إنتاج رؤية كاملة أو صور واضحة للعالم المحيط، إذ اقتصرت التجربة على إحساسات ضوئية وأشكال بسيطة.
ويرى الباحثون أن دمج الذكاء الاصطناعي مع الزرعات الدماغية قد يفتح الطريق أمام أجهزة تتكيف مع النشاط العصبي لكل مستخدم، بدلاً من فرض نمط موحد للتحفيز على جميع المرضى.
وبذلك، قد لا يكون مستقبل "العين الإلكترونية" مجرد زرعة ترسل إشارات إلى الدماغ، بل نظاماً ذكياً يتعلم منه باستمرار، ويطور طريقة عمله وفقاً لاستجابته الفردية.
وفي تطور علمي لافت، نجح باحثون من ثلاث مؤسسات علمية في استخدام تقنيات التعلم العميق لتحسين أداء زرعة دماغية تجريبية، عبر تصميم إشارات كهربائية أكثر دقة للقشرة البصرية، والتنبؤ بالإحساسات التي قد يدركها الشخص الكفيف.
ونُشرت النتائج في دورية "Neuron"، وتمثل خطوة نحو تطوير أطراف صناعية بصرية أكثر قدرة على التكيف مع الاختلافات العصبية بين الأشخاص.
كيف تعمل "العين الإلكترونية"؟
على مدار عقود، حاول العلماء تطوير تقنيات تساعد المكفوفين على استعادة جزء من قدرتهم على الإبصار، لكن كثيراً من المحاولات واجه صعوبات في إنتاج صور بصرية واضحة ومتسقة.
وتعتمد بعض الأجهزة على تحفيز الشبكية داخل العين، بينما تتجاوز الأطراف الصناعية للقشرة البصرية العينين والعصبين البصريين، من خلال إرسال إشارات كهربائية مباشرة إلى المنطقة المسؤولة عن معالجة المعلومات البصرية في مؤخرة الدماغ.
وقد يمثل هذا النهج أملاً للأشخاص الذين فقدوا بصرهم نتيجة إصابات الدماغ أو السكتات الدماغية أو الأمراض التنكسية العصبية، إذا ظلت القشرة البصرية لديهم قادرة على الاستجابة للتحفيز.
تجربة على رجل كفيف في السابعة والعشرين
لاختبار التقنية، تعاون الباحثون مع رجل يبلغ 27 عاماً في إسبانيا، فقد بصره نتيجة إصابة دماغية رضحية، وزُرعت في قشرته البصرية مصفوفة تضم 96 قطباً كهربائياً، ضمن تجربة استمرت فيها الزرعة لمدة 6 أشهر قبل إزالتها.
وعند تنشيط الأقطاب، شعر المشارك بإحساسات بصرية تُعرف باسم "الفوسفينات"، وهي ومضات أو بقع ضوئية قد تظهر على هيئة نقاط وأشكال تشبه النجوم.
لكن التحدي لم يكن مجرد توليد هذه الومضات، بل جعلها أكثر استقراراً وقابلية للتنبؤ، إذ لا تؤدي الإشارات الكهربائية نفسها بالضرورة إلى الاستجابة البصرية ذاتها في كل مرة.
الذكاء الاصطناعي يتعلم استجابة الدماغ
لمعالجة هذه المشكلة، درّب الباحثون شبكة عصبية عميقة على تحليل النشاط الكهربائي للدماغ والتنبؤ باستجابته لأنماط مختلفة من التحفيز. ولم يقتصر النظام على دراسة الأقطاب التي جرى تنشيطها وشدة التيار المستخدم، بل أخذ في الاعتبار أيضاً النشاط العصبي للدماغ قبل إرسال الإشارات، بما يسمح بمراعاة التغيرات التي قد تطرأ على استجابة الشخص من وقت إلى آخر.
وبناءً على هذه البيانات، استطاع الذكاء الاصطناعي تحديد تركيبات من الإشارات الكهربائية يُرجح أن تنتج أنماطاً عصبية محددة. وأظهرت الاختبارات أن الأنماط التي اختارها النظام حققت دقة أكبر في إنتاج النشاط العصبي المستهدف مقارنة بالطرق الأخرى، مع استخدام تيار كهربائي أقل.
كما تبين أن تحليل النشاط العصبي المسجل مباشرة من الدماغ كان أكثر فاعلية في التنبؤ بما أدركه المشارك بصرياً، مقارنة بالاعتماد على إعدادات التحفيز الكهربائي وحدها.
لماذا يمثل الاكتشاف خطوة مهمة؟
تكمن أهمية النتائج في أن تنشيط منطقة معينة من الدماغ لا يعني بالضرورة أن الشخص سيرى ما يتوقعه العلماء، فالإشارات الكهربائية تمر بعمليات عصبية معقدة قبل أن تتحول إلى تجربة بصرية واعية.
وأوضح مايكل بيلر، الأستاذ المشارك في علوم الحاسوب وعلم النفس وعلوم الدماغ بجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا، أن الدماغ لا يتعامل مع الأقطاب الكهربائية باعتبارها وحدات بكسل يمكن جمعها ببساطة لتكوين صورة، إذ تتفاعل الاستجابات العصبية وتتغير بمرور الوقت.
وأضاف أن الطرف الصناعي البصري الفعال يجب ألا يعتمد على إعدادات ثابتة، بل ينبغي أن يتعلم كيفية استجابة دماغ كل شخص ويعدل إشاراته وفقاً لذلك.
هل اقترب المكفوفون من استعادة البصر؟
رغم النتائج الواعدة، لا تزال التقنية في مراحلها التجريبية، ولم تنجح حتى الآن في إنتاج رؤية كاملة أو صور واضحة للعالم المحيط، إذ اقتصرت التجربة على إحساسات ضوئية وأشكال بسيطة.
ويرى الباحثون أن دمج الذكاء الاصطناعي مع الزرعات الدماغية قد يفتح الطريق أمام أجهزة تتكيف مع النشاط العصبي لكل مستخدم، بدلاً من فرض نمط موحد للتحفيز على جميع المرضى.
وبذلك، قد لا يكون مستقبل "العين الإلكترونية" مجرد زرعة ترسل إشارات إلى الدماغ، بل نظاماً ذكياً يتعلم منه باستمرار، ويطور طريقة عمله وفقاً لاستجابته الفردية.
