زندگی جاودانه از دیدگاه دانشمندان علوم اعصاب!

به گزارش مجله خبری نگار/ایسکانیوز؛ زندگی طولانی یکی از رویا‌های انسان است، حتی به این بها باشد که جسمی نداشته باشد و مغزش درون یک لپ‌تاپ آپلود شود. این مفهوم شاید کمی ترسناک به نظر برسد، اما موضوعی است که دانشمندان با علاقه و جدیت بسیاری روی آن تحقیق می‌کنند و آن را به عنوان راهی برای ایجاد یک کپی از مغز، انتقال ذهن و آگاهی خود به یک کامپیوتر در نظر می‌گیرند. در این شرایط شخص به صورت دیجیتال زندگی خواهد کرد؛ شاید برای همیشه. در واقع این فرد از خودش آگاهی خواهد داشت، خاطراتش را حفظ خواهد کرد و همچنان احساس خواهد کرد که خودش است؛ اما بدنی ندارد.

در آن محیط شبیه‌سازی شده، می‌توانید هر کاری را که در زندگی واقعی انجام می‌دهید انجام دهید - غذا خوردن، رانندگی، ورزش. همچنین می‌توانید کار‌هایی را که در دنیای واقعی غیرممکن است، مانند راه رفتن از دیوارها، پرواز مانند یک پرنده یا سفر به سیارات دیگر انجام دهید. تنها محدودیت، چیزی است که علم می‌تواند به طور واقع‌بینانه شبیه‌سازی کند.

محققان معتقدند که از نظر تئوری، آپلود ذهن باید ممکن باشد. با این حال، ممکن است تعجب کنید که چگونه می‌تواند اتفاق بیفتد. از این گذشته، محققان به سختی شروع به درک مغز کرده‌اند.

با این حال، علم سابقه تبدیل احتمالات نظری به واقعیت را دارد. فقط به این دلیل که اگر یک مفهوم به طرز وحشتناکی و غیرقابل تصوری دشوار به نظر می‌رسد، به معنای غیرممکن بودن آن نیست. در نظر بگیرید که علم، بشر را به ماه برد، ژنوم انسان را توالی‌یابی کرد و آبله را ریشه‌کن کرد. این موارد نیز زمانی بعید به نظر می‌رسیدند.

زندگی در یک لپ‌تاپ

مغز اغلب به عنوان پیچیده‌ترین شیء در جهان شناخته شده در نظر گرفته می‌شود. تکثیر تمام آن پیچیدگی فوق‌العاده دشوار خواهد بود.

مغز آپلود شده به همان ورودی‌هایی نیاز دارد که همیشه داشته است. به عبارت دیگر، دنیای خارج باید در دسترس آن باشد. حتی اگر درون یک کامپیوتر محصور باشید، هنوز به شبیه‌سازی حواس خود نیاز دارید، بازتولیدی از توانایی دیدن، شنیدن، بوییدن، لمس کردن، احساس کردن - و همچنین حرکت کردن، پلک زدن، تشخیص ضربان قلب، تنظیم ریتم شبانه‌روزی و انجام هزاران کار دیگر.

اما چرا اینطور است؟ آیا نمی‌توانید فقط در یک حباب ذهنی خالص، درون کامپیوتر بدون ورودی حسی، وجود داشته باشید؟ محروم کردن افراد از حواسشان، مانند قرار دادن آنها در تاریکی مطلق یا در اتاقی بدون صدا، به عنوان محرومیت حسی شناخته می‌شود و نوعی شکنجه محسوب می‌شود. افرادی که در حس کردن سیگنال‌های بدنی خود - تشنگی، گرسنگی، درد، خارش - مشکل دارند، اغلب دچار مشکلات سلامت روان هستند.

به همین دلیل است که برای اینکه آپلود ذهن کار کند، شبیه‌سازی حواس شما و محیط دیجیتالی که در آن هستید باید فوق‌العاده دقیق باشد. حتی تحریف‌های جزئی نیز می‌توانند عواقب روانی جدی داشته باشند.

در حال حاضر، محققان قدرت محاسباتی و حتی دانش علمی کمتری برای انجام چنین شبیه‌سازی‌هایی دارند.

اسکن میلیارد‌ها نورون سر سوزن

اولین کار برای آپلود موفق ذهن، اسکن و سپس نقشه‌برداری از ساختار کامل سه‌بعدی مغز انسان است. این کار به چیزی معادل یک دستگاه MRI فوق‌العاده پیچیده نیاز دارد که بتواند مغز را به روشی پیشرفته با جزئیات نشان دهد. در حال حاضر، دانشمندان تنها در مراحل بسیار اولیه نقشه‌برداری مغز هستند - که شامل کل مغز یک مگس و بخش‌های کوچکی از مغز یک موش می‌شود.

در عرض چند دهه، ممکن است یک نقشه کامل از مغز انسان امکان‌پذیر باشد. با این حال، حتی ثبت هویت تمام ۸۶ میلیارد نورون، که همگی از یک سر سوزن کوچک‌تر هستند، به علاوه تریلیون‌ها اتصال آنها، هنوز کافی نیست. آپلود این اطلاعات به تنهایی در یک کامپیوتر کار زیادی انجام نمی‌دهد. به این دلیل است که هر نورون دائماً عملکرد خود را تنظیم می‌کند و این نیز باید مدل‌سازی شود.

دانستن اینکه محققان برای کار کردن مغز شبیه‌سازی شده باید به چند سطح پایین‌تر بروند، دشوار است. آیا توقف در سطح مولکولی کافی است؟ در حال حاضر، هیچ کس نمی‌داند.

۲۰۴۵؟ ۲۱۴۵؟ یا دیرتر؟

دانستن نحوه محاسبه مغز ممکن است یک میانبر ایجاد کند. این به محققان اجازه می‌دهد فقط بخش‌های اساسی مغز و نه همه ویژگی‌های بیولوژیکی را شبیه‌سازی کنند. ساخت یک ماشین جدید با دانستن نحوه کار یک ماشین، در مقایسه با تلاش برای اسکن و کپی کردن یک ماشین موجود بدون هیچ گونه آگاهی از عملکرد داخلی آن، آسان‌تر است.

با این حال، این رویکرد مستلزم آن است که دانشمندان بفهمند مغز چگونه افکار را ایجاد می‌کند - چگونه مجموعه‌ای از هزاران تا میلیون‌ها نورون برای انجام محاسباتی که ذهن انسان را زنده می‌کند، گرد هم می‌آیند. بیان اینکه چقدر از این فاصله داریم دشوار است.

راه دیگری هم وجود دارد: ۸۶ میلیارد نورون واقعی را یکی یکی با نورون‌های مصنوعی جایگزین کنید. این رویکرد، آپلود ذهن را بسیار آسان‌تر می‌کند. با این حال، در حال حاضر، دانشمندان نمی‌توانند حتی یک نورون واقعی را با یک نورون مصنوعی جایگزین کنند.

اما به خاطر داشته باشید که سرعت فناوری به صورت تصاعدی در حال افزایش است. منطقی است که انتظار پیشرفت‌های چشمگیری در قدرت محاسبات و هوش مصنوعی در دهه‌های آینده داشته باشیم.

یک چیز دیگر قطعی است: فرآیند آپلود ذهن مطمئناً مشکلی در یافتن بودجه نخواهد داشت. به نظر می‌رسد بسیاری از میلیاردر‌ها خوشحال هستند که بخش زیادی از پول خود را برای شانسی برای زندگی ابدی خرج می‌کنند.

اگرچه چالش‌ها عظیم و مسیر پیش رو نامشخص است، محققان معتقدند که روزی، آپلود ذهن به واقعیت تبدیل خواهد شد. خوش‌بینانه‌ترین پیش‌بینی‌ها، سال ۲۰۴۵، تنها ۲۰ سال دیگر را مشخص می‌کنند. برخی دیگر می‌گویند پایان این قرن.

اما به نظر محققان، هر دوی این پیش‌بینی‌ها احتمالاً بیش از حد خوش‌بینانه هستند. اگر آپلود ذهن در ۱۰۰ سال آینده عملی شود، شوکه خواهیم شد. اما ممکن است در سال ۲۰۰ اتفاق بیفتد - به این معنی که اولین فردی که تا ابد زنده خواهد ماند، می‌تواند در طول زندگی شما متولد شود.

چرا درک مغز انسان اینقدر دشوار است؟

بسیاری از زمینه‌های علمی پیچیده هستند و البته هر چیزی که تحت بررسی علمی فعال باشد، به طور کامل درک نمی‌شود. اما مغز متفاوت به نظر می‌رسد. فوق‌العاده پیچیده. فوق‌العاده مرموز.

«استیون اسمیت»، دانشمند علوم اعصاب موسسه آلن، می‌گوید: یک الکترون پیچیده است. اما وقتی صحبت از مغز می‌شود، این جمله ساده طنین کاملاً جدیدی پیدا می‌کند. به اندازه کافی پیچیده هست که به نحوی تمام غنای تجربه انسانی را آنطور که می‌شناسیم توضیح دهد: تمام احساسات ما، تمام تجربیات ذهنی ما، تمام تاریخ بشر، هنر بشر، علوم انسانی. جنگ‌ها، عشق، حرص و طمع. مغز ریشه همه این چیز‌ها است. آیا فکر کردن به اینکه یک ماشین ساده و قابل فهم می‌تواند همه این چیز‌ها را توضیح دهد، جذاب است؟ من اینطور فکر نمی‌کنم.

گفتنی است که موسسه آلن واقع در سیاتل، واشنگتن است که بر تحقیقات علوم زیستی تمرکز دارد. این موسسه که در سال ۲۰۰۳ تأسیس شد، به تسریع درک چگونگی عملکرد مغز انسان اختصاص دارد. موسسه آلن با هدف تسریع تحقیقات مغز در حوزه‌های مختلف، داده‌ها و ابزار‌های رایگان را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد و با ۱۰۰ میلیون دلار سرمایه اولیه از سوی پل آلن، یکی از بنیانگذاران مایکروسافت و نیکوکار، در سال ۲۰۰۳ آغاز به کار کرد.

دانشمندان قرن‌هاست که می‌دانند مغز جایگاه تفکر انسان است، اما ما هنوز در مورد نحوه عملکرد آن در تاریکی هستیم. دلایل زیادی برای این موضوع وجود دارد.

موسسه آلن از چهار دانشمند علوم اعصاب خواسته است تا توضیح دهند که چرا هنوز مغز انسان را درک نمی‌کنیم و برای رسیدن به آنجا چه چیزی ممکن است لازم باشد.

مغز شما از نظر اعداد

بیایید با چند آمار شروع کنیم. مغز شما ۸۶ میلیارد نورون دارد، کم و بیش - به همان ترتیب تعداد ستاره‌های کهکشان راه شیری. اگر به سیناپس‌ها، ارتباطات بین نورون‌ها نگاه کنید، اعداد خیلی سریع فراتر از درک می‌شوند. تعداد سیناپس‌ها در مغز انسان تقریباً یک کوادریلیون یا ۱۰ به توان ۱۵ تخمین زده می‌شود؛ و هر سیناپس جداگانه شامل سوئیچ‌های مولکولی مختلفی است. اگر بخواهید مغز را از نظر یک سیستم الکتریکی در نظر بگیرید، یک سیناپس معادل یک ترانزیستور نیست - بیشتر شبیه هزار ترانزیستور خواهد بود.

برای پیچیده‌تر کردن موضوع، همه نورون‌ها یکسان خلق نشده‌اند. دانشمندان هنوز نمی‌دانند که ما چند نوع نورون داریم، اما احتمالاً صد‌ها نوع است. خود سیناپس‌ها نیز یکسان نیستند؛ و این حتی شامل تمام سلول‌های دیگر مغز ما نمی‌شود. علاوه بر نورون‌ها، مغز ما حاوی رگ‌های خونی زیاد و دسته سومی از سلول‌های مغزی است که در مجموع به عنوان «گلیا» شناخته می‌شوند - که بسیاری از آنها حتی از نورون‌ها نیز کمتر شناخته شده‌اند.

دانشمندان در حال پیشرفت در تجزیه این اعداد به چیزی قابل فهم‌تر هستند. در سطح سلول‌های مغزی منفرد، تیم‌های تحقیقاتی در موسسه آلن و جا‌های دیگر در حال پیشرفت در دسته‌بندی سلول‌ها به دسته‌های مختلف، که به عنوان «انواع سلول» تعریف می‌شوند، و همچنین توانایی ثبت فعالیت الکتریکی نورون‌های زنده انسان با استفاده از تکنیک‌های خلاقانه جدید هستند.

بسیاری از دانشمندان علوم اعصاب، مغز موش آزمایشگاهی را مطالعه می‌کنند، تا حدی به این امید که اصول اساسی مغز پستانداران را که می‌تواند در مورد مغز ما نیز صدق کند، درک کنند. علوم اعصاب جوندگان سابقه طولانی دارد و در اینجا نیز تکنیک‌های جدید، دریچه بزرگ‌تری را به روی مغز موش می‌گشایند که به اندازه یک کامکوات است. برخی از این روش‌ها به محققان اجازه می‌دهد تا فعالیت صد‌ها تا هزاران نورون را در مغز موش کشف کنند.

دکتر «ساسکیا دی وریس»، دانشمند علوم اعصاب موسسه آلن، می‌گوید: مفهوم انواع سلول به عنوان چیزی که قابل کنترل است، نسبتاً جدید است. ما چیز‌های بیشتری در مورد اجزای تشکیل‌دهنده مغز و نحوه دسترسی به آنها آموخته‌ایم؛ و اکنون وارد چالش جدیدی شده‌ایم، و آن این است که به جای ثبت سلول‌های منفرد، اکنون صد‌ها تا هزاران سلول را به طور همزمان ثبت می‌کنیم. اما بسیاری از تکنیک‌های تحلیلی ما هنوز عقب مانده‌اند. ما ناگهان با مجموعه داده‌های بسیار بزرگی کار می‌کنیم که ممکن است برای کاوش و درک واقعی آنها به ریاضیات پیشرفته‌تری نیاز باشد.

ریشه‌های مغز

اسمیت و بسیاری از دانشمندان دیگر معتقدند که برای درک کامل مغز انسان، باید بفهمیم که از کجا آمده است. تکامل مغز انسان احتمالاً به اندازه نحوه عملکرد فعلی آن یک راز است و تیم‌های زیادی از دانشمندان از زوایای مختلف روی این مساله کار می‌کنند.

اما بیایید نگاهی حتی طولانی‌تر بیندازیم. اسمیت سیناپس، نقطه اتصال مستقیم بین ۲ نورون، را به عنوان یک رویداد کاتالیزوری در تکامل حیوانات چند سلولی پیچیده در نظر می‌گیرد. ما قبل از تکامل سیناپس‌ها چه کار می‌کردیم؟ موجودات زنده هنوز راه‌هایی برای ارسال سیگنال بین سلول‌های خود داشتند، با استفاده از انتشار مولکول‌های کوچک در فواصل نسبتاً بزرگ‌تر.

قبل از تکامل نورون و سیناپس، که تصور می‌شود بیش از ۶۰۰ میلیون سال پیش باشد، حیوانات هنوز نیاز داشتند محیط خود را حس کنند و به شرایط در حال تغییر واکنش نشان دهند، ۲ عملکرد اصلی که مغز ما اکنون هماهنگ می‌کند. آنها ممکن است رفتار خود را تغییر داده باشند تا غذای بیشتری پیدا کنند یا از موقعیت‌های خطرناک راحت‌تر از همسایگان خود فرار کنند.

مولکول‌هایی که این یادگیری اولیه را ممکن ساختند - مولکول‌هایی که از یک سلول به سلول‌های دیگر پخش می‌شوند - هنوز هم در مغز ما وجود دارند. آنها به عنوان نوروپپتید‌ها یا تعدیل‌کننده‌های عصبی شناخته می‌شوند و اگرچه تا حدودی به نفع سیناپس‌های قابل کنترل‌تر نادیده گرفته شده‌اند، اسمیت معتقد است که آنها می‌توانند سرنخ‌های مهمی در مورد نحوه عملکرد مغز ما داشته باشند.

او می‌گوید: صد‌ها عدد از این مولکول‌ها در مغز ما وجود دارد، صد‌ها گیرنده خاص برای این مولکول‌ها و شبکه‌های بسیار پیچیده‌ای که آنها را به هم متصل می‌کنند

مغز شما در مقایسه

در حالی که جنبش رو به رشدی در علوم اعصاب برای مطالعه مستقیم مغز انسان و نه (صرفاً) استنباط تفاوت مغز ما از مغز سایر پستانداران وجود دارد، فشاری نیز از سوی محققان دیگری وجود دارد که احساس می‌کنند علوم اعصاب می‌تواند بیش از حد انسان محور باشد.

«رابین کروک»، دانشیار دانشگاه ایالتی سانفرانسیسکو و محقق برجسته آلن، در سال ۲۰۲۱ مغز اختاپوس را مطالعه کرد و به طور خاص نحوه کنترل حرکت حیوان و نحوه درک درد توسط آن را مورد بررسی قرار داد. نگهداری اختاپوس‌ها، که متعلق به گروه بزرگ‌تری از حیوانات به نام سفالوپود‌ها هستند، در آزمایشگاه سخت‌تر است. از آنجا که سابقه طولانی در مطالعه جوندگان در علوم اعصاب و بسیاری از زمینه‌های دیگر زیست‌شناسی وجود دارد، ابزار‌ها و تکنیک‌های زیادی برای علوم اعصاب موش در دسترس است. دانشمندان حتی می‌توانند موش‌های اصلاح ژنتیکی شده‌ای را که شخص دیگری برای آنها می‌سازد، سفارش دهند. اما در مورد اختاپوس اینطور نیست.

کروک می‌گوید: ما به طور فزاینده‌ای درباره مغز بیشتر می‌دانیم، اما همیشه از طریق منشور این بخش‌های قابل کنترل و به خوبی مطالعه شده مغز و بخش‌هایی از قلمرو حیوانات. اگر به تنوع حیوانات نگاه کنید، بدیهی است که روش‌های بسیار بیشتری برای انتخاب و بهینه‌سازی مغز در طول تکامل وجود دارد.

اختاپوس - و مغز آن - جذاب است. به همان میزان که خود این حیوان با انسان متفاوت است، مغزش هم متفاوت است. اختاپوس‌ها حدود نیم میلیارد نورون دارند، بیش از پنج برابر موش آزمایشگاهی. اما برخلاف سیستم عصبی ما، بیش از نیمی از این نورون‌ها در بازو‌های اختاپوس قرار دارند. از این رو، این حیوانات کنترل خودمختار باورنکردنی بر اندام‌های خود دارند که از برخی جهات شبیه به نخاع خودمان است.

سرپایان قادر به رفتار‌های پیچیده و یادگیری هستند. دیده شده است که اختاپوس‌ها از تماشای دوستان خود یاد می‌گیرند، رفتار‌هایی مانند باز کردن شیشه‌ها برای برداشتن یک خوراکی، بازی با اسباب‌بازی‌ها، حتی خاموش کردن مکرر چراغ‌ها با شلیک جت‌های آب که سیستم الکتریکی آکواریوم را کوتاه می‌کند. ماهی مرکب، نوع دیگری از سرپایان، توانایی به تأخیر انداختن ارضای نیاز‌ها را نشان می‌دهد - مشابه آزمون معروف «مارشمالو» که همه کودکان انسان نمی‌توانند در آن قبول شوند.

تمام اینها به این معنی است که اگرچه ما مغز اختاپوس را بهتر از مغز خودمان درک نمی‌کنیم، کروک و دیگران که مغز‌های پیچیده غیرپستانداران را مطالعه می‌کنند، معتقدند که علوم اعصاب باید تعریف خود را از موضوعات مفید برای مطالعه گسترش دهد. درک مغز اختاپوس نه تنها به خودی خود جالب است، بلکه می‌تواند به ما در درک اصول کلی گسترده مغز‌های بزرگ و حیواناتی که می‌توانند رفتار‌های پیچیده را یاد بگیرند و به خاطر بسپارند - مانند ما - نیز کمک کند.

کروک می‌گوید: اگر هرگز فراتر از یک گروه از حیوانات را بررسی نکنید، دشوار است بدانید که آیا آنچه پیدا می‌کنید یک حقیقت اساسی در مورد ساختار مغز است یا عملکرد مغز. مغز‌هایی که در اختاپوس‌ها و انسان‌ها وجود دارند، آشکارا کاملاً متفاوت هستند؛ بنابراین اگر ما عملکرد‌های مداری مشابه، پایه‌های مولکولی مشابه و ساختار‌های آناتومیکی مشابه را پیدا کنیم که محاسبات مشابهی را برای تولید رفتار‌های مشابه انجام می‌دهند، فکر می‌کنم این موضوع چیز واقعاً جالبی در مورد محدودیت‌های مغز ما و نحوه شکل‌گیری مغز ما می‌گوید.

آیا مغز شما می‌تواند خودش را بفهمد؟

نزدیک به ۱۰۰ سال پیش، فیزیکدان «امرسون پوگ» جمله معروفی گفت: اگر مغز انسان آنقدر ساده بود که می‌توانستیم آن را بفهمیم، آنقدر ساده بودیم که نمی‌توانستیم. این نقل قول هوشمندانه‌ای است، اما در ظاهر، به نظر می‌رسد که به این معنی است که علوم اعصاب انسان یک تلاش بیهوده است. این بدان معنا نیست که این علم، یا علوم اعصاب، کاملاً بی‌معنی است.

اسمیت می‌گوید: مغز ما احتمالاً پیچیده‌تر از هر هوش انسانی است. اما شما همچنین باید این واقعیت را در نظر بگیرید که ما موجودات اجتماعی هستیم.

مانند اکثر دانشمندان دیگر، دانشمندان علوم اعصاب مدرن به تنهایی کار نمی‌کنند؛ و همچنین تحقیقات خود را در خلاء شروع نمی‌کنند. تمام آزمایش‌ها و داده‌های امروزی بر اساس تحقیقات و روش‌هایی ساخته شده‌اند که پیش از آنها آمده است.

چرا مغز را درک نمی‌کنیم؟

دکتر «کریستوف کخ»، دانشمند ارشد موسسه آلن، می‌گوید: ممکن است در حالی که در اصل می‌توانیم تا حدودی نحوه عملکرد مغز را درک کنیم، با توجه به پیچیدگی گسترده آن، هرگز به طور کامل آن را درک نکنیم. شاید معنای درک این موضوع، تغییر از نوع مدل کلاسیک درک علمی، مانند سیب نیوتن یا مارپیچ دوگانه DNA باشد. جزئیات مغز ممکن است بسیار فراتر از ظرفیت و توانایی انسان برای درک باشد، بنابراین ممکن است بیشتر و بیشتر نیاز داشته باشیم که به مدل‌های رایانه‌ای تکیه کنیم تا بدون اینکه بدانیم چرا آن پاسخ‌های خاص صحیح هستند، پاسخ‌های صحیحی به ما بدهند.