هوش مصنوعی چگونه به پیشرفت نوروتکنولوژی کمک می کند؟

فن آوری های عصبی براساس اصول سیستم عصبی انسان ساخته شده و از مغز انسان الگو گرفته شده اند. نوروتکنولوژی می تواند به محققان در درک عملکرد و اختلال عملکرد مغز و به پزشکان، در درمان اختلالات عصبی کمک کند. برخی برنامه های NeuroTech همچنین بر افزایش عملکرد شناختی، بهبود خواب و سلامت مغز برای طول عمر تمرکز دارند. درمجموع، پیشرفت در هوش مصنوعی و افزایش ادغام رایانه و زیست شناسی می تواند به بهبود سلامت مغز مردم سراسر جهان منجر شود.

 نوروتکنولوژی، یکی از امیدوارکننده ترین حوزه های فن آوری زیستی است که چشم انداز بی سابقه ای برای رشد هم از نظر فن آوری و هم صنعت دارد. برخی از زیرمجموعه های NeuroTech با پیاده سازی های علمی و محصولات موجود در بازار کاملا تثبیت شده اند. طی چند سال آینده، تعداد زیادی استارتاپ ها در مراحل اولیه به شرکت های بالغ تبدیل می شوند و محصولات جدید NeuroTech را به بازار عرضه می کنند.

• طی ۲۰ سال گذشته بیش از ۱۹ میلیارد دلار در شرکت های NeuroTech سرمایه گذاری شده است.
• بیش از ۲۰۰ شرکت NeuroTech در دنیا وجود دارند و بیشتر آن ها در ایالات متحده هستند. درایالات متحده ۱۲۱، در کانادا ۱۴، در سوئیس ۸، در اسرائیل ۷، و در فرانسه ۶ شرکت هستند.
• بیش از ۲۰۰ سرمایه گذار NeuroTech در دنیا وجود دارند و اکثرشان در ایالات متحده هستند. در آمریکا ۱۳۶ نفر، در ژاپن و انگلستان ۱۰ نفر، در کانادا ۷ نفر، و در چین و فرانسه ۶ نفر هستند.
• ارزش حق ثبت اختراع NeuroTech در سال ۲۰۱۵، ۲ میلیارد دلار آمریکا بوده است.

رابط مغز و رایانه

یکی از حوزه های NeuroTech که بسیاری از افراد با آن آشنا هستند، رابط مغز و رایانه (BCI) است. BCI سیگنال های مغز را دریافت کرده، آن ها را تحلیل می کند و به دستورهایی که به دستگاه های خروجی ارسال شده و اقدامات لازم را انجام می دهند، ترجمه می کند.

BCI می تواند به طور بالقوه به بازیابی عملکرد افراد مبتلا به اختلالات عصبی عضلانی مانند اسکلروز جانبی آمیوتروفیک، فاج مغزی، سکته مغزی، یا آسیب نخاعی کمک کند. حتی با پیشرفت این فن آوری، انسان ها قادر به کاشت پورت های USB در مغزشان و بارگذاری اطلاعات از طریق آن ها خواهند بود.

انتظار می رود که بازار جهانی BCI تا سال ۲۰۲۴ به ۱.۸ میلیارد دلار برسد.

تعدیل عصبی

تعدیل عصبی، تحریک مناطق خاصی از مغز است. انواع مختلفی از محرک های تعدیل عصبی وجود دارد که هر یک، خواص و کاربردهای مختلفی دارند.

درمان های تعدیل عصبی جایگزینی برای درمان های وابسته به دارو برای درمان بیماری های مزمن ارائه می دهند. این درمان ها معمولا هدفمندتر و کم هزینه تر هستند و نسبت به درمان های دارویی عوارض جانبی کمتری دارند. یکی از کاربردهای این فن آوری، درمان دردهای غیرقابل تحملی است که شامل تحریک سیستم عصبی نخاعی و محیطی در بخش های جداگانه مغز می شود. به طور مثال، بیش از ۱۵۰ هزار نفر در ایالات متحده کاشت مغزی درمانی انجام داده اند که عمدتا برای درمان بیماری پارکینسون است.

انتظار می رود که صنعت جهانی دستگاه تعدیل عصبی تا سال ۲۰۲۲ تا ۱۳.۳ میلیارد دلار رشد کند.

تحریک عمیق مغز

تحریک عمیق مغز برای درمان اختلالات حرکتی استفاده می شود. یک دستگاه پزشکی به نام محرک عصبی، تکانه های الکتریکی را از طریق الکترودهای کاشته شده به اهداف خاص در مغز برای درمان اختلالات حرکتی، از جمله بیماری پارکینسون، لرزش اساسی و دیستونی ارسال می کند.

 تحریک عمیق مغز همچنین در آزمایشات بالینی به عنوان یک درمان بالقوه برای درد مزمن مورد مطالعه قرار گرفته است.

تحریک نخاع

تحریک نخاع یک روش تعدیل عصبی است که برای درمان درد مزمن به کار می رود. این درمان شامل قرار دادن الکترودها در کنار ناحیه نخاعی خاصی است که گمان می رود منشا درد باشد.

تحریک نخاع، مشابه روشی که دستگاه ضربان ساز قلب ضربان قلب غیرطبیعی را تصحیح می کند، می تواند تعادل عصبی ای بر قرار کند که به کاهش درد کمک می کند.

تحریک عصب واگ

تحریک عصب واگ شامل انتقال تکانه های الکتریکی به عصب واگ می شود. عصب واگ می تواند عامل رابطه میان افسردگی، التهاب، سندروم متابولیک و بیماری قلبی باشد.

از تحریک عصب واگ گاهی برای درمان صرع و افسردگی استفاده می شود.

تحریک مغناطیسی مغز

تحریک مغناطیسی مغز از راه جمجمه یک روش تحریک غیرتهاجمی مغز است که از نیروهای القایی مغناطیسی که بر ناحیه خاصی از مغز متمرکز هستند استفاده می کند. برنامه های تشخیصی شامل ارزیابی تاثیر بیماری های مانند سکته، اسکلروز چندگانه، و سایر بیماری های عصبی بر روی مغز می شود.

کاربرد درمانی محرک های مغناطیسی مغز شامل درمان افسردگی حاد، میگرن، اختلال وسواس فکری عملی، اسکیزوفرنی و اختلال استرس پس از سانحه می شود.

 اندازه بازار جهانی تحریک مغناطیسی مغز در سال ۲۰۱۸، ۸۸۸۳.۴ میلیون تخمین زده شده است.

استفاده از هوش مصنوعی برای تشخیص نشانگر زیستی عصبی

یکی از عوامل محدودکننده در توسعه روش های پیشرفته NeuroTech، سرعت تشخیص و بازآفرینی سیگنال های عصبی دقیق توسط دانشمندان است. از آنجا که داده ای عصبی بسیار پیچیده هستند، توسعه روش های قوی تر برای تفسیر حجم عظیمی از داده های عصبی کلید کشف الگوهای سیگنالی است که می تواند به عنوان نشانگر زیستی استفاده شود.

ایده استفاده از هوش مصنوعی برای ایجاد بستری برای تشخیص نشانگرهای زیستی از داده های عصبی است. سپس رابط های عصبی با طول عمر بالا (ارتباطاتی که به رایانه ها امکان می دهند داده های عصبی را مستقیم از بدن بخوانند و بنویسند) می توانند با یک سیستم هوش عمیق آموزش دیده برای ارزیابی مستقیم نشانگرهای زیستی از داده های عصبی ترکیب شوند.

اگر سیستم عامل هوش مصنوعی قادر به درک “زبان” سیستم عصبی باشد، می توان از آن در آزمایش های حلقه بسته برای آزمایش درمان های تعدیل عصبی بر روی اهداف جدید استفاده کرد. این می تواند به توسعه درمان چندین بیماری مزمن سرعت ببخشد و همچنین یک گام بزرگ در راه دستیابی به کاربردهای بالینی هوش مصنوعی در بدن در دنیای واقعی باشد.

 این پیشرفت می تواند راهی جدید برای بررسی شرایط پزشکی و سرعت بخشیدن به تشخیص نشانگرهای زیستی عصبی بوده و مسیر را برای نسل جدیدی از اقدامات پزشکی عصبی مبتنی بر هوش مصنوعی مهیا کند.