Beyin okuma teknolojisinin yükselişi

İmplante cihazlar ve ticari başlık setleri geliştikçe, gerçek dünyadaki etkileri ne olacak?

San Francisco, Kaliforniya'daki bir laboratuvarda, Ann adında bir kadın devasa bir ekranın önünde oturmaktadır. Ekranda ona benzemek üzere yaratılmış bir avatar var. Bir beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) sayesinde, Ann konuşmayı düşündüğünde, avatar onun yerine konuşuyor- hem de kendi sesiyle.

2005 yılında geçirdiği beyin sapı felci Ann'i neredeyse tamamen felçli ve konuşamaz hale getirdi. Geçen yıl, San Francisco'daki California Üniversitesi'nden beyin cerrahı Edward Chang, Ann'in beyninin yüzeyine, bir zamanlar vücudunu, yüzünü ve gırtlağını kontrol eden bölgelerin üzerine 250'den fazla elektrottan oluşan bir ızgara yerleştirdi. Ann belirli kelimeleri konuştuğunu hayal ederken, araştırmacılar onun sinirsel aktivitesini kaydettiler. Daha sonra, makine öğrenimini kullanarak, her bir kelimeye ve Ann'in, eğer yapabilseydi, onları seslendirmek için kullanacağı yüz hareketlerine karşılık gelen aktivite modellerini belirlediler.

Sistem konuşmayı dakikada 78 kelimeyle metne dönüştürebiliyor: önceki BCI çabalarına göre büyük bir gelişme ve artık normal konuşma için ortalama kabul edilen dakikada 150 kelimeye yaklaşıyor1. Chang, iki yıl öncesiyle karşılaştırıldığında "gece ve gündüz gibi" diyor.

Ekip, avatarı Ann'in sesiyle konuşacak şekilde programlayarak, Ann'in düğününde yaptığı bir konuşmanın kaydını temel aldı. Chang, "Bu Ann için son derece duygusaldı çünkü neredeyse 20 yıldır ilk kez gerçekten konuştuğunu hissediyordu" diyor

Bu çalışma, 2023 yılında implante edilebilir BCI'larla ilgili heyecanı artıran birkaç çalışmadan biriydi. Bir başka çalışma2 da sinirsel aktiviteyi daha önce görülmemiş bir hızda metne çevirdi. Mayıs ayında ise bilim insanları, bisiklet kazasında felç olan bir adamın beyni ile omuriliği arasında dijital bir köprü oluşturduklarını bildirdi3. Bir BCI hareket etme niyetini deşifre etti ve bacaklarındaki sinirleri uyarmak için bir omurga implantını yönlendirerek yürümesini sağladı.

Chang, "Çok fazla enerji var ve bu çok heyecan verici," diyor. "Önümüzdeki beş yıl içinde gerçekten önemli bir eşiği geçeceğimizi düşünüyorum: ilkelerin kanıtlanmasından yeni tedavilere geçmek."

Bu alandaki şirketler de adımlar atıyor: Eylül ayında girişimci Elon Musk tarafından kurulan nöroteknoloji şirketi Neuralink, felçli insanları implante edilebilir BCI'nın ilk alıcıları olmak için gönüllü olmaya davet etti.

Ancak BCI'ları ticarileştirme arayışı henüz emekleme aşamasındadır. Şimdiye kadar sistemler bireylere göre uyarlandı, ancak ticarileştirme için ölçeklendirilebilen sağlam, güvenilir ve güvenli BCI'lar gerekecek. Brooklyn, New York'taki bir BCI şirketi olan Synchron'un CEO'su Tom Oxley, "BCI kullanan her hastanın evinde bir doktora mühendisi bulunduramazsınız" diyor.

İmplante edilebilir cihazlardaki gelişmelerin yanı sıra, giyilebilir beyin okuma cihazlarından oluşan paralel bir ticari ekosistem de büyümektedir. Bunlar, kullanıcıların beyin faaliyetlerini- implante cihazlardan çok daha düşük çözünürlükte- ölçerek potansiyel olarak zihinsel sağlığı, üretkenliği veya uykuyu geliştiriyor ya da insanların bilgisayarlarla etkileşim biçimini dönüştürüyor.

Bu gelişmeler birlikte nöroteknolojiyi yönlendirme ve düzenleme çabalarını hızlandırıyor. Örneğin bu ay, Birleşmiş Milletler'in kültür ve bilim örgütü UNESCO'ya üye devletler, bu teknolojinin kullanımına yönelik uluslararası kılavuzlar ve politika önerileri geliştirilip geliştirilmeyeceğini oylayacak.

İlerleme manşetlere çıktıkça, büyük iddialar da eksik olmuyor. San Francisco'daki tüketici hedefli biyoinformatik şirketi EMOTIV, ekibini "insan deneyiminin kod çözücüleri" olarak tanımlıyor. Musk 2020'de podcaster Joe Rogan'a Neuralink'in BCI'sının "prensipte beyinde yanlış olan neredeyse her şeyi düzeltebileceğini" söyledi.

Chang, "Daha fazla konuşmaya ihtiyacımız var" diyor ve ekliyor: "Abartıyı azaltmaya ve gerçekten ilgili olan şeylere odaklanmaya çalışmalıyız."

Beynin şifresini çözmek

İster implant ister başlık-set olsun, tüm beyin okuma teknolojileri aynı temel prensiplerle çalışır: konuşma veya dikkat gibi bir işlevle ilişkili sinirsel aktiviteyi- genellikle elektriksel aktivite- kaydederler; bu aktivitenin ne anlama geldiğini yorumlarlar ve harici bir cihazı kontrol etmek için kullanırlar veya sadece kullanıcıya bilgi olarak sunarlar.

İmplante BCI'lar, harici olanlara kıyasla bilgi açısından daha zengin beyin sinyallerini kaydeder. Ancak bu deneysel cihazların yalnızca potansiyel klinik faydaların, örneğin beyin hasarı veya enfeksiyon risklerinden daha ağır bastığı kişiler tarafından kullanılması amaçlanmaktadır. Sadece yaklaşık 50 kişi bu tür implantları uzun süreli olarak kullanmıştır.

Kafa derisine takılan çoğu cihaz, kafatasından geçen küçük elektrik alanlarını tespit etmek için elektroensefalografi (EEG) adı verilen yaygın bir yöntem kullanır ve beynin önemli hacimlerine yayılmış milyonlarca nöronun ortalama ateşlemesini yansıtır.

EEG, epilepsi ve uykuyu izlemek için klinik olarak ve bir dizi beyin fonksiyonunu incelemek için laboratuvarda rutin olarak kullanılmaktadır. Ticari çabalar, odaklanma, sakinlik, ajitasyon ve uyuşukluk gibi psikolojik durumları izlemek için EEG sinyallerini kullanmaya odaklanmaktadır.

Tüketiciyi hedefleyen şirketler henüz bir 'katil uygulama’- satışları büyük ölçüde artıracak kadar cazip bir uygulama- yaratamadı. Ancak implante edilebilir cihazlar için çekici bir uygulama açıktır: felçle yaşayan insanlara iletişimi veya özerkliği geri kazandırmaya yardımcı olmak.

İmplantların iyileştirilmesi

Çeşitli şirketler implante BCI'lar geliştirmekte ve ticarileştirmektedir. Kliniğe en yakın beş ABD şirketi bulunmaktadır: Neuralink; Synchron, Salt Lake City, Utah'ta Blackrock Neurotech; Austin, Texas'ta Paradromics ve Manhattan, New York'ta Precision Neuroscience. Çin de bu alana büyük yatırım yapmakta ve Avrupalı şirketler ortaya çıkmaktadır.

Blackrock Neurotech, Paradromics ve Neuralink, tek tek nöronlardan kayıt yapmak için beyin korteksine nüfuz eden elektrot sistemleri geliştirdi. Paradromics'in CEO'su Matt Angle, akademik araştırmaların ne kadar çok nörondan kayıt yapılırsa, düşüncelerin o kadar doğru ve hızlı bir şekilde deşifre edilebileceğini gösterdiğini söylüyor.

Blackrock Neurotech ve Paradromics'in arayüzleri yüzlerce sert, düz elektrottan oluşan ızgaralardır ve tek bir kişiye birden fazla dizi implante edilebilir. Blackrock Neurotech'in dizisi ilk kez 19 yıl önce bir kişiye uzun süreli olarak implante edildi4 ve o zamandan beri BCI araştırmalarının dayanak noktası oldu. Paradromics'in dizisi koyunlar üzerinde test edilmektedir.

Neuralink'in implantı -şimdiye kadar maymunlarda test edildi- çok sayıda uzun, esnek polimer iplikten oluşuyor. Bunlar çok sayıda kayıt bölgesi içeriyor ve sert elektrot dizilerine kıyasla korteksin daha derinlerine yerleştiriliyor.

Buna karşılık Synchron ve Precision Neuroscience, Chang'in çalışmasında olduğu gibi beynin yüzeyine yerleştirilen elektrotlar kullanıyor. Precision Neuroscience'ın kurucu ortağı Ben Rapoport, "Tüm felsefemiz, beyne zarar vermeyen elektrotların minimal invaziv olarak yerleştirilmesi etrafında şekilleniyor" diyor. Bu, elektrotların kolayca çıkarılabilmesini de içeriyor" diyor.

Synchron'un BCI'ı sadece 16 elektrot içeriyor ve daha fazla bant genişliği peşinde koşma eğilimine karşı çıkıyor. Stentrot olarak adlandırılan bu cihaz, kan damarı stenti ve elektrot dizisinin bir melezidir. Cihaz, beyin cerrahisi olmadan, kişinin hareket etme niyetini formüle eden bölge olan beynin motor korteksinin altında yer alan kan damarına oturana kadar şah damarından yukarı doğru itilerek implante edilir.

Stentrotun düşük bant genişliği düşünceleri çözemez, ancak kullanıcıların bir akıllı telefonu kontrol etmesini sağlar- potansiyel olarak dönüştürücü bir özerklik kazanımı5. Oxley, "Neyi optimize edeceğinizi seçmek zorundasınız" diyor.

Bu şirketler, aralarında erken aşama klinik faaliyetler için bir kovan oluşturuyor. Bu yıl, Neuralink'in cihazının insan deneylerine başlamasına izin verildi; Precision Neuroscience elektrotlarını ilk kez insanlarda test etti (beyin tümörlerini çıkarmak için yapılan operasyonlar sırasında 15 dakika boyunca kayıt yaptı). Ve beş şirket de ABD Gıda ve İlaç Dairesi'nden (FDA) klinik onaya giden hızlandırılmış bir yol olan çığır açan cihaz statüsü kazandı.

Synchron potansiyel olarak onay almaya çok yakın. Bu yıl, onuncu ve son gönüllü, şirketin ağır felçli kişilerin Synchron'un sistemini evde kullandığı ilk fizibilite çalışmalarına katıldı. Eylül ayında şirket, yeni implante edilmiş stentrode cihazı olan bir kişinin Synchron personelinden yardım almadan BCI'yı kurmak için yazılım talimatlarını takip etmesini sağlama hedefine ulaştı. Diğer dört şirket önümüzdeki yıllarda fizibilite denemelerine geçmeyi umuyor.

İngiltere'deki Oxford Üniversitesi'nde mühendis olan (Synchron'a danışmanlık yapan) Tim Denison, 20 yıldır nöroteknoloji alanında çalışıyor ve genellikle nöropsikiyatrik rahatsızlıkların tedavisi olarak beyin stimülasyonuna odaklanıyor. Denison, beyin okumadaki ilerlemelerin, cihazların hastalığın imzalarını veya iyileşme belirtilerini belirleyebilmesi halinde, terapötik stimülasyonun yönlendirilmesinde büyük bir fark yaratabileceğini söylüyor.

Ancak Denison'ın uzun deneyimi onu temkinli olmaya itiyor. Bazı durumlarda, "Çok büyük umutlarım vardı ve teknoloji gerçekleşmedi" diyor ve ekliyor: "Bu çok alçakgönüllü bir durum."

Cihazları güvenilir, uygulanabilir ve uygun fiyatlı hale getirmenin, başarıları için bilimsel ilerlemeler kadar önemli olduğunu vurguluyor. Denison, dünya çapında beyin cerrahlarının azlığı göz önüne alındığında, Neuralink'in yaptığı en önemli şeylerden birinin, cihazını cerrahi olarak implante eden bir robot yaratmak olduğunu söylüyor.

Tüketici odaklılık

İnvaziv olmayan tüketici beyin okuma başlık geliştiricileri farklı bir dizi engelle karşı karşıyadır. Mevcut ticari ekosistem birkaç küçük, nispeten köklü şirket, düzinelerce start-up ve büyük teknoloji şirketlerindeki çeşitli araştırma departmanlarından oluşmaktadır.

Kuzey Carolina, Durham'daki Duke Üniversitesi'nde bu alanda uzmanlaşmış bir hukuk akademisyeni olan Nita Farahany, tüketici nöroteknolojisinin üç büyük sınırlaması, aldıkları biçim, sundukları uygulamalar ve bunlardan elde edebileceğiniz sinyalin kalitesi olmuştur" diyor.

Kontrollü laboratuvar koşullarında bazı başarılara rağmen, EEG kullanıcıların düşüncelerini çözemez. Her ne kadar bazı ürünler- özellikle oyunlarda- harici teknolojiyi kontrol etmek için EEG kullansa da bu şu anda oldukça yavaş ve zahmetli bir süreçtir.

EEG, bir kişinin psikolojik durumu hakkında genel bir gösterge vermekte daha iyidir. Uyku veya odaklanmış çalışma gibi farklı durumlarda nöronal ateşleme, farklı frekanslarda salınım dalgaları halinde birleşme eğilimindedir. Örneğin uyku, yavaş delta dalgaları ile tanımlanır; gevşeme, ara teta dalgaları ile ilişkilidir ve dikkat daha hızlı alfa dalgaları ile tanımlanır.

Birçok uygulama, kullanıcıların beyin durumlarını değiştirmelerine yardımcı olmak için- bir tür arayüz aracılığıyla- bilinçli olarak farkında olmalarını sağlamayı amaçlamaktadır.

Birçok şirket, kullanıcıları daha derin meditatif durumlara yönlendirdiğini veya insanların daha odaklanmış ve daha üretken durumlara girmelerine yardımcı olduğunu söyledikleri kafa bantları, başlık setleri gibi EEG algılama ürünleri sunmaktadır. 2022 yılında Liverpool Futbol Kulübü, merkezi Potsdam'da bulunan Alman nöroteknoloji şirketi Neuro11'in, kulübün oyuncularının stresli durumlarda sakin ve odaklanmış durumlara ulaşmayı öğrenmelerine yardımcı olduğunu ve performanslarını artırdığını duyurdu- ancak araştırmacılar bu tür müdahalelerde büyük plasebo etkileri olabileceği konusunda uyarıyor.

Bazı ürünler, bir kişinin zihinsel durumunu değiştirme umuduyla beyin dalgalarını doğrudan manipüle etmeyi amaçlıyor. İngiltere'deki Newcastle Üniversitesi'nde nörobilimci olan Andrew Jackson, kullanıcının EEG'sini kaydeden bir algoritma kullanan ve gerçek zamanlı olarak beyin aktivitesini yönlendirerek rahatlama ya da odaklanma sağlamayı amaçlayan sentetik müzik üreten bir start-up şirketi olan Neudio'nun kurucu ortağıdır. Diğer şirketler de örneğin uyku kalitesini artırmak için benzer yaklaşımlar kullanıyor.

Ancak Farahany bu teknolojinin başka kullanımlar için de yaygınlaşacağından şüpheleniyor. "Bence nöral arayüzleri gerçekten yaygınlaştıracak olan şey, bunların mevcut çevresel cihazların yerini alması ve sanal gerçeklik ve artırılmış gerçeklikte kullanılmasıdır."

Farahany, Meta ve Apple gibi şirketlerin, örneğin göz izleme teknolojisini içeren başlık setlerini piyasaya sürdüğünü ve bunun daha etkileyici bilgisayar deneyimlerine doğru bir geçişin habercisi olduğunu söylüyor. Temmuz ayında Apple, Airpods adı verilen başlık setlerine EEG sensörleri yerleştirmek için patent aldı.

Tüketici cihazlarının kaydedebileceği EEG sinyallerinin kalitesi- özellikle de kullanıcı hareket halindeyken- ve bunun uygulamaları nasıl sınırlayacağı konusunda önemli sorular devam etmektedir. Ancak bu teknolojiler, kişisel bilgisayar deneyimlerini geliştirmenin yeni yollarından daha fazlası anlamına gelebilir. Bir kişinin beyin verilerinin- ve hatta zihinsel mahremiyetinin- metalaştırılıp metalaştırılmayacağına dair soruları gündeme getiriyorlar.

Satılık Sığınak

Beyin okuyan nöroteknolojiler hız kazandıkça, etik uzmanları ve düzenleyiciler bu cihazların ne gibi benzersiz riskler oluşturduğunu giderek daha fazla soruyor. "Beyin vücudun herhangi bir organı değildir; insan zihnini oluşturan organdır. Burası kimliğimizin sığınağı olmalıdır," diyor New York'taki Columbia Üniversitesi'nde nörobilimci olan Rafael Yuste. "Bunu korumanız gerekir, öylece girip beyin verilerini bankaya yatırmaya ve satmaya başlayamazsınız."

İmplante tıbbi teknoloji etik sorunlar yaratabilir. Örneğin, yapay zekâ (AI) yazılımının kullanıcıların beyin faaliyetlerini kararlara dönüştürmeye yardımcı olduğu göz önüne alındığında, kullanıcıların failliği ve suçluluğuna ilişkin sorular vardır. Ayrıca, implantlarının üreticisinin faaliyetlerini durdurması halinde insanlara ne olacağı da belirsizdir. Ancak genel görüş, mevcut tıbbi düzenlemelerin teknoloji geliştirme ve kullanımına büyük ölçüde rehberlik edebileceği yönündedir. Ancak Farahany, tüketici cihazları için mevcut düzenlemelerin endişe verici boşluklar bıraktığını söylüyor.

Farahany, Mart ayında piyasaya çıkan The Battle for Your Brain (Beyniniz İçin Savaş) adlı kitabında, Çin'de ABD'li yazılım şirketi BrainCo tarafından üretilen EEG setleri kullanılarak okul çocuklarının dikkatinin nasıl izlendiğini ve birçok ülkede bazı işverenlerin çalışanlarını nasıl izlediğini anlatıyor. Etik kurallar duruma göre değişmektedir: bu tür bir izleme uzun yol sürücülerinin ne zaman uykulu hale geldiğini fark etmek için değerli olabilir, ancak işverenler teknolojiyi çalışanların konsantrasyon seviyelerini denetlemek için kullanırsa daha da zorlaşır.

Eleştirmenler, EEG'nin bireylerin özel düşüncelerini ortaya çıkarma kabiliyeti hakkında ortaya atılan bazı iddiaların abartıldığını ve insanların çevrimiçi davranışlarından toplanan verilerin çok daha açıklayıcı olduğunu savunuyor. Ancak Yuste, açık davranışlar ile özel zihinsel faaliyetler arasında kesin bir çizgi çiziyor. Yapay zekâ çözümleme ve invazif olmayan donanımdaki hızlı gelişmelerin "zihinsel mahremiyetiniz için mücadeleyi çok daha acil hale getirdiğini" söylüyor.

Yuste ve Farahany, vatandaşları nöroteknolojilerin kötüye kullanımına karşı korumak için mevcut insan hakları anlaşmalarının güncellenmesi gerektiğini düşünüyor. Yuste, zihinsel mahremiyeti koruyacak, kişiliği değiştiren manipülasyonları önleyecek ve nöroteknolojinin arkasındaki algoritmalardaki önyargılara karşı koruma sağlayacak, nörorights olarak adlandırılan yeni bir hak sınıfını savunuyor.

Farahany daha geniş bir 'bilişsel özgürlük' hakkını savunmaktadır- hem nöroteknolojiden hem de insanların zihinlerini ve davranışlarını manipüle edebilecek bir dizi dijital teknolojiden korunma.

Çok sayıda kuruluş nöroteknolojinin nasıl düzenlenmesi gerektiğini araştırıyor. UNESCO, Ekonomik İş birliği ve Kalkınma Örgütü ve Birleşik Krallık Düzenleyici Ufuklar Konseyi 2019'dan bu yana birer tavsiye veya rapor yayınladı. Bu ay UNESCO'da yapılacak oylamada, kurumun nöroteknoloji yönetişimi için kapsamlı bir uluslararası çerçeve oluşturup oluşturmayacağına karar verilecek.

Ancak etikçiler nihayetinde ilkelerin yasalarda yer aldığını görmek istiyor. Çözümlerden biri uluslararası insan hakları anlaşmalarını değiştirmek; BM'nin insan hakları konseyi Ağustos ayında nöroteknolojiyi görüşmek üzere toplandı.

Şili şu anda sinir haklarını koruyan mevzuata sahip tek ülkedir. 2021 yılında, nöroteknolojinin sorunlu kullanımlarına karşı koruma sağlamak için anayasasını değiştirdi. Bu yıl, nöral hakları en çok savunan senatör olan Guido Girardi, EMOTIV'e, cihazlarından birini ithal edip kullandıktan sonra ülkenin nöral veri toplama ve kullanma kurallarını ihlal ettiği gerekçesiyle Şili Yüksek Mahkemesi'nde başarılı bir şekilde dava açtı.

Başka yerlerde Brezilya, Meksika, İspanya ve Avustralya hükümetleri nöroteknoloji için nasıl mevzuat oluşturabileceklerini tartışıyorlar.

Farahany, sosyal medya ve yapay zekayı düzenleme girişimlerinin aksine- ki bu girişimler ancak bu teknolojiler büyük ölçekte kullanılmaya başlandıktan sonra gerçekleşmiştir- nöroteknoloji hakkındaki konuşmaların, bu teknolojinin patlama noktasından önce gerçekleşiyor olmasından memnun. "Uluslararası alanda insanlar bu işi doğru ve etik bir şekilde yapmayı önemsiyor gibi görünüyor."

Kaynak: