Bilinçlerin İnterneti (Internet of Consciousness)

Beyinlerle ve bilgisayarlarla oluşturulmuş bir ağ düşünün. Bu ağ sayesinde istediğiniz bir belgeseli anında internet üzerinden izleyebiliyor, gördüğünüz rüyayı başka kişilere anlatma zahmetine katlanmadan aktarabiliyorsunuz. Belki böyle bir geleceğin şu an çok uzakta olduğunu düşünebilirsiniz. Ancak Beyin-Bilgisayar Arayüzü (BCI) ve Beyin-Beyin Arayüzü (BTBI) teknolojileri sayesinde bu geleceğe bir adım  daha yaklaşıyoruz!

Peki “Bilinçlerin İnterneti”ndeki “Bilinç” nedir? Bilincin zihinden farkı nedir? Neden “Zihinlerin İnterneti” değil de “Bilinçlerin İnterneti” ?

Bu yazıyı yazma sebebim olan benim kendi bilincim desem yanlış olmaz. Çünkü bilinç (consciousness) kendi içimizdeki zihinsel süreçlerin, algıların, düşüncelerin ve dışımızdaki nesnelerin, dünyanın farkında olma durumudur; şuurdur.(1) Tanımında kullanılan farkında olmanın önemli olduğunu ve konuyu anlamamızda kilit nokta olduğunu düşünüyorum.

Zihin (mind), bilinçten farklı olarak farkında olunan ya da olunmayan uyum sağlayabilen mental aktivitedir. Zihin; hisseden, algılayan, düşünen, isteyen ve nedensel olan içsel işlemler bütünüdür.(2)

Bu yüzden farkında olunan zihinsel işlemlerin interneti anlamına gelen “Bilinçlerin İnterneti” kavramını ortaya attım.

Sonuç olarak BCI üzerine okumuş olduğum onlarca makaleden sonra acaba gelecekte “Bilinçlerin İnterneti” mümkün olabilir mi diye düşündüm. Yaptığım araştırmalar sonucunda “Bilinçlerin İnterneti” terimini ilk kez ortaya atan kişinin kendim olduğuna karar verdim. “Internet of Mind” isimli kitabın yazarı Dr. Israel Carlos Lomovasky haricinde bu konu hakkında tanım geliştirmeye çalışan hiçkimseyi literatürde bulamadım. Belki de bunun sebeplerinden biri henüz yeni keşfedilen bir teknolojik alan olmasıdır. Sanal gerçeklik teknolojisi örneği olan “Metaverse” yani sanal evren yeni çıktığı günlerde de bu böyle olmuştu. İlgili firma piyasaya sürdükten sonra herkes bunu konuşmaya ve kendince anlamalar üretmeye çalışmıştı. Basitçe VR başlıklarla sanal dünyanın 3. boyutuna yapılan yolculuk diyebiliriz. Herkesin işinin, eğlencesinin ve arkadaşlarının orada olacak olması teknolojinin ne kadar gelişeceğini gösteriyor. Evinizden çıkmadan işe gidebildiğiniz, okula gitmeden öğrenebildiğiniz bir teknoloji. Ancak VR başlıkların sorunları herkesin ulaşabileceği kadar ucuz olmaması, uzun süreli kullanımlarda insanlarda baş ağrısı yapması ve sanal ortamda hareketlerimiz için büyük alan gerektirmesidir. Bundan dolayı birbirine bağlı beyin ve bilgisayarların daha az enerji ve alt yapı gerektirmesi sayesinde BCI sistemleri önem kazanıyor.

Günümüzde hızla gelişen teknoloji tıpta yeni ufuklar açmaya devam ediyor. Beyinde oluşan aktiviteleri anlamlı bir veriye dönüştürüp bilgisayara aktaran (dijitalizasyon) BCI sistemleri bu ufuklardan yalnızca biri. Hasta beyinlerin canlı olarak izlenmesinde, felçli hastaların yürümeyi yeniden öğrenmesinde çığır açan bir teknoloji.

Okurken karşılaşabileceğiniz bazı kısaltmalar ve anlamları:

SSVEP (Steady state visual evoked potential, Kararlı durum görsel uyarılmış potansiyel): Komut gönderen kişinin görsel olarak uyarımı ile kontrol sağlanır.

ICMS (Intra-cortical microelectrical stimuli, İntrakortikal mikroelektriksel uyarım): Doğrudan sinirlere temas ederek uyarım veren dolayısıyla yüksek doğruluk oranıyla çalışan sistemdir.

tFUS (Transcranial focused ultrasound, Transkraniyal odaklanmış ultrason): Beyinde spesifik bölgeleri yüksek hassasiyetle uyarabilen ultrason ile çalışan sistemdir.

ECoG (Electrocortigography, Elektrokortikografi): Epidural aralığa yerleştirlen elektrodlarıyla uyarımı sağlar.

TMS (Transcranial magnetic stimulation, Transkraniyal manyetik uyarım): Non-invazif olarak dışarıdan beyin hücrelerinin elektriksel uyarımını sağlar.

Kulağa biraz uçuk biraz korkunç gelse de bu teknoloji çeşitli alanlarda kullanılmaya ve geliştirilmeye devam ediliyor. Günümüzde de kullanım alanları giderek çoğalmakta. Bu çalışmaların tarihsel olarak gelişim süreci (Shih, Krusienski ve Wolpaw, 2012) şu şekilde:

1960’lı yıllarda maymunların motor korteksindeki nöronlar ile metal gösterge iğnesi hareket ettirilmiştir.

1973 yılında Vidal, nöronal sinyaller ile bilgisayarı beynin prostetik şekilde uzantısı olarak kullanmanın mümkün olup olmadığı ile ilgili yaptığı çalışma BCI için temel niteliğindedir.

1980 yılında Elbert, biofeedback seanslarıyla eğitilen insanların; televizyon ekranında hareket eden roketin dikey hareketlerini kontrol edebildiklerini göstermiştir.

1988 yılında Farwell ve Donchin, P300 ERP ile bilgisayar ekranında kişinin düşündüğü kelimelerin hecelerini göstermiştir.

2006 yılında yapılan bir çalışmada C3-C4 servikal yaralanma sonrası tam tetraplejisi olan bir hastanın primer motor korteksine mikroelektrot dizisi implante edildi. Bu elektrot dizisinden elde edilen sinyalleri kullanan bir BCI sistemi, hastanın simüle edilmiş e-postayı açma, prostetik eli açıp-kapama, robotik kolla ilkel hareketler yapma gibi fonksiyonları gerçekleştirmesini sağlamıştır. (Hochberg ve diğerleri, 2006)

 2011 yılında Krusienski ve Shih, beynin kortikal yüzeyinden elde edilen sinyalleri (electrocortigography [ECoG]) BCI sistemi ile çevirip bilgisayar ekranına kelime olarak yüksek doğruluk oranıyla yazdırmayı başarmıştır. (Shih ve Krusienski, 2011)

Beyin sinyalleriyle sanal olarak quadcopter BCI sistemiyle başarıyla uçuruldu. (Doud, Lucas, Pisansky ve He, 2011)

Bilinçlerin İnterneti (Internet of Consciousness)
Sanal ortamda EEG sinyalleriyle quadcopter uçurulabilen sistem. Quadcopteri hareket ettirmek için çeşitli kaslarınızı (örneğin resimdeki gibi sağ kolunuzu) hareket ettirdiğinizi düşünerek ekrandaki quadcopter hareket ettirilir. (Doud, Lucas, Pisansky ve He, 2011)

Sanal ortamda EEG sinyalleriyle quadcopter uçurulabilen sistem. Quadcopteri hareket ettirmek için çeşitli kaslarınızı (örneğin resimdeki gibi sağ kolunuzu) hareket ettirdiğinizi düşünerek ekrandaki quadcopter hareket ettirilir. (Doud, Lucas, Pisansky ve He, 2011)

Kollarla ileri geri, dil ve ayakla yukarı aşağı, ellerle sağa sola hareket ettirerek uçuruluyor. Doud, Lucas, Pisansky ve He, 2011

Kollarla ileri geri, dil ve ayakla yukarı aşağı, ellerle sağa sola hareket ettirerek uçuruluyor. (Doud, Lucas, Pisansky ve He, 2011)

İki sıçan arasında BBI ile davranışsal olarak anlamlı sensorimotor bilgiler aktarıldı. (Pais-Vieira, Lebedev, Kunicki, Wang ve Nicolelis, 2013)

Steady state visual evoked potential (kararlı durum görsel uyarılmış potansiyel: SSVEP) ve transcranial focused ultrasound (tFUS) kullanılarak anestezi uygulanan sıçanın beynine, insan beyninden hareket sinyali gönderilerek anestezi uygulanan farenin kuyruğu hareket ettirildi. (Yoo, Kim, Filandrianos, Taghados ve Park, 2013)

İnsan beyninden SSVEP ve BBI kullanılarak gönderilen hareket sinyalleri ile bir hamaböceği S şeklindeki yolu tamamladı. (Li ve Zhang, 2016)

Beyinden herhangi bir yolla elde edilen bilgi (EEG,ECoG,ICMS ile) bilgisayarın anlayacağı dile çevrilerek (dijitalizasyon) sinyaller işlenir. Çeşitli paternleri anlamlı veriye dönüştürerek kişinin etrafındaki uyumlu olan diğer cihazları kontrol etmesini sağlar. Bu cihazlardan gelen geribildirimle kişinin yaptığı eylemin stabilizasyonu sağlanır. (Shih, Krusienski ve Wolpaw, 2012)

Beyinden herhangi bir yolla elde edilen bilgi (EEG,ECoG,ICMS ile) bilgisayarın anlayacağı dile çevrilerek (dijitalizasyon) sinyaller işlenir. Çeşitli paternleri anlamlı veriye dönüştürerek kişinin etrafındaki uyumlu olan diğer cihazları kontrol etmesini sağlar. Bu cihazlardan gelen geribildirimle kişinin yaptığı eylemin stabilizasyonu sağlanır. (Shih, Krusienski ve Wolpaw, 2012)

Bağlı Beyinlerle Oyun Oynamak (BrainNET)

Yapılan bir çalışmada 3 kişinin SSVEP tabanlı BCI sistemi ile tetris benzeri oyun oynayabildikleri gösterilmiştir.

Araştırmada ekranın sağ ve sol tarafında bulunan LED ışıklar ile görsel stimülasyon sağlanmış olup EEG ile ‘Gönderici’ den gelen  bilgiler dönüştürülüp TMS ile ‘Alıcı’ nın oksipital korteksine 8 saniye arayla 1ms’lik 2 dalga uygulanmıştır.

2 Gönderici ve 1 Alıcı olarak düzenlenen deneyde blok alt zemine kadar gelene kadar 3 kişi kendi aralarında ‘BrainNet’ sistemiyle haberleşerek tetris benzeri oyunu %81,25 doğrulukla tamamlamıştır.

Soldaki ekranı sadece “Alıcı” görmektedir. 2 “Gönderici” sağdaki ekrana göre çevirmesi gereken yönü belirler. SSVEP teknolojisiyle döndürme işlemleri yapılır. Evet diyecekse ekranın solundaki LED ışığa odaklanır ve cursor sola hareket eder. Hayır diyecekse ekranın sağındaki LED ışığa odaklanır ve cursor sağa hareket eder. (Jiang ve diğerleri, 2019)

Soldaki ekranı sadece “Alıcı” görmektedir. 2 “Gönderici” sağdaki ekrana göre çevirmesi gereken yönü belirler. SSVEP teknolojisiyle döndürme işlemleri yapılır. Evet diyecekse ekranın solundaki LED ışığa odaklanır ve cursor sola hareket eder. Hayır diyecekse ekranın sağındaki LED ışığa odaklanır ve cursor sağa hareket eder. (Jiang ve diğerleri, 2019)

“Gönderici” olanların önceki ekranda “Alıcı” kişinin kutuyu çevirmesi gerekip gerekmediğini anladıktan sonra gelen bu ekranda evet ya da hayır olarak seçimini yapar. Sonrasında bu bilgi “Alıcı” kişiye TMS ile iletilir. (Jiang ve diğerleri, 2019)

“Gönderici” olanların önceki ekranda “Alıcı” kişinin kutuyu çevirmesi gerekip gerekmediğini anladıktan sonra gelen bu ekranda evet ya da hayır olarak seçimini yapar. Sonrasında bu bilgi “Alıcı” kişiye TMS ile iletilir. (Jiang ve diğerleri, 2019)

“Gönderici” kişiden bir “Döndürme” kararı iletmek için stimülasyon yoğunluğu ilk olarak 10 ardışık darbeden sonra fosfenler (göz kapalıyken fiziksel ya da elektriksel olarak görme merkezinin uyarılması sonucu açığa çıkan görme hissi, basitçe uzun süre parlak ışığa bakıp gözünüzü kapattığınızda hala ışığa benzer bir şey görmeye devam etmenizdir.) ortaya çıkana kadar %5’lik artışlarla yukarı doğru araştırmacılar tarafından ayarlandı. “Gönderici” kişiden gelen “Döndürme” kararını iletmek için stimülasyon yoğunluğu 10 ardışık darbe için hiçbir fosfen ortaya çıkmayana kadar %5’lik azalışla düşürüldü. “Alıcı” kişinin yaptığı işlemden sonra geri bildirimle “Gönderici” kişilerin ekranında değişiklik olur. Böylece “Alıcı” ve “Gönderici” kişiler kutuyu doğru boşluğa getirip tetristeki gibi bir satırı patlatmaya çalışırlar. (Jiang ve diğerleri, 2019)

“Gönderici” kişiden bir “Döndürme” kararı iletmek için stimülasyon yoğunluğu ilk olarak 10 ardışık darbeden sonra fosfenler (göz kapalıyken fiziksel ya da elektriksel olarak görme merkezinin uyarılması sonucu açığa çıkan görme hissi, basitçe uzun süre parlak ışığa bakıp gözünüzü kapattığınızda hala ışığa benzer bir şey görmeye devam etmenizdir.) ortaya çıkana kadar %5’lik artışlarla yukarı doğru araştırmacılar tarafından ayarlandı. “Gönderici” kişiden gelen “Döndürme” kararını iletmek için stimülasyon yoğunluğu 10 ardışık darbe için hiçbir fosfen ortaya çıkmayana kadar %5’lik azalışla düşürüldü. “Alıcı” kişinin yaptığı işlemden sonra geri bildirimle “Gönderici” kişilerin ekranında değişiklik olur. Böylece “Alıcı” ve “Gönderici” kişiler kutuyu doğru boşluğa getirip tetristeki gibi bir satırı patlatmaya çalışırlar. (Jiang ve diğerleri, 2019)

İnsanların Yeni Uzuvları: Robotik Kollar

Son yıllarda yapılan çalışmalarda felçli insanların kullanımına sunmak üzere birçok BCI tabanlı robotik kol geliştirilmiştir.

Robotik kolların yaygın hale gelmesi için non-invazif tekniklerle çalışan ve hastanın uyumunun kolay olacağı sistemler geliştirilmesi önemlidir.

2019 yılında yapılan bir çalışmada özel olarak geliştirilen sistem sayesinde EEG kaynak görüntüleme yoluyla sürekli olarak kullanıcı etkileşimini artırarak hem ‘beyin’ hem de ‘bilgisayar’ bileşenlerini verilen görevin yerine getirilmesi için uyumlu olarak çalışması sağlandı. (Edelman ve diğerleri, 2019)

Geleneksel ‘center-out-task’ yöntemine göre BCI kullanım öğrenim yüzdesi bu teknikle %60 artmıştır. Sürekli takip görevi (contunious pursuit:CP) ise geleneksel yönteme (discrete trial:DT) göre 5 kat daha gerçekçi olduğu saptanmıştır. CP, sürekli hareket eden hedefin motor hayal (motor imagination:MI) ile takip edilmesidir. DT, ortada sabit duran cursorun MI ile ekranın kenarlarında ortaya çıkan hedeflere yöneltilmesidir.

Kişinin öğrenmesi DT ve CP yöntemleriyle karşılaştırmalı olarak çapraz gruplarla yapılmış ve CP yöntemi ilk gün ve 8. günde DT ile karşılaştırıldığında öğrenmede daha etkili olduğu araştırmacılar tarafından bulunmuş. Kişiler CP görevini yaparken sensörlerle elektriksel kaynak görüntüleme (Electrical Source Imaging:ESI) üzerinden elde edilen veriler makine öğrenimiyle (Machine Learning) işlenerek bilgisayarın kişiye özel modelleme yapmasını ve gerçekçi robotik kol kullanımını sağlamıştır. (Edelman ve diğerleri, 2019)

Kişinin öğrenmesi DT ve CP yöntemleriyle karşılaştırmalı olarak çapraz gruplarla yapılmış ve CP yöntemi ilk gün ve 8. günde DT ile karşılaştırıldığında öğrenmede daha etkili olduğu araştırmacılar tarafından bulunmuş. Kişiler CP görevini yaparken sensörlerle elektriksel kaynak görüntüleme (Electrical Source Imaging:ESI) üzerinden elde edilen veriler makine öğrenimiyle (Machine Learning) işlenerek bilgisayarın kişiye özel modelleme yapmasını ve gerçekçi robotik kol kullanımını sağlamıştır. (Edelman ve diğerleri, 2019)

CP ve DT eğitimlerinden geçen kişiler gerçek robotik kolla hedefi takip etmeye çalışmışlardır. (Edelman ve diğerleri, 2019)

CP ve DT eğitimlerinden geçen kişiler gerçek robotik kolla hedefi takip etmeye çalışmışlardır. (Edelman ve diğerleri, 2019)

Çalışmaya katılan kişilerin eğitimin ilk günü (Naive Threshold:Zayıf Eşik) hedefe uzak kalımışlardır. 8 gün eğitim gördükten sonra (Experienced Threshold:Deneyimli Eşik) hedefe daha çok yaklaşmışlardır. (Edelman ve diğerleri, 2019)

Çalışmaya katılan kişilerin eğitimin ilk günü (Naive Threshold:Zayıf Eşik) hedefe uzak kalımışlardır. 8 gün eğitim gördükten sonra (Experienced Threshold:Deneyimli Eşik) hedefe daha çok yaklaşmışlardır. (Edelman ve diğerleri, 2019)

İnsanlar Hayvanları Kontrol Edebilir Mi?

2019 yılında insan tarafından kontrol edilen rat cyborg çalışması bu alandaki en büyük gelişmelerden biri olmuştur.

Çalışmada araştırmacılar tarafından bir canlının kontrolünü sağlamak için yüksek hızda geri bildirim yapabilen ve yüksek doğrulukta çalışan sistemler gerekli olduğu için SSVEP teknolojisi yerine ICMS tercih edildi.

Araştırmacılar ratın hareketlerini kontrol edebilmek için medial ön beyin demetine (MFB) 22 çift 65 mikron kalınlığında, aralıkları 0.5 mm olan nikrom (Ni-Cr direnç teli) elektrot yerleştirdi. Bu yerleştirilen elektrotlar ile sanal ödül sistemi ve ileri yönlü hareket sağlandı. Somatosensör kortekslerin whisker-barrel (SIBF) bölgesine her iki tarafa simetrik olarak yerleştirilen 23 çift elektrot ile dönme hareketlerini yapmasını sağladı.

Farenin bıyıklarının (whiskers) hareketleriyle trigeminal sinirin duyusal nöronları uyarılır. İlk sinapsını beyin sapında gulutamaterjik olarak yapar. Beyin sapındaki duyusal nöronlar duyu bilgisini ikinci glutamaterjik sinapsı yaparak talamusa iletir. Talamustan sonra primer somatosensöriyel barrel bölgesine uzanan talamokortikal nöronlar uyarılır. (Petersen, 2007)

Farenin bıyıklarının (whiskers) hareketleriyle trigeminal sinirin duyusal nöronları uyarılır. İlk sinapsını beyin sapında gulutamaterjik olarak yapar. Beyin sapındaki duyusal nöronlar duyu bilgisini ikinci glutamaterjik sinapsı yaparak talamusa iletir. Talamustan sonra primer somatosensöriyel barrel bölgesine uzanan talamokortikal nöronlar uyarılır. (Petersen, 2007)

Ratın hareket yönleri önceden belirlenmiş ve başka bir katılımcı tarafından EEG takılı kişiye sesli olarak söylenir. Motor niyet (motor intent) EEG ile kaydedilip sinyallerin çözümlendiği bilgisayara gönderilir. Bilgisayardan ratın arkasındaki devreye bilgiler kablosuz olarak gönderilir. ICMS ile somatosensöriyel kortex uyarılır. Rat harekete geçer ve kontrolcü tarafından kameradan ratın hareketleri izlenir. 8 kollu labirentte yapılan hareketler kaydedilir ve analizi yapılır.
(Zhang ve diğerleri, 2019)

Ratın hareket yönleri önceden belirlenmiş ve başka bir katılımcı tarafından EEG takılı kişiye sesli olarak söylenir. Motor niyet (motor intent) EEG ile kaydedilip sinyallerin çözümlendiği bilgisayara gönderilir. Bilgisayardan ratın arkasındaki devreye bilgiler kablosuz olarak gönderilir. ICMS ile somatosensöriyel kortex uyarılır. Rat harekete geçer ve kontrolcü tarafından kameradan ratın hareketleri izlenir. 8 kollu labirentte yapılan hareketler kaydedilir ve analizi yapılır.
(Zhang ve diğerleri, 2019)

Şekilde gördüğünüz labirentin fare tarafından tamamlanırken araştırmacılar tarafından çekilen videosu
Videoda izlemiş olduğunuz labirentin çizimsel gösterimi. Karmaşık labirentler oluşturularak ratın raslantısal olarak labirenti tamamlaması engellenir. Sadece yukarıdan görebilen kontrolcünün yapabileceği bir labirent modeli önemlidir. (Zhang ve diğerleri, 2019)

Videoda izlemiş olduğunuz labirentin çizimsel gösterimi. Karmaşık labirentler oluşturularak ratın raslantısal olarak labirenti tamamlaması engellenir. Sadece yukarıdan görebilen kontrolcünün yapabileceği bir labirent modeli önemlidir. (Zhang ve diğerleri, 2019)

Uzaktan Kontrol Edilen Hamamböceği

2016 yılında hamamböceği üzerinde yapılan labirent ve yönlendirme deneyleri başarıyla gösterilmiştir.

Çalışmada SSVEP tercih edilmiş olup hamamböceğinin antenlerine entegre edilen kablosuz devre sayesinde komutlar insandan hamaböceğine iletildi.

‘S’ şeklindeki yolu 3 hamamböceği üzerinde 6 farklı kişi tamamlamaya çalışmıştır.

Cyborg hamamböceğini kontrol etme düzeneği şekildeki gibidir. EEG ile elde edilen veriler kablosuz olarak hamamböceğine aktarılır. Geribildirim kamera ile sağlanır. (Li ve Zhang, 2016)

Cyborg hamamböceğini kontrol etme düzeneği şekildeki gibidir. EEG ile elde edilen veriler kablosuz olarak hamamböceğine aktarılır. Geribildirim kamera ile sağlanır. (Li ve Zhang, 2016)

Hamamböceklerinin hareketlerini sağlayan anten bölgesine gönderilen elektriksel stimülasyon duyusal bilgi olarak beyine (descending mechanosensory interneurons (DMIs)) iletilir. Beyine SSVEP tabanlı devre takılarak hamamböceğinin (cockroach) “S” şeklindeki yolu tamamlaması sağlanmıştır. Kontrol eden kişinin önündeki ekranda farklı frekanslarda yanıp sönen 3 tane beyaz kare bulunuyor. Bu karelere odaklanarak hamamböceği sağa, sola veya düz hareket ettirilebiliyor. Örneğin kişi 8.33 Hz frekansta yanıp sönen ışığa odaklandığında EEG ile elde edilen sinyaller hamamböceğine gönderiliyor ve hamamböceği sola hareket ediyor. Bu da SSVEP teknolojisinin temel çalışma mekanizmasını oluşturuyor. (Li ve Zhang, 2016)

Hamamböceklerinin hareketlerini sağlayan anten bölgesine gönderilen elektriksel stimülasyon duyusal bilgi olarak beyine (descending mechanosensory interneurons (DMIs)) iletilir. Beyine SSVEP tabanlı devre takılarak hamamböceğinin (cockroach) “S” şeklindeki yolu tamamlaması sağlanmıştır. Kontrol eden kişinin önündeki ekranda farklı frekanslarda yanıp sönen 3 tane beyaz kare bulunuyor. Bu karelere odaklanarak hamamböceği sağa, sola veya düz hareket ettirilebiliyor. Örneğin kişi 8.33 Hz frekansta yanıp sönen ışığa odaklandığında EEG ile elde edilen sinyaller hamamböceğine gönderiliyor ve hamamböceği sola hareket ediyor. Bu da SSVEP teknolojisinin temel çalışma mekanizmasını oluşturuyor. (Li ve Zhang, 2016)

3 farklı hamamböceğinin “S” şeklindeki yolu bitirme süreleri ve gittikleri güzergahlar şekildeki gibidir. Araştırmacılar sürelerin ve hareketlerin farklı olmasını, kontrolcülerin uzun süren seanslarda yorulabileceğiyle ve seans sırasında dikkatlerini uzun süre odaklamakta zorlanmalarıyla açıklıyor. (Li ve Zhang, 2016)

3 farklı hamamböceğinin “S” şeklindeki yolu bitirme süreleri ve gittikleri güzergahlar şekildeki gibidir. Araştırmacılar sürelerin ve hareketlerin farklı olmasını, kontrolcülerin uzun süren seanslarda yorulabileceğiyle ve seans sırasında dikkatlerini uzun süre odaklamakta zorlanmalarıyla açıklıyor. (Li ve Zhang, 2016)

Hayvanların Kontrolüyle İlgili Tartışma

Rat Cyborg çalışmasında (Zhang ve diğerleri, 2019) kontrol aşamasında sıçanların rastgele hareketleri olduğu gözlenmiştir. Ancak BBI çok kısa bir sürede geri dönüş sağladığı için bu tür hareketlerin önüne geçilmiştir. Motor yönelim ve göz kırpılması ile daha az enerji sarf ederek manipülatörlerin yorulması (fatigue), dikkatlerinin dağılması önlenmiştir. Genel performans bazı faktörlerden etkilense de yapılan deneylerde yüksek doğruluk oranları yakalanmıştır. ICMS sayesinde daha yüksek doğruluk oranları yakalanmıştır.

Hamamböceği Cyborg çalışmasında (Li ve Zhang, 2016) SSVEP teknolojisinin dezavantajları sebebiyle gecikmeler ve yanlış yönlendirmeler Rat Cyborg çalışmasına göre daha fazladır. Burada kullanılan hayvan farklı olsa da ICMS hızlı geribildirim oranlarıyla SSVEP teknolojisinin önüne geçmiştir.

Teknolojileri karşılaştırdığımıza göre sıra geldi etik boyuta. “Hayvanları kontrol etmek gerekli mi?” ve “Böyle bir teknoloji ne işimize yarayabilir?” gibi çeşitli sorular akla gelmektedir. Bu soruların cevapları bulundukça hayvanları BTBI ile kontrol etmek gelecekte daha yaygın kullanıma sunulabilir. Ancak hayvanlara implante edilirken acı ve eziyet minimum olmalıdır.

Hastalarda BCI Kullanımı

ALS (Amyotrophic Lateral Sclerosis), Tetraplegia (quadriplegia), Peripheral Paralysis (Locked-in Syndrome[LIS]), hastalarında gündelik yaşamlarını kolaylaştırmak amacıyla ECoG tabanlı BCI sistemleri kullanılmaktadır.

Geleneksel olarak ALS hastalarında göz hareketlerine dayanan kontrolde tam mobilite gerekli olduğu için geç dönem ALS hastalarında kullanımı uygun değildir. Geç dönem ALS hastalarında ise LIS gelişmekle birlikte yaşam kalitelerini artırmak için iletişim kurabilmelerini sağlayan sistemler önemlidir.

ALS hastalığı denilince akla ilk gelen isim Stephen Hawking, yıllarca bu sistemler sayesinde dış dünyayla iletişimini sürdürmüştür.

Etkileşimsel (İnternette gezinme, İletişim kurma)

Hastalar bu yöntemle bilgisayar ekranında imleci istedikleri şekilde hareket ettirip tıklayabiliyor(‘brain click’ fare tıklaması). İletişim kurmak için bilgisayar ekranına yazı yazabiliyorlar.

Fonksiyonel (Dış İskelet/Robotik Kollar/Tekerlekli Sandalyeler)

Epidural olarak implante edilen ECoG sistemi sayesinde hasta istediği şekilde yardımcı dış iskeleti, robotik kolu ve tekerlekli sandalyeyi hareket ettirebiliyor.

Beyinde uygulama yapılan çeşitli BCI sistemleri. EEG kafatası üstünden kayıt yaparken ECoG doğrudan cortex yüzeyinden kayıt alabiliyor. ICMS ile cortexin altından daha yüksek doğrulukta kayıt alınabiliyor ve elektronik parazit minimum seviyeye düşürülüyor. (Miller, Hermes ve Staff, 2020)

Beyinde uygulama yapılan çeşitli BCI sistemleri. EEG kafatası üstünden kayıt yaparken ECoG doğrudan cortex yüzeyinden kayıt alabiliyor. ICMS ile cortexin altından daha yüksek doğrulukta kayıt alınabiliyor ve elektronik parazit minimum seviyeye düşürülüyor. (Miller, Hermes ve Staff, 2020)

Tetraplejik bir hastanın tekerlekli sandalyeye entegreli BCI sistemi sayesinde bilgisayarı kullanıyor. Motor cortexine yerleştirilen ECoG bantı sayesinde alınan sinyaller kablosuz olarak ekrana aktarılıyor ve kişi ekrandaki noktayı hareket ettirebiliyor. (Miller, Hermes ve Staff, 2020)

Tetraplejik bir hastanın tekerlekli sandalyeye entegreli BCI sistemi sayesinde bilgisayarı kullanıyor. Motor cortexine yerleştirilen ECoG bantı sayesinde alınan sinyaller kablosuz olarak ekrana aktarılıyor ve kişi ekrandaki noktayı hareket ettirebiliyor. (Miller, Hermes ve Staff, 2020)

Derimizden Duyabilir Miyiz?

Çeşitli derecelerde işitme kaybı olan 15 kişi üzerinde yapılan bir çalışmada bileklik kullanılarak işitme kaybının yaşattığı eksiklik giderilmeye çalışıldı. Çeşitli frekanslarda yapılan titreşimlerle hasta eğitilerek bilekliği fonksiyonel olarak kullanması sağlandı. 3 bölümden oluşan deneyde ortalama %62 başarı oranıyla kelimeleri ve sesleri ayırt edebildiler. En yüksek başarı oranı %94 olarak belirlendi. Alıştırma yapıldıkça başarı yüzdesinin arttığı gözlendi. Gelecek araştırmalarda bileklikten gelen bilginin nasıl öğrenildiği araştırılması hedeflenmektedir. (Perrotta, Asgeirsdottir ve Eagleman, 2021)

Hastanın koluna taktığı bileklik şekildeki gibidir. Gündelik kullanımda insanların en sık algıladığı frekanslar 300Hz-7500Hz şeklinde olduğu için bileklik bu şekilde dizayn edilmiştir. (Perrotta, Asgeirsdottir ve Eagleman, 2021)

Hastanın koluna taktığı bileklik şekildeki gibidir. Gündelik kullanımda insanların en sık algıladığı frekanslar 300Hz-7500Hz şeklinde olduğu için bileklik bu şekilde dizayn edilmiştir. (Perrotta, Asgeirsdottir ve Eagleman, 2021)

Günlük hayataki sesleri tanımlama görevi. Ses dosyaları motor desenlere (patern) çevrilerek titreşim desenlerini gösteren diyagram. (Perrotta, Asgeirsdottir ve Eagleman, 2021)

Günlük hayataki sesleri tanımlama görevi. Ses dosyaları motor desenlere (patern) çevrilerek titreşim desenlerini gösteren diyagram. (Perrotta, Asgeirsdottir ve Eagleman, 2021)

Desen ayırt etme görevi. Benzer kelimelerin desenlerinin gösterimi. (Perrotta, Asgeirsdottir ve Eagleman, 2021)

Desen ayırt etme görevi. Benzer kelimelerin desenlerinin gösterimi. (Perrotta, Asgeirsdottir ve Eagleman, 2021)

İnsan Fare Arasında Fonksiyonel İletişim Kurmak

SSVEP tabanlı BCI kullanılarak yapılan bir çalışmada insandan gelen komut fareye iletilerek kuyruğunun hareket ettirilmesi sağlanmıştır.

tFUS farenin kafasının üstüne non-invazif olarak yerleştirilmiştir.

tFUS tabanlı CBI ile insandan gelen parmak kaldırma komutu fareye iletildiğinde kuyruğunu hareket ettirdiği gözlenmiştir.

Posterior Bregma’ya konumlandırılan tFUS sistemi ile %94 doğruluk oranı yakalanmıştır.

SSVEP ve tFUS sistemlerinin entegre olarak kullanılması şekildeki gibidir. Elde edilen EEG sinyalleri işlenerek tFUS sistemine iletilir ve ilgili bölgede stimülasyon yapılır. Farenin kuyruğu bu yöntemle kontrolcü tarafından hareket ettirilmiştir. (Yoo, Kim, Filandrianos, Taghados ve Park, 2013)

SSVEP ve tFUS sistemlerinin entegre olarak kullanılması şekildeki gibidir. Elde edilen EEG sinyalleri işlenerek tFUS sistemine iletilir ve ilgili bölgede stimülasyon yapılır. Farenin kuyruğu bu yöntemle kontrolcü tarafından hareket ettirilmiştir. (Yoo, Kim, Filandrianos, Taghados ve Park, 2013)

Kör İnsanlar Görebilir Mi?

Dış dünyayı görüntüleyen kameranın sinyalleri çeşitli bölgelere aktarılarak kör bir insanın görmesi sağlanabilir. Retinaya iletilen sinyallerle, optik sinire doğrudan stimülasyonla, Lateral geniculat Nucleus (LGN)’a elektrot yerleştirilmesiyle ve oksipital lobun korteksine elektrotun yerleştirilmesiyle görme kusurunun by-pass yapılması günümüzde bu teknolojilerle mümkündür. Yapılan çalışmalarda ilk kez aktive edilen cihazlarla kişilerin öncelikle ışığı algılayabildiği sonrasında kısa bir eğitimle basit görsel ve hareket görevlerini başarıyla tamamladıkları gösterilmiş. (Fernandez, 2018)

Dış dünyayı görüntüleyen kameranın sinyalleri çeşitli bölgelere aktarılarak kör bir insanın görmesi sağlanabilir. Retinaya iletilen sinyallerle, optik sinire doğrudan stimülasyonla, Lateral geniculat Nucleus (LGN)’a elektrot yerleştirilmesiyle ve oksipital lobun korteksine elektrotun yerleştirilmesiyle görme kusurunun by-pass yapılması günümüzde bu teknolojilerle mümkündür. Yapılan çalışmalarda ilk kez aktive edilen cihazlarla kişilerin öncelikle ışığı algılayabildiği sonrasında kısa bir eğitimle basit görsel ve hareket görevlerini başarıyla tamamladıkları gösterilmiş. (Fernandez, 2018)

Kör insanların kullanabileceği teknolojiler şekildeki gibidir. Gösrel ikame ve görsel iyileşme olarak ikiye ayrılan sistemlerdir. İnvazif implantlar görsel iyileşmeyi sağlayan sistemlerdendir. Bunlar Retinal ve Cortical olarak ikiye ayrılır. Duyusal İkame Cihazları (sensory substitution devices:SSD), Elektronik Seyahat Yardımcıları (electronic travel aids:ETA), Evrensel Tasarım (universal design:UD) (Ptito ve diğerleri, 2021)

Kör insanların kullanabileceği teknolojiler şekildeki gibidir. Gösrel ikame ve görsel iyileşme olarak ikiye ayrılan sistemlerdir. İnvazif implantlar görsel iyileşmeyi sağlayan sistemlerdendir. Bunlar Retinal ve Cortical olarak ikiye ayrılır. Duyusal İkame Cihazları (sensory substitution devices:SSD), Elektronik Seyahat Yardımcıları (electronic travel aids:ETA), Evrensel Tasarım (universal design:UD) (Ptito ve diğerleri, 2021)

Bilinçlerin İnterneti

Gelecekte Big-Data ile bilgi alış-verişi kullanılacağı için geleneksel teknoloji kullanımının sona ereceğini öngörüyorum.

Telefon, bilgisayar, televizyon kullanmak yerine doğrudan (beynimizden) bilgiye ulaştığımız bir teknoloji ile artık herkes her bilgiye ulaşabilecek.

Doğrudan bilinçlerimizle kurduğumuz iletişim sayesinde internetin (world wide web) sağlamış olduğu iletişimin artık bir üst seviyeye taşınacağını düşünüyorum.

Bunun getirdiği etik sorunlar hala tartışılmaktadır. Bu sebeple “Nöroetik ve Nörofelsefe” bu sorunları tartışmaktadır.

Toplum 5.0 (Society 5.0)

Toplum 5.0 gelecekte ulaşılması planlanan bir hedeftir.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ac/Society_5.0.jpg/640px-Society_5.0.jpg

Süper Akıllı Toplum (Super Smart Society) olarak da geçen Toplum 5.0 Big-Data, yapay zeka, makine öğrenimi, sanal gerçeklik (VR), arttırılmış gerçeklik (AR), mixed reality (MR) ve 5G teknolojilerinin yaygın olarak kullanıldığı bir toplumdur. Dünyanın her yerinde eşit şekilde olmasa da artık 5G ve yapay zeka hayatımızın bir parçası olmuş durumda. Bunun üzerine eklenecek olan BCI ve BTBI sistemleri ile Herşeyin İnterneti “Internet of Everything” kavramı tam anlamıyla gerçekleşecektir.

Nathan Copeland vs Neuralink’in Maymunu

Pittsburgh Üniversitesi’nin deneysel çalışmasına başvuran tetraplejik bir hasta olan Bay Nathan Copeland artık BCI sayesinde bilgisayarla etkileşim kurabiliyor.

Nathan Copeland bu süreç boyunca yaşadıklarını bu videoda anlatıyor.

Neuralink tarafından eğitilen maymun Pager eğitilerek ‘Mind Pong’ adı verilen oyunu oynayabiliyor.

Maymun Pager’ın eğitimler sonucunda gitgide daha hızlı ve daha doğru oynadığını görebilirsiniz.

İnsanlara Yeni Duyular Eklenebilir Mi?

BCI sistemleri sayesinde dünyayı algılarken kullandığımız 5 duyumuzu daha iyi kullanmak ve bu duyulara yenisini eklemek günümüzde mümkün olabileceğini analatan David Eagleman’ın Ted konuşmasını dinlemenizi tavsiye edebilirim.

İnsanlara yeni duyular eklenebilir mi?

Dünyada algıladığımız spektrumun genişletilebilmesi, insanların çeşitli engellerinin aşılabilmesi, nörodejeneratif hastalığı olanların daha yüksek yaşam kalitesinde yaşaması ve sağlıklı insanların beyinleri arasında bir ağ kurulabilmesi BCI ve BTBI sistemleri ile mümkündür.

Teknolojinin ve sinirbilimin eşsiz düetinin yakın gelecekte insanlığı bir üst seviyeye çıkaracağından ve insanlığın ufkunu genişleteceğinden emin olduğum kadar sizlerin de bu yazıyı okurken keyif aldığınızdan eminim. Gelecek yazılarımda görüşmek üzere, hoşçakalın.

Kaynakça

1 https://www.merriam-webster.com/dictionary/consciousness#synonyms

2 https://www.merriam-webster.com/dictionary/mind

Doud, A. J., Lucas, J. P., Pisansky, M. T. ve He, B. (2011). Continuous three-dimensional control of a virtual helicopter using a motor imagery based Brain-Computer interface. PLoS ONE, 6(10). doi:10.1371/journal.pone.0026322

Edelman, B. J., Meng, J., Suma, D., Zurn, C., Nagarajan, E., Baxter, B. S., … He, B. (2019). Noninvasive neuroimaging enhances continuous neural tracking for robotic device control. Science Robotics, 4(31). doi:10.1126/scirobotics.aaw6844

Fernandez, E. (2018). Development of visual Neuroprostheses: trends and challenges. Bioelectronic Medicine, 4(1), 1–8. doi:10.1186/s42234-018-0013-8

Hochberg, L. R., Serruya, M. D., Friehs, G. M., Mukand, J. A., Saleh, M., Caplan, A. H., … Donoghue, J. P. (2006). Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia. Nature, 442(7099), 164–171. doi:10.1038/nature04970

Jiang, L., Stocco, A., Losey, D. M., Abernethy, J. A., Prat, C. S. ve Rao, R. P. N. (2019). BrainNet: A Multi-Person Brain-to-Brain Interface for Direct Collaboration Between Brains. Scientific Reports, 9(1), 1–11. doi:10.1038/s41598-019-41895-7

Li, G. ve Zhang, D. (2016). Brain-computer interface controlled cyborg: Establishing a functional information transfer pathway from human brain to cockroach brain. PLoS ONE, 11(3), 1–17. doi:10.1371/journal.pone.0150667

Miller, K. J., Hermes, D. ve Staff, N. P. (2020). The current state of electrocorticography-based brain-computer interfaces. Neurosurgical Focus, 49(1), 1–8. doi:10.3171/2020.4.FOCUS20185

Pais-Vieira, M., Lebedev, M., Kunicki, C., Wang, J. ve Nicolelis, M. A. L. (2013). A brain-to-brain interface for real-time sharing of sensorimotor information. Scientific Reports, 3, 1–10. doi:10.1038/srep01319

Perrotta, M. V., Asgeirsdottir, T. ve Eagleman, D. M. (2021). Deciphering Sounds Through Patterns of Vibration on the Skin. Neuroscience, 458, 77–86. doi:10.1016/j.neuroscience.2021.01.008

Petersen, C. C. H. (2007). The functional organization of the barrel cortex. Neuron, 56(2), 339–355. doi:10.1016/j.neuron.2007.09.017

Ptito, M., Bleau, M., Djerourou, I., Paré, S., Schneider, F. C. ve Chebat, D. R. (2021). Brain-Machine Interfaces to Assist the Blind. Frontiers in Human Neuroscience, 15(February), 1–19. doi:10.3389/fnhum.2021.638887

Shih, J. J., Krusienski, D. J. ve Wolpaw, J. R. (2012). Brain-computer interfaces in medicine. Mayo Clinic Proceedings, 87(3), 268–279. doi:10.1016/j.mayocp.2011.12.008

Yoo, S. S., Kim, H., Filandrianos, E., Taghados, S. J. ve Park, S. (2013). Non-Invasive Brain-to-Brain Interface (BBI): Establishing Functional Links between Two Brains. PLoS ONE, 8(4), 2–9. doi:10.1371/journal.pone.0060410

Zhang, S., Yuan, S., Huang, L., Zheng, X., Wu, Z., Xu, K. ve Pan, G. (2019). Human Mind Control of Rat Cyborg’s Continuous Locomotion with Wireless Brain-to-Brain Interface. Scientific Reports, 9(1), 1–12. doi:10.1038/s41598-018-36885-0

Ali Deniz Çölgeçen

Sinirbilim, nöroteknoloji, nanobiyoteknoloji, 3D doku mühendisliği gibi çeşitli alanlarda araştırma yapan, makale okuyan ve proje geliştirmeye çalışan meraklı bir tıp öğrencisiyim. Ayrıca fizik, kimya, biyoloji, astronomi ve matematik alanlarıyla ilgili yeni gelişmeleri takip etmeye çalışan azimli bir araştırmacıyım. Daha önce fizik alanında çeşitli yarışmalara katılsam da sinirbilime olan ilgim daha eskiye dayandığı için tıpta ilerleme kararı aldım. Tıp alanında gelecek yıllarda multidisipliner olarak çalışmayı hedefleyen enerji dolu bir gencim.

8 thoughts on “Bilinçlerin İnterneti (Internet of Consciousness)

  • 15 Temmuz 2022 tarihinde, saat 13:04
    Permalink

    Ufuk açıcı, çok güzel bir yazı olmuş. Ellerine sağlık

    Yanıtla
    • 15 Temmuz 2022 tarihinde, saat 15:11
      Permalink

      Yazımı okuduğunuz ve yorumunuz için teşekkürler. Sonraki yazımda görüşmek üzere…

      Yanıtla
      • 15 Temmuz 2022 tarihinde, saat 18:31
        Permalink

        Hocam blogunu okudum gerçekten emek verip güzel bir yazı meydana getirmişsin okudukça aklıma hep black mirror geldi nedense onda da bir bölümün senaryosu buna benzer bir konuydu ayrıca David eagleman in konuşmasını koyman da iyi olmuş incognito kitabı da bu konuda bir referans tır şüphesiz bilinçlerin interneti tanımının özgünlüğü gerçekten çok yüksek ayrıca bir de neuralink in de aynı mentalitede olduğunu düşünüyorum en nihai amaçları senin belirttiğin şeyler Tekrardan eline sağlık

        Yanıtla
  • 15 Temmuz 2022 tarihinde, saat 14:30
    Permalink

    Yazıyı zevkle okudum. Cihazların birbiri ile olan iletişimi hızla ilerlerken insan-cihaz, insan-insan dijital iletişimi kaçınılmaz. Baş döndürücü gelişmeler hakkında güzel bir özet olmuş. Ufuk açıcı gelecek yazılarını bekliyorum.

    Yanıtla
    • 15 Temmuz 2022 tarihinde, saat 15:27
      Permalink

      Yorumunuz için teşekkürler. Gelecek 10 yıl içerisinde beyin bilgisayar arayüzü (BCI) sistemlerinin daha da yaygınlaşacağını hatta evlerimizde kullanmaya başlayacağımızı düşünüyorum. Gelecek yazılarımda görüşmek üzere…

      Yanıtla
    • 19 Temmuz 2022 tarihinde, saat 14:48
      Permalink

      Seçilen kaynaklar ve örnekler oldukça ilgi çekici. Emek dolu bir yazı olmuş, başarılarının devamını dilerim.

      Yanıtla
  • 15 Temmuz 2022 tarihinde, saat 18:34
    Permalink

    Hocam blogunu okudum gerçekten emek verip güzel bir yazı meydana getirmişsin okudukça aklıma hep black mirror geldi nedense onda da bir bölümün senaryosu buna benzer bir konuydu ayrıca David eagleman in konuşmasını koyman da iyi olmuş incognito kitabı da bu konuda bir referans tır şüphesiz bilinçlerin interneti tanımının özgünlüğü gerçekten çok yüksek ayrıca bir de neuralink in de aynı mentalitede olduğunu düşünüyorum en nihai amaçları senin belirttiğin şeyler Tekrardan eline sağlık

    Yanıtla
    • 18 Temmuz 2022 tarihinde, saat 00:41
      Permalink

      Bir hayli geniş bir anlatım ilginç bir yaklaşım hatta hiç olmayan özgün yeni bir bakış açısı. Bir çok kaynaktan taranan bilgiler cidden açık bir anlatım. Benim ilgimi çeken bir çok kısım oldu. Homo Deus: Yarının Kısa Bir Tarihi kitabında Yuval Noah Harari’nin şu sözlerinin anlamını da daha iyi anladım, sayende: “Diğer taraftan teknoloji, elimize bir menü tutuşturarak yiyebileceklerimizin sınırını belirleyen bir garson misali, sıklıkla dini tasavvurlarımızın sınırını ve kapsamını belirler. Yeni teknolojiler eski tanrıları öldürüp yenilerini yaratır. Bu yüzden tarım devriminin ilahları, avcı-toplayıcıların ruhlarından farklıdır. Fabrikada çalışan eller köylülerinkinden başka hayaller peşinde koşar. 21. yüzyılın devrim niteliği taşıyan teknolojileri, ortaçağ öğretilerini yeniden canlandırmak yerine benzeri görülmemiş yeni dini hareketler yaratacaktır Radikal İslamcılar, “Kurtuluş İslamda,” mantrasını tekrarlayabilirler; ancak çağın teknolojik gerçekliğiyle bağını kaybetmiş dinler, soruları bile anlama yetisini yitirmeye mahkumdur. Yapay zeka bilişsel işlerde pek çok insanın yerini alabilecek noktaya geldiğinde işgücüne ne olacak? Amaçsız ve işe yaramaz insanlardan oluşan devasa yeni sınıfın siyasi etkileri neler olacak? Nanoteknoloji ve rejeneratif tıp, seksen yaşını elli yaşına çevirmeyi başardığında ilişkiler aileler ya da emeklilik fonları nasıl etkilenecek? Biyoteknoloji bebekleri tasarlayabilmemizi sağladığında, zenginle fakir arasındaki uçurum hiç olmadığı kadar derinleştiğinde insan toplumu neye benzeyecek? Bu soruların yanıtlarını Kur’an’da, İncil’de veya Konfüçyüs’ün Seçmeler’inde bulmak imkansızdır çünkü antik Çin’de veya ortaçağda Ortadoğu’da bilgisayarın, genetik biliminin ya da nanoteknolojinin fikri bile söz konusu değildi.”

      Yanıtla

Ismini Vermek Istemeyen Izleyici için bir cevap yazın Cevabı iptal et

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.