در ششم جولای سال 2022، یک پزشک در مرکز پزشکی Mount Sinai West در نیویورک، ایمپلنتی به طول 1.5 اینچ متشکل از سیم و الکترود را به رگ خونی در مغز یک بیمار مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) متصل کرد. امید است این بیمار که توانایی حرکت و صحبت کردن را از دست داده است، با استفاده از این الکترود بتواند در وب گشت و گذار کند و به آسانی و تنها با فکر کردن، از طریق ایمیل و متن با دیگران ارتباط برقرار کند (دستگاه، افکار او را به دستورات ارسال شده به رایانه تبدیل میکند.)
شرکت سینکرون (Synchron)، که استارت‌آپ پشت این فناوری است، قبلاً دستگاه‌های خود را در 4 بیمار در استرالیا کار گذاشته است و آن‌ها هیچگونه عوارض جانبی را تجربه نکرده‌اند و قادر به انجام وظایفی مانند ارسال پیام‌های واتس‌اپ و خرید آنلاین بوده‌اند. اما این اولین اقدامی بود که این شرکت در ایالات متحده انجام داد و آن‌ها را از رقبای خود از جمله شرکت نورالینک (Neuralink) که متعلق به ایلان ماسک است، جلوتر قرار داد. دکتر شهرام مجیدی (جراح اینترونشنال عصبی) که عضو تیم جراحی است می‌گوید: «این جراحی به دلیل پیامدها و پتانسیل بسیار زیادی که داشت، خاص بود.”
شرکت سینکرون (Synchron) که در سال 2016 تأسیس شد، توجه افراد فعال در حوزه‌ی رابط‌های مغز و کامپیوتر (BCI) را به خود جلب کرد زیرا دستگاه آن‌ها که با نام استنترود (stentrode) شناخته می‌شود، می‌تواند بدون بریدن جمجمه شخص یا آسیب رساندن به بافت آن، به مغز ورود پیدا کند.
نحوه‌ی قرار دادن این الکترود به این صورت است که پزشک برشی در گردن بیمار ایجاد میکند و استنترود یا تراشه‌ی مغزی را از طریق یک کاتتر وارد رگ خونی‌ای میکند که در داخل قشر حرکتی مغز قرار دارد. با برداشتن کاتتر، استنترود که یک شبکه سیمی توخالی و استوانه‌ای است، باز می‌شود و شروع به جوش خوردن با لبه‌های بیرونی رگ میکند. به گفته‌ی دکتر مجیدی، این فرآیند بسیار شبیه به کاشت استنت کرونر است و تنها چند دقیقه طول می‌کشد.
پس از آن، استنترود از طریق یک سیم، به دستگاه محاسباتیِ کاشته شده در قفسه سینه بیمار متصل می‌شود. برای انجام این کار، جراح باید یک تونل برای سیم و یک محفظه برای دستگاه در زیر پوست بیمار ایجاد کند، دقیقاً مانند کاری که برای قرار دادن یک دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب انجام می‌شود.
استنترود سیگنال‌ها را زمانی که نورون‌ها در مغز برانگیخته می‌شوند، می‌خواند و دستگاه محاسباتی، آن سیگنال‌ها را تقویت کرده و از طریق بلوتوث به رایانه یا تلفن هوشمند ارسال میکند.
اگرچه این روش ممکن است برای برخی از افراد حالت استفراغ ایجاد کند، اما نسبت به فناوری پیشرفته فعلی، معروف به آرایه یوتا (the Utah array)، که پزشکان را ملزم میکند تا پوست سر را بریده و جمجمه را سوراخ کنند تا سوزن‌های سفت و سخت در مغز قرار دهند، خیلی کمتر تهاجمی است.
آرایه یوتا (the Utah array) به بیماران دارای معلولیت شدید اجازه می‌دهد تا کارهای قابل توجهی مانند فرمان دادن به بازوهای رباتیک برای آوردن یک فنجان آب را برای آن‌ها انجام دهند. اما بیماران معمولاً از این دستگاه‌ها فقط در بیمارستان و تحت نظارت استفاده می‌کنند و همچنین مغز تمایل به تشکیل زخم در اطراف آن را دارد و سیگنال‌های جمع‌آوری شده توسط وسایل الکترونیکی را در طول زمان تخریب میکند.
شرکت نورالینک (Neuralink) نیز روی ایجاد ایمپلنت بسیار کوچکتر و قدرتمندتری کار میکند که می‌تواند از طریق یک جراحی ساده به کمک یک ربات در مغز قرار گیرد. با این حال، همچنین نیاز به برداشتن تکه‌ای از جمجمه بیمار دارد و این شرکت هنوز مجوز آزمایش‌های انسانی را دریافت نکرده است.
ایالات متحده سیاست‌های محتاطانه‌تری در مورد این نوع روش‌ها نسبت به استرالیا دارد، و سال‌ها کار طول کشید تا شرکت سینکرون از سازمان غذا و دارو مجوز دریافت کند. بیمار آمریکایی اولین بیمار در یک آزمایش 6 نفره با هزینه 10 میلیون دلاری است که توسط مؤسسه ملی بهداشت و توسط داگلاس وبر (Douglas Weber)، استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه کارنگی ملون و دیوید پوترینو (David Putrino)، مدیر نوآوری توانبخشی در Mount Sinai هدایت می‌شود.
این فناوری در مراحل اولیه توسعه خود باقی می‌ماند و هدف این آزمایش بیشتر بر نحوه واکنش بدن انسان به ایمپلنت و وضوح سیگنال‌های مغزی است برای عملکردهایی که فرد می‌تواند با دستگاه انجام دهد.
استنترود (تراشه مغزی) که در قشر حرکتی مغز قرار می‌گیرد، از 16 الکترود برای نظارت بر فعالیت مغز و ثبت فعالیت نورون‌ها در هنگام فکر کردن فرد استفاده میکند. قدرت سیگنال با گذشت زمان بهبود می‌یابد، زیرا دستگاه عمیق‌تر به رگ خونی متصل می‌شود و به نورون‌ها نزدیک‌تر می‌شود. همچنین از یک نرم افزار برای تجزیه و تحلیل الگوهای داده‌های مغز و تطبیق آن‌ها با هدفی که فرد در تلاش برای دستیابی به آن است، استفاده می‌شود.
قدرت محاسباتی استنترود دارای محدودیت است و فعلا دستگاه نمی‌تواند جملاتِ کامل را ترجمه کند. در عوض، بیمار دارای ایمپلنت، حروف را یکی یکی از روی صفحه نمایش انتخاب میکند و این فناوری، آن افکار “بله یا نه” را به دستورات تبدیل میکند.
با این حال، پزشکان و محققان فکر می‌کنند که فناوری شرکت سینکرون (Synchron) می‌تواند به پیشرفت‌های بزرگی در شیوه زندگی روزمره افراد دارای ناتوانی شدید منجر شود. پوترینو (Putrino) می‌گوید: ”یکی از رازهای ناگفته فناوری‌های کاشت مغزی که در 2 دهه گذشته آزمایش شده‌اند این است که هرگز این دستگاه‌ها به طور واقعی و مستقل در خانه استفاده نشده‌اند. اما برخلاف افرادی که آرایه‌های یوتا دارند، بیماران استرالیایی دارای تراشه‌ی شرکت سینکرون (استنترود)، از این دستگاه‌ها در خانه‌های خود استفاده می‌کنند.
دکتر تام آکسلِی (Dr. Tom Oxley)، یکی از بنیانگذاران و مدیر اجرایی شرکت سینکرون، امیدوار است که در سال آینده 16 تراشه مغزی را کاشت کند، زیرا شرکت او به دنبال این است که از مطالعاتی چون NIH فراتر برود و بررسی آزمایشات توسط FDA را توسعه دهد. اگرچه بسیاری از ایمپلنت‌های اولیه به بیماران ALS داده می‌شود، اما تصور می‌شود که این فناوری باید برای افرادی که سکته مغزی و آسیب‌های نخاعی داشته‌اند یا مبتلا به مولتیپل اسکلروزیس (MS) و سایر بیماری‌ها هستند نیز مفید باشد.
دکتر تام آکسلِی، پزشکی با مدرک دکترا در علوم اعصاب است که در استرالیا بزرگ شده است و قبل از انتقال شرکت خود به بروکلین، این فناوری را در آنجا توسعه داد. او امیدوار است انجام اولین عمل در ایالات متحده نشان دهد که این عملی بسیار شبیه به جراحی‌های موجود در موارد استنت‌های قلبی و کاشت دستگاه تنظیم کننده ضربان قلب است که می‌تواند به طور منظم توسط هزاران پزشک انجام شود. او می‌گوید: “احساس می‌کنم که ما از این سد عبور کرده‌ایم و مردم نتایج آن را دریافت خواهد کرد.”
البته رویکرد غیرتهاجمی این شرکت دارای اشکالاتی نیز هست. از آنجایی که استنترود در رگ خونی قرار می‌گیرد، الکترودهای آن به اندازه ایمپلنت‌های ساخته شده توسط شرکت نورالینک به نورون‌ها نزدیک نیستند و سیگنال‌های آن را با وضوح کمتر دریافت میکند.
در ماه‌ها و سال‌های آینده، شرکت سینکرون قصد دارد اندازه دستگاه‌های خود را کوچکتر کرده و در عین حال قدرت محاسباتی آن‌ها را افزایش دهد. در صورت موفقیت آمیز بودن، این شرکت می‌تواند تراشه‌های مغزی متعددی را در قسمتهای مختلف مغز بیماران قرار دهد و به آن‌ها اجازه دهد تا عملکردهای بیشتری را انجام دهند. آکسلی انتظار دارد که فناوری او به تولید داده‌ها و بینش‌های جدید در مورد نحوه عملکرد مغز کمک کند و می‌تواند منجر به پیشرفت‌هایی در زمینه‌ی اختلالات از جمله مسائل مربوط به سلامت روان شود. او می‌گوید: “احساس می‌کنم که ما در آغاز یک رنسانس در مورد رمزگشایی مغز هستیم.”