Beyin implantları; teknolojik cihazları doğrudan biyolojik varlıklara entegre edebilmeyi amaçlayan, beyin korteksine bağlanan ve sinirsel sinyalleri elektronik sinyallere çevirerek dışarıya ileten elektronik cihazlardır. Çeşitli kazalar sonucu sinir sistemi hasar gören, felçli hastaları tedavi etmek, insanlara beyin-bilgisayar arayüzü ile yeni kabiliyetler kazandırmak gibi amaçlarla ortaya çıkmıştır.
Çalışma mantığı, konumu yaklaşık olarak bilinen nöronlara doğrudan bağlanarak üzerinden geçen sinyalleri okumak üzerine kuruludur. Hasta üzerinde kullanım amacına göre farklı nöronlara açık beyin ameliyatı ile bağlantı sağlanır. Bu nöronlar üzerinden geçen sinyaller okunarak “dekoder/çözücü” diyebileceğimiz bir çip aracılığı ile elektronik sinyallere çevrilir. Bu sinyaller dış ortama aktarılarak farklı cihazları kontrol etmek için girdi verisi olarak kullanılabilir.
Örneğin kolu kesilmiş bir insanın kolunu kontrol etmek için kullandığı nöronlardan alınan sinyaller, robotik bir kolu kontrol etmede kullanılarak bu engel büyük ölçüde tedavi edilebilir.
Beyine elektronik bir implant takma fikrinin ortaya çıkışı
Sinir sistemi üzerine çalışan bilim adamları 18. yüzyıldan itibaren sinir sisteminde iletilen sinyallerin elektrik sinyalleri gibi çalıştığını keşfettiler. İlk önce çeşitli deney hayvanları üzerinde, belirli sinir bölgelerine elektrik verilerek o bölgedeki kasların hareket ettirebildiğini gözlemlediler. 1870 yılında Eduard Hitzig ve Gustav Fritsch adında iki bilim adamı, bir köpeğin beyin korteksinde belirli bölgelere elektrik vererek o bölgenin yönettiği kasları hareket ettirmeyi başardılar. 1924 yılında Hans Berger ilk kez bir insan beyninin EEG (Elektroensefalografi) kaydını yaptı.
Nörobilim alanında ulaşılan bu tür dönüm noktaları, bahse konu yöntemlerin geliştirilerek sinir sistemine bağlı hastalıkların tedavi edebileceği düşüncesini doğurdu. Nitekim bu düşünce, zamanla boş bir hayal olmadığını gösterdi.
1980’li yıllarda bilim insanları maymunlar üzerinde yapılan deneylerde, beyindeki belirli bölgelerdeki sinyalleri kaydetmesi için bir implant kullanarak ve bu sinyalleri matematiksel bir şekilde işleyerek maymunun kaslarını ne şekilde hareket ettirmek istediğini hesaplayabileceklerini keşfettiler. Bu veriyle yine beyin tarafından kontrol edilen robotik protezler yapılabileceği fikri ortaya atıldı.
1996 yılında iki bilim adamı Phil Kennedy ve Roy Bakay, geliştirdikleri beyin implantını bir insan üzerinde denemek için Amerikan devletinden izin alabildiler. 52 yaşındaki felçli Vietnam gazisi Johnny Ray ilk denek olarak seçildi. Ray, sadece evet-hayır şeklinde cevap verebilmek için gözlerini kullanabiliyordu. Ray’in beynine implantın elektrotları yerleştirildi ve Ray’den elini hareket ettirdiğini hayal etmesi istenerek beyninde oluşan görüntü MR görüntüleme cihazı kullanılarak takip edildi. Beyninden okunan sinyaller çözümlendi ve implant bir bilgisayara bağlandı. Ray, elini hareket ettirdiğini düşünerek bilgisayarın imlecini hareket ettirebiliyor ve omuzunu silkerek fare tıklamasını yapabiliyordu. Bu şekilde yıllardır felçli olan Ray, ekran klavyesi ile konuşabilmeye başladı.
Beyin implantının tedavi edebileceği düşünülen hastalıklar
Sinir sistemine bağlı kas rahatsızlıkları, felç gibi hastalıkların tedavisi, bu implantların çıkışındaki ilk amaçtı. Nitekim yapılan ilk çalışmalar da felçli hastalara hareket veya konuşma becerisi kazandırmak üzerine yapıldı. İmplant üzerinden bilgisayara yapılan bağlantı ile bilgisayarın beyinle kontrolü sağlanarak ilk iletişim yetisi tekrar kazandırıldı.
Daha ileri düzey implantlarda, belirli kas grupları için üretilen sinyaller kullanılarak robotik protezlerin hareket ettirilebilmesi amaçlanıyor. Bu şekilde felçli veya uzuvları eksik insanlara tekrar hareket becerisi kazandırılabileceği belirtiliyor.
İletişim ve hareket becerisini yeniden kazandırmanın yanında beyin implantlarının olası çok büyük bir faydası daha bulunuyor: Mental hastalıkların tedavisi.
ABD ordusu tarafından finanse edilen iki araştırma grubu, yapay zeka kontrollü bir implantın geliştirilmesi üzerinde çalışıyor. İmplantın amacı, mental bozuklukları algılayıp bir şok ile beyni tekrar sağlıklı duruma döndürmeyi sağlayan bir algoritma ile mental bozuklukları tedavi etmek olarak belirtiliyor.
2017’nin sonunda bu çalışmayla ilgili yayınlanan bir yazıda, hâlihazırda epilepsi hastası olup epilepsi nöbetlerinin izlenmesi için beynine implant yerleştirilen insanlar ile deneylere başlandığı belirtiliyor. Deneylerde, beynin farklı duygusal anlarda oluşturduğu dalga örüntüleri kaydedilip çözümlenerek hangi duygu hâlinde nasıl sinyaller oluştuğu gözlemlendi. Yapay zeka kontrollü olacak çipin, depresyon gibi mental rahatsızlıkları anlık olarak algılayıp beyne şok vererek tedavi etmesi amaçlanıyor. Bu çalışmayla birlikte ABD ordusundaki askerlerin, mental rahatsızlıkları anlık olarak atlatıp görevlerine odaklanmalarını sağlamak amaçlanıyor.
İmplantın sağlıklı insanlara kazandırabileceği özellikler
Daha önce yapılan çalışmalarda da olduğu gibi, implantın düşünce anındaki sinyalleri okumasıyla bilgisayarın fare imlecini oynatabilmek mümkün. Bu şimdilik bir bilgisayar karşısında oturup ekrandaki nesnelerle etkileşime geçerek mümkün oluyor. Bu sistemin mobil cihazlara, giyilebilir teknoloji cihazlarına entegrasyonu ile günlük hayatı kolaylaştırabileceği belirtiliyor.
Düşünce yoluyla mesaj göndermek, elektronik cihazları ve akıllı ev sistemlerini tetiklemek gibi özellikler, implantın mevcut düzeyinde yazılımsal entegrasyonlar ile gerçekleştirilebilecek gelişmeler. Ancak implantların gelişimiyle birlikte beyinden sadece girdi verisi almakla yetinmeyip beyine veri yollamanın da mümkün olabileceği belirtiliyor. Bu kazanım gerçekleşirse insanlara düşünce yoluyla sözsüz iletişim kurmak, düşünce yoluyla Google araması yapmak, duyuların hassasiyetinde iyileştirme, kızılötesi ve morötesi ışınları görebilmek gibi devrimsel özellikler kazandırılabilmesi söz konusu.
Savunma alanında nasıl kullanılabilir
Yukarıda bahsettiğimiz, ABD Ordusunun askerlerdeki depresyonu tedavi için yaptığı çalışma beyin implantlarının savunma alanında kullanımının ilk örneği niteliğinde.
ABD Ordusu Savaş Kabiliyetlerini Geliştirme Komutanlığı (DEVCOM), 2019’da yayınladığı raporda beyin implantlarının 2030 yılında yaygın olmasını öngördüklerini belirtti. Beyin implantlarının da gelişimiyle birlikte sahada implant kullanan özel operatörler görülebileceği belirtildi. Bu operatörlerin beyin-bilgisayar arayüzü sayesinde sahadaki insansız hava ve kara araçlarını kontrol edebileceği belirtildi.
İmplantların mevcut teknolojik seviyesinde fare imlecini hareket ettirmek, tıklamak gibi basit tetiklemeleri, askeri ekipman üzerinde yaparak teçhizatı kullanmak mümkün. Örneğin implantın uzaktan kumandalı bir patlayıcının tetiklenmesi için sinyal yollama işleminde veya joystick ile kontrol edilen sistemlerin yönlendirilmesinde tıpkı fare imlecini hareket ettirmede olduğu gibi kullanılabileceği belirtiliyor.
Hatta ABD Savunma Bakanlığı Askeri AR-GE Ajansının (DARPA) yaptığı çalışmalarda bir hastanın beyninin implant vasıtasıyla bilgisayardaki bir uçuş simülatörüne bağlandığı ve uçağı beyniyle uçurabildiği belirtiliyor. İşin ilginç olan kısmı ise hasta, uçağı bir joystick ile kullandığını veya kontrol yüzeylerini hareket ettirdiğini düşünerek değil, yapmak istediği işlemi düşünerek uçuruyor. Yani uçağı kaldırmak istediğinde gaz verip daha sonrasında irtifa dümenini kontrol ettiğini düşünerek değil, uçağın kalkış yaptığını düşünerek kalkış yapıyor.
Burada kompleks ve aynı anda yapılması gereken birden fazla iş tek bir komut altında yazılımsal olarak toparlanıyor ve operatörün işi kolaylaştırılmış oluyor. Bu örneği savunma teknolojileri üzerinde düşündüğümüzde sahadaki İHA operatörlerine implant takıldığı takdirde, operasyonların hava gücünün düşünme yoluyla kontrol edilebileceğini söyleyebiliriz. Çiplerin ve nörolojinin gösterdiği gelişime bağlı olarak hedef tespit gibi geri bildirimleri de operatöre göndermek mümkün olabilir.
Olası tehlikeler
Çalışmaların ilk kez yapıldığı dönemlerde nöroloji henüz bugün ulaştığı seviyesinde değildi. Dolayısıyla veri toplamak için implant elektrotlarının bağlantı noktalarını seçmenin bir zorluğu vardı. Bunun yanında dönemin şartlarında malzeme biliminin de bugünkü kadar gelişmiş olmaması nedeniyle, beyne bağlantısı gerçekleştirilen elektrotların biyo-uyumluluğu yeterince iyi durumda değildi. Dolayısıyla o dönemin şartlarında beyne implant bağlama sürecinin bugüne kıyasla daha fazla hayati risk taşıdığını söyleyebiliriz.
Bugünün şartlarına baktığımızda ise nörolojinin ve malzeme biliminin geldiği noktada tıbbi komplikasyonların riskinin azaldığını görüyoruz. Bu sebeple sürecin beyin ameliyatı kısmının daha az tehlikeli olduğunu söylemek mümkün.
Tıbbi riskler arasında yer alan bazı durumlar şunlar:
- Beyin kanaması
- Enfeksiyon
- Baş ağrıları
- Mental ve duygusal rahatsızlıklar
- Yüzde ve uzuvlarda seğirme
- Denge kaybı
- Konuşma veya görme problemleri
Bunların yanında implantın bağlı olduğu çip ile ilgili arızaların sebep olabileceği sıkıntılar da mevcut. Yazılımsal ve elektronik arızaların, implant üzerinden kontrol edilen cihazlara yanlış veri yollanmasının da olumsuz sonuçlara sebep olabileceğini söylemek mümkün. Örneğin beyin implantı üzerinden kontrol edilen bir robotik protez kola arıza sebebi ile yanlış veri yollanması, kullanıcıya geri dönüşü olmayabilecek hasarlar verebilir. Burada devreye mühendislik tarafında alınacak önlemler giriyor. Çip üzerinde çalışacak yazılımın güvenlik algoritması, olağanın dışında bir veri üretildiğinde bunun kontrol aygıtlarına iletilmesini engelleyecek şekilde tasarlanabilir.
Etik ve ahlaki açıdan gelen tepkiler
Her ne kadar birçok sağlık sorununa çözüm olsa da bazı kesimlerin beyin implantlarına karşı etik açıdan endişeleri bulunmakta. Beyin bilgisayar arayüzünün, implantların da gelişimiyle birlikte insanlara birçok yeni yeti kazandırabileceği belirtiliyor. Örneğin beyinin görüntü verisini işlediği bölüme erişim ile insan gözünün gördüğü görüntüyle sanal bir bilgisayar arayüzünü bir araya getirmek mümkün hâle gelecek. Yunan asıllı Bilgisayar Bilimi Profesörü Michael Dertouzos, bu örnek özelinde “Kör bir insanın görmesini sağlamak için bunu yapmak mümkün ancak sağlıklı bir insanın beynini gereksizce buna zorlamak bedenimizin doğasının ihlalidir, tanrının dizaynına aykırıdır.” cümleleriyle hayatını implantsız sürdürebilecek insanların implant kullanmasına karşı çıkıyor.
Bunun yanında beyne giden sinyalleri çözümleyebilmemiz, vücudumuzun tam kontrolü anlamına geliyor. Yani vücudun çalışma biçimini, fizyolojik dengesini değiştirebilecek etkilere dışarıdan yollayacağımız bir komutla sebep olabiliriz. Organların çalışması, hormon salınımı gibi olaylar dışarıdan yönetilebilir hâle gelebilir.
Böylesine güçlü bir teknolojiden bahsederken bilim-kurgu içeriklerden yararlanmamak neredeyse imkansız. Türk yapımcı ve senarist Alper Çağlar, Börü 2039 isimli dizisindeki bir sahnede beyni implant vasıtasıyla bilgisayara bağlı olan insanları bekleyen tehlikeleri, dizide yapay zeka ve beyin implantları gibi teknolojilere karşı olan bir karakterin ağzından şu şekilde açıklıyor: “Bir nesile kalmaz, sentetik zevklerin kölesi olacağız. İnsanlar hayatlarını makinelerin kulu olarak geçirecek. Haz ve tembellik arayışımız sadece başlangıç.”
Çalışmaların son durumu ve deneyler
Son dönemde bu alan ile ilgili yapılan çalışmalardan bahsedecek olursak üzerinde uzunca duracağımız nokta: NeuraLink.
Elon Musk, nörolog olan birkaç ortağı ile birlikte 2016’da NeuraLink’i kurdu. Şirket 2 ürünün geliştirilmesi üzerine çalışmalara başladı. Bunlardan biri beyindeki sinyalleri bilgisayarın anlayacağı hâle getiren çip, N1 implantı. Diğeri ise N1 implantının elektrotlarını beyine bağlayacak olan ameliyat robotu.
N1 implantı, beyne elektrotlarla bağlanıyor, çip kulağın arkasında bir konuma yerleştiriliyor. Çip, kablosuz şekilde şarj edilebilen bir pile sahip ve yine kablosuz şekilde bilgisayarla bağlantı sağlayabiliyor. 64 iğne üzerinden beyne bağlanan ve her biri insan saç telinden 20 kat daha ince olan 1024 elektrot, NeuraLink’in geliştirdiği ameliyat robotu ile beyne bağlanıyor.
2020’de hayvan deneylerine başlayan NeuraLink, beynine çip takılan bir domuzun görüntülerini yayınladı. Yayınlanan görüntüde etrafta yürüyen bir domuzun kas hareketlerini, kaslarına giden sinirsel sinyallerin takip edilebildiği gözlemlenebiliyordu.
2021 yılına gelindiğinde ise NeuraLink, implantın ikinci adımına yani beyinden alınan veriyi işleyerek girdi verisi olarak kullanmaya geçti. Yayınlanan videonun ilk kısmında beynine N1 implantı yerleştirilen bir maymun, bilgisayar ekranındaki imleci belirtilen noktaya hareket ettirdiğinde muzlu süt ödülü kazandığı bir oyun oynuyor. İmleci hareket ettirmek için bir joystick kullanıyor. Beynine bağlı çip bluetooth üzerinden bilgisayara bağlanıyor ve joystick’i hareket ettirirken beyninden koluna giden sinyaller kaydediliyor. Bu sinyaller ile joystick’in hareket verisi bir arada işlenerek imleci hareket ettirmek için ne tür sinirsel sinyaller üretildiği tespit ediliyor.
Videonun ikinci kısmında ise ilk kısımda elde edilen veriler ile sanal bir joystick oluşturuluyor ve bilgisayarın gerçek joystick ile bağlantısı kesiliyor. Maymunun joystick kullanma alışkanlığı olduğu için ve kullandığı sıradaki beyin sinyallerini takip edebilmek için gerçek joystick’i kullanmasına müsade ediliyor. Ancak bu aşamada ekrandaki imlecin tüm hareketi NeuraLink N1 implantından alınan veri ile sağlanıyor.
2023 Mayıs’a gelindiğinde NeuraLink, insan deneyi için ilgili makamdan iznin alındığını duyurdu. NeuraLink’in ilk kullanıcısı Noland Arbaugh, 2024 Mart’ta yapılan yayında ve seminerde süreçten bahsetti. Eskiden yapamayıp şu an geri kazandığı özelliklere ve hayatının nasıl değiştiğine değindi. 29 yaşında olan Noland, 21 yaşında dalış yaparken geçirdiği bir kaza nedeniyle omuzlarından aşağısı felçli hâle geldi. Omuzdan aşağısında his veya hareket kabiliyeti bulunmuyordu.
21 Mart’ta NeuraLink X hesabı üzerinden yapılan yayında NeuraLink’ta görevli bir mühendis olan Bless ve Noland, NeuraLink implantının Noland’a kazandırdığı kabiliyetleri sergilediler. Noland, önünde duran bilgisayara bluetooth üzerinden bağlı NeuraLink ile bilgisayarın fare imlecini hareket ettirebiliyordu. Satranç oynamayı seven ve daha önce bir başkasının yardımı olmadan oynayamayan Noland, artık elini hareket ettirdiğini düşünerek fare imlecini hareket ettirebiliyor ve çevrimiçi şekilde satranç oynayabiliyordu. Hatta eskiden birisinin yardımıyla kısıtlı şekilde oynadığı Civilization VI oyununu, NeuraLink üzerinden rahatça oynayabiliyordu. Noland, NeuraLink’in kontrolüne tamamen sahip şekilde serbest bırakıldığı ilk gün 8 saat Civilization VI oynadığını dahi söyledi.
— Neuralink (@neuralink) March 20, 2024
Sonuç olarak çalışmalar hâlen 2000’li yılların başında olduğu gibi fare imleci hareket ettirmekten ibaret. Yazılım teknolojilerinin, implant teknolojilerinin ve sinir biliminin gelişiminden ötürü kontrol üzerinde hassasiyet ve doğruluk farkı olduğunu söyleyebiliriz. Ancak çalışmalar hâlen devam ediyor. Geçtiğimiz sene birinin yardımı olmadan bilgisayar kullanamayan Noland, bugün rahatça bilgisayar kullanabiliyor.
Twitter banned me because they thought I was a bot, @X and @elonmusk reinstated me because I am.
— Noland Arbaugh (@ModdedQuad) March 22, 2024
Bunun yanında bu sürecin geçmiş deneylerden farklı olarak laboratuvar deneylerinden ibaret kalmaması, NeuraLink adı altında üretilip felçli insanların tedavisinde kullanılacak bir ürün hâline gelmesi hedefleniyor. Çalışmalar devam ederek gelişecek ve sadece fare imleci hareket ettirmekle kalmayıp robotik protezleri hareket ettirmede kullanılabilecek. Dolayısıyla felçli veya uzuvları eksik insanlar fiziksel becerilerini yeniden kazanabilecekler.
Sonuç
Beyin implantları, mühendisler ve nörologların ortak bir çalışması olarak geçmişten bugüne çeşitli deneylere ilham kaynağı olmuştur. Çeşitli rahatsızlıklara çözüm olarak sunulmuş hatta sağlıklı insanlara insanüstü özellikler kazandırabileceği düşünülmüştür. Çalışmalar kimi zaman başarıyla kimi zaman başarısızlıkla sonuçlanmıştır. 19. yüzyıldan bu yana hem nörolojik alanda hem mühendislik alanında epey yol kaydedilmiştir. Şimdilik her ne kadar sadece bilgisayarları kontrol edebilecek durumda olsa da nöronlardan veri okumak kolaylaştıkça ve bu veriyi elektroniğe çeviren çipler ve yazılımlar iyileştikçe robotik kolları, bacakları kontrol etmek de mümkün hale gelecek. Bu şekilde felçli ve uzuvları eksik insanlar hareket kabiliyetlerini tekrar elde edebilecek.
Deneylerde hayvanların kullanılması, implantların insan doğasına aykırı olması, tıbbi açıdan tehlikelerin bulunması gibi nedenlerden ötürü toplumun tepkisi de göz ardı edilemez. Şimdilik beyin-bilgisayar arayüzü teknolojisi çok bilinen bir konu olmadığı için çalışmalar, gelen tepkiler umursanmadan devam edebiliyor. Ancak çalışmalar halk arasında yayılınca tepkilerin büyüyüp çalışmaları sekteye uğratma ihtimali de bulunuyor.
Birçok teknolojide olduğu gibi bu teknoloji de halk arasında yayılmadan önce askeri kullanıma entegre edilecektir. Savunma alanında insansız araç operatörleri, sahadaki askerler, savaş uçağı pilotları tarafından araçları kontrol etmede, patlayıcıları tetikleme gibi eylemlerde kullanılabilir. Ve yine uluslararası savaş hukukunda, implantların kullanımına ilişkin tepkiler doğabilir.
Sonuç olarak implantları, birçok getirisinden dolayı mucizevi bir çözüm olarak görülse de etik değerleri ihlalinden ve tehlikelerinden ötürü kimileri bu fikre karşı durmaktadır. Şimdilik sadece beyinden gelen veriyi okuyabildiğimiz için güvenli gibi dursa da gelecekte beyne veri göndermenin de mümkün hâle gelmesiyle tepkiler ve tehditler artacaktır. Ama şunu rahatça söyleyebiliriz ki çalışmalar hızlı ilerliyor ve implantların bize neleri mümkün kılacağını görmemiz uzun sürmeyecektir.
