মস্তিষ্ক গবেষণায় প্রায়শই বিভিন্ন প্রাণীকে মডেল হিসেবে ব্যবহার করা হয়। কিন্তু এর মাধ্যমে মানব মস্তিষ্কের জটিলতা ঠিক বোঝা যায় না। সে কারণে স্নায়ুবিজ্ঞানীরা মস্তিষ্কে আঘাতপ্রাপ্ত বিভিন্ন রোগীদের কেস নিয়ে চিকিৎসা করার সময় তাদের মস্তিষ্কে আঘাতের ফলে যেসব জটিলতা তৈরি হয় তা বিস্তারিত লিপিবদ্ধ করে রাখেন।
গত দশকে মস্তিষ্ক গবেষণায় অভিনব ধরনের পরীক্ষা-পদ্ধতির ব্যবহার শুরু হয়েছে। এখন বিজ্ঞানীরা পরীক্ষাগারের পেট্রিডিশে ছোটখাটো মস্তিষ্ক চাষ করতে পারেন। এদেরকে বলা হয় ব্রেইন অরগানয়েড। অরগানয়েড শব্দটা এসেছে অরগান থেকে। অরগান মানে হলো অঙ্গ, আর অরগানয়েডের মানে দাঁড়ায় অঙ্গের মতো। অর্থাৎ, পেট্রিডিশে মস্তিষ্কের মতো ছোট একটা অঙ্গ-ধরনের টিস্যু বিভিন্ন পুষ্টিউপাদান সরবরাহ করে বড় করে তোলা ও বাঁচিয়ে রাখা সম্ভব।
টিস্যুকালচার ভিত্তিক গবেষণায় কলা-কোষ সাধারণত দ্বিমাত্রিক সমতলে একক কোষ স্তর হিসেবে বেড়ে উঠে। অন্যদিকে ব্রেন-অর্গানয়েড একধরনের ত্রিমাত্রিক গঠন। এসব ক্ষুদ্র মস্তিষ্ক কিন্তু মানুষের মস্তিষ্কের সাথে তুলনায় কোন ভাবেই নিখুঁত নয়। তবে এদের মধ্যে যেসব কোষ আছে, সেগুলো প্রকৃত মস্তিষ্কেও দেখা মেলে। এদের সজ্জা-গঠন অপুর্ণাঙ্গ হলেও কিছুটা প্রকৃত মানব-মস্তিষ্কের সাথেও মিলে যায়। কিন্তু এসব ব্রেন অর্গানয়েডে রক্ত-নালিকা তৈরি হয় না, কিংবা মানুষের মস্তিষ্কের নিউরাল নেটওয়ার্কের মতো জটিল গঠনও লক্ষ্য করা যায় না। তাই ব্রেন অর্গানয়েড গবেষণা এখনো তার শৈশব পার করছে বলা যেতে পারে। কিন্তু এর মধ্যেই ব্রেন অর্গানয়েডের জগতে বেশ চমকপ্রদ কিছু অগ্রগতি ঘটে গেছে। এখনো পেট্রিডিশে মস্তিষ্কের মতো অঙ্গ বানিয়ে তারপর সেটাকে একটা কম্পিউটার চিপের সাথে যুক্ত করে নতুন একধরনের প্রযুক্তি শুরু হয়েছে যাকে বায়োকম্পিউটিং বলে।
ছোটবেলায় ডি-এক্স বল নামে একটা কম্পিউটার গেম খেলতাম। ডি-এক্স বল গেমটার পূর্বপুরুষ আবার পং নামে আরেকটা গেম। পং গেমটা কিন্তু অনেক পুরনো, ১৯৭২ সালে প্রথম ছাড়া হয় বাজারে। এটা আসলে টেনিসের একটা সিমুলেশন। কম্পিউটার স্ক্রিনের দুই দিকে দুই খেলোয়ার থাকে, যারা বিপরীত পক্ষ থেকে আসা “বল” একটা “প্যাডেল” দিয়ে ঠেকানোর চেষ্টা করে। প্রতি খেলোয়ার মূলত এই প্যাডেলকে উপরে বা নিচে সরানোর নিয়ন্ত্রণ করতে পারেন। খুবই সরল একটা খেলা। খেলাটা আপনি চাইলে কম্পিউটারের বিরুদ্ধেও খেলতে পারবেন।
কিছুদিন আগে অস্ট্রেলিয়ার মোনাশ বিশ্ববিদ্যালয়ে ডিশ-ব্রেইন প্রজেক্টে একদলা ব্রেন-অর্গানয়েডকে পং খেলা শেখানোর উদ্যোগ শুরু হয়। গবেষকর প্রায় আট-লাখ স্নায়ুকোষকে একটা কম্পিউটার চিপের সাথে যুক্ত করে ব্রেন অর্গানয়েডের খেলা শিখে যাওয়ার ক্ষমতা দেখে তব্দা খেয়ে গিয়েছিলেন। তাদের প্রজেক্টকে পরবর্তীতে অস্ট্রেলিয়ার মিলিটারি অনুদান দেয়, এবং তারা কর্টিকাল ল্যাবস নামক একটি কোম্পানী শুরু করেন। কর্টিক্যাল ল্যাবসের গবেষণাগারের বিজ্ঞানীরা এমন একটি ব্রেন অর্গানয়েড বানালেন, যা সফলভাবে পং খেলা শিখলো আর কম্পিউটারের বিপরীতে খেলে ফেললো। এরা যে খেলতে শিখে গেলো শুধু তাই নয়, অনেক ক্ষেত্রে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার চেয়েও এদের কৃতিত্ব বেশি।
[restrict]
এসব ছোট মস্তিষ্কের যাত্রা শুরু হয় কিন্তু ত্বকের কোষ থেকে। ত্বক থেকে শিশু-কোষ নিয়ে তরল নাইট্রোজেনে ডুবিয়ে রাখা হয়। পরবর্তীতে তাদেরকে একটা ল্যাবে পাঠানো হয়, যারা এই শিশু-ত্বক-কোষকে একটা ভাইরাস দিয়ে সংক্রমিত করেন। এই ভাইরাসের কাজ হলো শাটলের মতো করে নির্দিষ্ট ডিএনএ পরিবহন করা শিশু ত্বক-কোষের ভেতরে। এটা রিকম্বিনেন্ট ডিএনএ প্রযুক্তির একটা চতুর উপায়, যার মাধ্যমে বহিরাগত ডিএনএ-তে থাকা জিনের প্রকাশ ত্বকীয় কোষগুলোকে স্টেম কোষে রূপান্তরিত করে!
আমাদের দেহের অধিকাংশ কোষই বিশেষায়িত, তারা একটি নির্দিষ্ট ধরনের কাজের জন্য নির্মিত। এসব কোষের যাত্রা কিন্তু শুরু হয় স্টেম কোষ থেকে। স্টেম কোষের ভবিষ্যত সম্ভাবনা অসীম, এদের থেকে বিভিন্ন ধরনের বিশেষায়িত কোষ তৈরি হয়। ত্বকের কোষকে পুনরায় স্টেম কোষে পরিণত করতে পারাটা একটা দুনিয়া কাঁপানো আবিষ্কার, যেটার জন্য ২০১২ সালে শিনইয়া ইয়ামানাকা ও স্যার জন গার্ডন নোবেল পুরস্কার পান। তারা একটা কোষীয়-রিপ্রোগ্রামিং পদ্ধতি আবিষ্কার করেছিলেন, যার মাধ্যমে দেহের প্রায় যে কোন অংশের কোষ থেকে প্লিউরিপটেন্ট স্টেম কোষ তৈরি করা সম্ভব। প্লিউরিপটেন্ট বলতে যে কোন ধরনের কোষে পরিণত হওয়ার ক্ষমতা রাখে এমন স্টেম কোষকে বলা হয়।
আমরা এখন যেই গল্প বলছি, সেটা ঘটেছে কর্টিক্যাল ল্যাবে। তো, কর্টিক্যাল ল্যাবে ত্বকীয় কোষ থেকে স্টেম কোষ তৈরি করার পর তাদের যদি সুনির্দিষ্ট পুষ্টি ও রাসায়নিক সংকেত সম্বলিত খাদ্য সরবরাহ করা হয়, তাহলে তারা কয়েক সপ্তাহের মধ্যেই পরিপক্ব স্নায়ুতে পরিণত হবে। এই ধরনের স্নায়ু আমাদের কর্টেক্সে দেখা যায়। শুধু তাই না, এই “কৃত্রিম” ভাবে তৈরি স্নায়ুগুলো পেট্রিডিশে একে অপরের সাথে সংকেত বিনিময় করা শুরু করে।
কি আছে এই ব্রেন অর্গানয়েডে? কর্টিক্যাল ল্যাবের এই ব্রেন অর্গানয়েড পেট্রিডিশের মধ্যে বেড়ে ওঠা একটা গোলাকার বস্তু শুধু নয়। এটাকে একটা ইলেকট্রিক চিপের উপর রাখা হলো, যেটার মাধ্যমে বাইরে থেকে তড়িৎ সংকেত গ্রহণ ও প্রেরণ করা সম্ভব।
আমরা কিভাবে দেখি মনে আছে? আপনার চোখের রেটিনায় রড ও কোন কোষে আলো এসে পড়ে। সে আলোর সংকেত অপটিক স্নায়ুর মাধ্যমে মস্তিষ্কের পেছনে অক্সিপিটাল লোবে যেখানে ভিজুয়াল কর্টেক্স রয়েছে সেখানে চলে যায়। অপটিক স্নায়ুগুলো চক্ষু-ইন্দ্রিয় থেকে আসা তথ্যবহন করে। ভিজুয়াল কর্টেক্সের স্নায়ুগুলো আলোর সংকেত থেকে বাইরের পৃথিবীর একটা প্রতিচ্ছবি তৈরি করে। এই মানসিক প্রতিচ্ছবি অনুযায়ী আপনার মস্তিষ্ক বিভিন্ন মোটর নিউরনকে সংকেত প্রেরণ করে, যারা আপনাকে বাইরের পৃথিবীতে চলাফেরা করার সামর্থ্য দেয়।
এই ব্রেন অর্গানয়েডও তার পেট্রিডিশে থাকা আটটি ইলেকট্রোডের মাধ্যমে পং খেলার কি অবস্থা সম্পর্কে তাৎক্ষণিক বার্তা পায়। এই বার্তা অর্গানয়েডের “ইন্দ্রিয়ের” তথ্যগ্রহণ করার জন্য যে স্নায়ু, তাদেরকে প্রদান করা হয়। এসব বার্তার মধ্যে আছে নিজের প্যাডেলের অবস্থান কি, যে বল ছুটে আসছে তার অবস্থান কি, কোন পথ ধরে বলটা আসছে ইত্যাদি। পাশাপাশি এই অর্গানয়েড নিজের প্যাডেলকে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য কিছু তথ্য প্রেরণ করে, যা পুনরায় ইলেকট্রোডের মাধ্যমে কম্পিউটারে চলে যায়। এই তথ্যগুলো ব্রেন অর্গানয়েডের যেখান থেকে যায়, সেটাকে আমরা মটর-অঞ্চল বলতে পারি। কম্পিউটারকে এমনভাবে প্রোগ্রাম করা হলো যাতে মটর-অঞ্চলের একদিকের স্নায়ু সক্রিয় হলে খেলার প্যাডেল উপরে, আর বিপরীত দিকের স্নায়ু সক্রিয় হলে প্যাডেল নিচে যাবে।
তাহলে আমরা একটা ব্রেন অর্গানয়েড পেলাম যেটা ইলেকট্রিক চিপের মাধ্যমে কম্পিউটারের সাথে যুক্ত। কিন্তু এখন এটাকে খেলার নিয়ম শেখানো হবে কিভাবে? আমাদের একটা পুরস্কার-বনাম-শাস্তি প্রক্রিয়া (পাভলভ-কন্ডিশনিং) দরকার, যার মাধ্যমে সঠিক দিকে প্যাডেলটা সরানোর জন্য ব্রেন অর্গানয়েডকে পুরস্কার দেয়া হবে, আর বিপরীত দিকে প্যাডেল সরানোর জন্য অর্গানয়েডটাকে শাস্তি দেয়া হবে। যেহেতু ব্রেন-অর্গানয়েডটাকে ফিডব্যাক দেয়ার জ্ন্য আমাদের হাতে মাত্র আটটি ইলেকট্রোড আছে, সেটাকেই ব্যবহার করতে হবে।
প্রশ্ন হলো, কি ধরনের বিদ্যুৎ উদ্দীপনা দিলে তা অর্গানয়েডটাকে ভালো ফিডব্যাক দিতে পারে? যদি আটটি ইলেকট্রোড থেকে দশবার দ্রুত বিদ্যুৎ সংকেত দেয়া হয় সেটা কেমন হবে? এর বিপরীতে যদি চার সেকেন্ড ধরে এলোমেলো সংকেত দেয়া হয় তাহলেই বা কেমন হবে? একদলা স্নায়ু ঠিক কোন ধরনের সংকেত পছন্দ করবে? যেহেতু স্নায়ু সহজাত ভাবেই প্যাটার্ন খুঁজে বেড়ায়, কারণ একমাত্র প্যাটার্ন ধরতে পারলেই তারা যে পরিবেশে আছে, সেটার প্রকৃতি অনুভব করতে পারবে। তাই ওরা আসলে এমন ইনপুট পছন্দ করবে যেগুলো অনুমানযোগ্য।
আপনি নিজেকে ওই পেট্রিডিশে অবস্থিত একটা ক্ষুদ্র মস্তিষ্ক অর্গনয়েড হিসেবে চিন্তা করুন। একদম প্রথমে আপনি এই আটটা ইলেকট্রোড থেকে অনেকগুলো সংকেত পাচ্ছেন, যেটার মধ্যকার কোন প্যাটার্ন আপনি ধরতে পারছেন না। আস্তে আস্তে আপনি ইলেকট্রোড সমূহ থেকে আসা সংকেতগুলোর প্যাটার্ন ধরতে পারছেন। কিছুক্ষণ পরে আপনি যখন লক্ষ্য করলেন যে প্যাডেল নিয়ন্ত্রণকারী মোটর স্নায়ুগুলো যখন সঠিক সময়ে আপনি সঠিক দিকে সক্রিয় করে দিতে পারেন, তখন আপনি ওই আটটি স্নায়ু থেকে একসাথে একটা টানা উদ্দীপনা পাচ্ছেন। এই উদ্দীপনার ধরনে যদিও নিজস্ব কোন “আরাম” বা “স্বস্তি” নেই। তবে এটার কার্যকারণ সম্পর্ক আপনি তৈরি ধরতে পারছেন। আপনি বুঝতে পারছেন যে মোটরস্নায়ু দিয়ে প্যাডেল নিয়ন্ত্রণ করে সঠিক স্থানে নিতে পারলে এই উদ্দীপনা পাওয়া যাচ্ছে। আপনার এই জিনিসটা ভালো লাগছে, কারণ এটা আপনি আগে থেকে অনুমান করতে পারছেন যে কি করলে কি হবে। শুধু অনুমানই নয়, বাইরের পৃথিবী সম্পর্কে আপনার একটা নিয়ন্ত্রণও তৈরি হচ্ছে। অন্যদিকে, আপনার প্যাডেল যদি সঠিক সময়ে সঠিক স্থানে না থাকে, যদি প্যাডেলটা বলকে ফিরিয়ে দিতে না পারে প্রতিপক্ষের দিকে, আপনি একটা এলোমেলো উদ্দীপনা পাচ্ছেন এই আটটি ইলেকট্রোড থেকে। এই এলোমেলো উদ্দীপনার কোন প্যাটার্ন নেই, আপনি এর ভাবগতিক বুঝতে পারছেন না। এই বিষয়টা আপনাকে পীড়া দিচ্ছে। খেলার পরবর্তী রাউন্ডে আপনি চাইবেন যাতে আবারো এই ধরনের অস্বস্তিকর ছাঁচ-বিহীন উদ্দীপনার মুখোমুখি না হতে হয়।
তাহলে আমরা দেখলাম, এরকম এলোমেলো উদ্দিপনা ব্রেন অর্গানয়ডেটাকে একটা শাস্তি হিসেবে প্রয়োগ করা হচ্ছে, যাতে অর্গানয়েডটা পরে রাউন্ডে বল মিস না করে। অন্যদিকে ঠিকমতো বলকে প্যাডেল দিয়ে ফিরিয়ে দিতে পারলে একটা সুন্দর, অনুমানযোগ্য উদ্দীপনা পাওয়া যাচ্ছে পুরস্কার হবে। দেখা গেলো, মাত্র ২০ মিনিটের ট্রেইনিং সেশনে এই ব্রেন অর্গানয়েডটা পং খেলার প্রাথমিক নিয়মকানুন শিখে গেলো। হ্যা, তারা খুব বেশি জিতছে এমন না, আর টানা অনেকক্ষণ ভুল না করে থাকতে পারে না। আপনি চাইলে খুব সহজেই এদেরকে খেলায় হারিয়ে দিতে পারবেন। অথচ তারা খেলার এই প্রাথমিক নিয়ম ১০-১৫ বার পুরস্কার-অথবা-শাস্তি পুনরাবৃত্তির মাধ্যমেই শিখে গেলো। যেখানে একটা সাধারণ কৃত্রিম বৃদ্ধিমত্তাকে অন্তত পাঁচ হাজার বার পুনরাবৃত্তি করানো লাগে। হ্যাঁ, কম্পিউটারকে এই পাঁচ-হাজারবার পুনরাবৃত্তি অনেক কম সময়ের মাধ্যমেই করানো সম্ভব। তবে মোদ্দা কথা হলো প্যাটার্ন সনাক্ত করে পারাটা স্নায়ুর নেটওয়ার্কের স্বভাবগতভাবেই বৈশিষ্ট্য।
এই গবেষণার কিন্তু বিভিন্ন সমালোচনার জন্ম দেয়, বিশেষ করে নৈতিকতা। নৈতিকতার প্রশ্ন যদি বাদও দিয়ে রাখি, এসব ব্রেন-অর্গানয়েডকে যেহেতু বাঁচিয়ে রাখতে হয়, তাই এদের ক্রমাগত খাদ্য, পানি, সঠিক তাপমাত্রা, ভাইরাস-ব্যক্টেরিয়ার সংক্রমণ থেকে বাঁচিয়ে রাখা ইত্যাদি সমস্যা রয়েছে।
তথ্যসূত্র:
মূল গবেষণাপ্রবন্ধ “In vitro neurons learn and exhibit sentience when embodied in a simulated game-world” by Brett Kagan et al. Neuron
Scientists Create Robot Controlled by Blob of Human Brain Cells
Lab-Grown “Mini-Brain” Learns Pong – Is This Biological Neural Network “Sentient”?
[/restrict]
