forskere demonstrerer direkte hjerne-til-hjerne-kommunikation hos mennesker
vi mennesker har udviklet et rigt repertoire af kommunikation, fra gestus til sofistikerede sprog. Alle disse former for kommunikation forbinder ellers individer på en sådan måde, at de kan dele og udtrykke deres enestående oplevelser og arbejde sammen i samarbejde. I en ny undersøgelse erstatter teknologi sprog som et middel til at kommunikere ved direkte at forbinde aktiviteten af menneskelige hjerner. Elektrisk aktivitet fra hjernen hos et par mennesker blev overført til hjernen hos et tredje individ i form af magnetiske signaler, som formidlede en instruktion til at udføre en opgave på en bestemt måde. Denne undersøgelse åbner døren til ekstraordinære nye midler til menneskeligt samarbejde, samtidig med at de grundlæggende forestillinger om individuel identitet og autonomi sløres på foruroligende måder.
direkte hjerne-til-hjerne-kommunikation har været genstand for intens interesse i mange år, drevet af motiver så forskellige som futuristisk entusiasme og militær nød. I sin bog Beyond Boundaries beskrev en af lederne på området, Miguel Nicolelis, sammensmeltningen af menneskelig hjerneaktivitet som menneskehedens fremtid, Den næste fase i vores Arts udvikling. (Nicolelis sidder i Scientific American ‘ s Board of advisers.) Han har allerede gennemført en undersøgelse, hvor han sammenkædede hjernerne fra flere rotter ved hjælp af komplekse implanterede elektroder kendt som hjerne-til-hjerne-grænseflader. Nicolelis og hans medforfattere beskrev denne præstation som den første” organiske computer ” med levende hjerner bundet sammen, som om de var så mange mikroprocessorer. Dyrene i dette netværk lærte at synkronisere den elektriske aktivitet af deres nerveceller i samme omfang som dem i en enkelt hjerne. De netværkede hjerner blev testet for ting som deres evne til at skelne mellem to forskellige mønstre af elektriske stimuli, og de overgik rutinemæssigt individuelle dyr.
hvis netværkede rottehjerner er “smartere” end et enkelt dyr, forestil dig kapaciteterne hos en biologisk supercomputer af netværkede menneskelige hjerner. Et sådant netværk kunne gøre det muligt for folk at arbejde på tværs af sprogbarrierer. Det kunne give dem, hvis evne til at kommunikere er svækket, et nyt middel til at gøre det. Desuden, hvis rottestudiet er korrekt, kan netværk af menneskelige hjerner forbedre ydeevnen. Kunne et sådant netværk være en hurtigere, mere effektiv og smartere måde at arbejde sammen på?
det nye papir behandlede nogle af disse spørgsmål ved at forbinde hjerneaktiviteten i et lille netværk af mennesker. Tre personer, der sad i separate rum, samarbejdede for korrekt at orientere en blok, så den kunne udfylde et hul mellem andre blokke i et videospil. To personer, der fungerede som “afsendere”, kunne se kløften og vidste, om blokken skulle drejes for at passe. Den tredje person, der tjente som “modtager”, blev blindet for det rigtige svar og havde brug for at stole på instruktionerne fra afsenderne.
de to afsendere var udstyret med elektroencefalografer (EEG ‘ er), der registrerede deres hjernes elektriske aktivitet. Afsendere var i stand til at se blokens orientering og beslutte, om de skulle signalere modtageren for at rotere den. De fokuserede på et lys, der blinkede med en høj frekvens for at formidle instruktionen om at rotere eller fokuserede på en, der blinkede med en lav frekvens for at signalere ikke at gøre det. Forskellene i de blinkende frekvenser forårsagede forskellige hjerneresponser i afsenderne, som blev fanget af EEG ‘ erne og sendt via computergrænseflade til modtageren. En magnetisk puls blev leveret til modtageren ved hjælp af en transkraniel magnetisk stimulering (TMS) enhed, hvis en afsender signalerede at rotere. Den magnetiske puls forårsagede en lysglimt (a phosphen) i modtagerens synsfelt som et signal til at dreje blokken. Fraværet af et signal inden for en diskret tidsperiode var instruktionen om ikke at dreje blokken.
efter at have indsamlet instruktioner fra begge afsendere besluttede modtageren, om blokken skulle drejes. Ligesom afsenderne var modtageren udstyret med en EEG, i dette tilfælde for at signalere dette valg til computeren. Når modtageren besluttede sig for blokens orientering, konkluderede spillet, og resultaterne blev givet til alle tre deltagere. Dette gav afsendere en chance for at evaluere modtagerens handlinger og modtageren en chance for at vurdere nøjagtigheden af hver afsender.
holdet fik derefter en ny chance for at forbedre sin præstation. Samlet set blev fem grupper af individer testet ved hjælp af dette netværk, kaldet “BrainNet”, og i gennemsnit opnåede de større end 80 procent nøjagtighed i udførelsen af opgaven.
for at eskalere udfordringen tilføjede efterforskere undertiden støj til signalet sendt af en af afsenderne. Stillet over for modstridende eller tvetydige retninger lærte modtagerne hurtigt at identificere og følge instruktionerne fra den mere nøjagtige afsender. Denne proces efterlignede nogle af funktionerne i” konventionelle ” sociale netværk, ifølge rapporten.
denne undersøgelse er en naturlig forlængelse af tidligere udført arbejde i forsøgsdyr. Ud over det arbejde, der forbinder rottehjerner, er Nicolelis ‘ laboratorium ansvarlig for at forbinde flere primathjerner til en “Brainet” (ikke at forveksle med det BrainNet, der er diskuteret ovenfor), hvor primaterne lærte at samarbejde i udførelsen af en fælles opgave via hjerne-computergrænseflader (BCIs). Denne gang blev tre primater forbundet til den samme computer med implanterede BCI ‘ er og forsøgte samtidig at flytte en markør til et mål. Dyrene var ikke direkte knyttet til hinanden i dette tilfælde, og udfordringen var for dem at udføre en bedrift med parallel behandling, der hver dirigerede sin aktivitet mod et mål, mens de kontinuerligt kompenserede for de andres aktivitet.
hjerne-til-hjerne-grænseflader spænder også over arter, hvor mennesker bruger ikke-invasive metoder svarende til dem i BrainNet-undersøgelsen til at kontrollere kakerlakker eller rotter, der havde kirurgisk implanterede hjernegrænseflader. I en rapport var et Menneske ved hjælp af en ikke-invasiv hjernegrænseflade, der via computer var forbundet med BCI fra en bedøvet rotte, i stand til at bevæge dyrets hale. I en anden undersøgelse kontrollerede et menneske en rotte som en frit bevægelig cyborg.
efterforskerne i det nye papir påpeger, at det er den første rapport, hvor hjerner fra flere mennesker er blevet forbundet på en fuldstændig ikke-invasiv måde. De hævder, at antallet af personer, hvis hjerner kunne netværkes, i det væsentlige er ubegrænset. Alligevel er informationen, der formidles, i øjeblikket meget enkel: en ja-eller-nej binær instruktion. Bortset fra at være en meget kompleks måde at spille et Tetris-lignende videospil på, hvor kunne disse bestræbelser føre?
forfatterne foreslår, at informationsoverførsel ved hjælp af ikke-invasive tilgange kunne forbedres ved samtidig billeddannelse af hjerneaktivitet ved hjælp af funktionel magnetisk resonansafbildning (fMRI) for at øge den information, en afsender kunne transmittere. Men fMRI er ikke en simpel procedure, og det ville udvide kompleksiteten af en allerede ekstraordinært kompleks tilgang til deling af information. Forskerne foreslår også, at TMS kunne leveres på en fokuseret måde til specifikke hjerneområder for at fremkalde bevidsthed om bestemt semantisk indhold i modtagerens hjerne.
i mellemtiden udvikler værktøjerne til mere invasiv—og måske mere effektiv—hjerneinterfacing sig hurtigt. Elon Musk annoncerede for nylig udviklingen af en robotisk implanterbar BCI indeholdende 3.000 elektroder for at give omfattende interaktion mellem computere og nerveceller i hjernen. Mens imponerende i omfang og raffinement, disse bestræbelser er dværget af regeringens planer. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) har været førende tekniske bestræbelser på at udvikle en implanterbar neural grænseflade, der er i stand til at engagere en million nerveceller samtidigt. Mens disse BCI ‘ er ikke udvikles specifikt til hjerne–til-hjerne-grænseflade, er det ikke svært at forestille sig, at de kunne rekrutteres til sådanne formål.
selvom de metoder, der anvendes her, er ikke-invasive og derfor forekommer langt mindre ildevarslende, end hvis en DARPA-neural grænseflade var blevet brugt, rejser teknologien stadig etiske bekymringer, især fordi de tilknyttede teknologier udvikler sig så hurtigt. Kunne en fremtidig udførelsesform for et hjerne-til-hjerne-netværk for eksempel gøre det muligt for en afsender at have en tvangsvirkning på en modtager og ændre sidstnævntes følelse af handlefrihed? Kunne en hjerneoptagelse fra en afsender indeholde oplysninger, der en dag kan udvindes og krænke personens privatliv? Kunne disse bestræbelser på et tidspunkt kompromittere en persons følelse af personlighed?
dette arbejde tager os et skridt tættere på fremtiden Nicolelis forestillede sig, hvor, med ordene fra den afdøde Nobelprisvindende fysiker Murray Gell–Man, “tanker og følelser ville blive fuldstændigt delt med ingen af den selektivitet eller bedrag, som sproget tillader.”Ud over at være noget voyeuristisk i denne forfølgelse af fuldstændig åbenhed, savner Nicolelis pointen. En af nuancerne i det menneskelige sprog er, at det, der ikke siges, ofte er lige så vigtigt som det, der er. Indholdet skjult i privatlivets fred for ens sind er kernen i individuel autonomi. Uanset hvad vi står til at vinde i samarbejde eller computerkraft ved direkte at forbinde hjerner kan komme på bekostning af ting, der er langt vigtigere.