Gli scienziati dimostrano la comunicazione diretta da cervello a cervello negli esseri umani
Noi umani abbiamo evoluto un ricco repertorio di comunicazione, dal gesto ai linguaggi sofisticati. Tutte queste forme di comunicazione collegano altrimenti individui separati in modo tale che possano condividere ed esprimere le loro esperienze singolari e lavorare insieme in modo collaborativo. In un nuovo studio, la tecnologia sostituisce il linguaggio come mezzo di comunicazione collegando direttamente l’attività del cervello umano. L’attività elettrica dal cervello di una coppia di soggetti umani è stata trasmessa al cervello di un terzo individuo sotto forma di segnali magnetici, che trasmettevano un’istruzione per eseguire un compito in un modo particolare. Questo studio apre le porte a nuovi straordinari mezzi di collaborazione umana e, allo stesso tempo, confonde le nozioni fondamentali sull’identità e l’autonomia individuale in modi sconcertanti.
La comunicazione diretta da cervello a cervello è stata per molti anni oggetto di intenso interesse, spinto da motivazioni diverse come l’entusiasmo futurista e l’esigenza militare. Nel suo libro Beyond Boundaries uno dei leader del settore, Miguel Nicolelis, ha descritto la fusione dell’attività cerebrale umana come il futuro dell’umanità, la fase successiva dell’evoluzione della nostra specie. (Nicolelis fa parte del consiglio dei consulenti di Scientific American.) Ha già condotto uno studio in cui ha collegato insieme il cervello di diversi ratti utilizzando elettrodi impiantati complessi noti come interfacce cervello-cervello. Nicolelis e i suoi coautori hanno descritto questo risultato come il primo “computer organico” con cervelli viventi legati insieme come se fossero così tanti microprocessori. Gli animali in questa rete hanno imparato a sincronizzare l’attività elettrica delle loro cellule nervose nella stessa misura di quelle in un singolo cervello. I cervelli in rete sono stati testati per cose come la loro capacità di discriminare tra due diversi modelli di stimoli elettrici, e hanno regolarmente sovraperformato i singoli animali.
Se i cervelli di ratto collegati in rete sono “più intelligenti” di un singolo animale, immagina le capacità di un supercomputer biologico di cervelli umani collegati in rete. Tale rete potrebbe consentire alle persone di lavorare oltre le barriere linguistiche. Potrebbe fornire a coloro la cui capacità di comunicare è compromessa un nuovo mezzo per farlo. Inoltre, se lo studio sui ratti è corretto, il networking dei cervelli umani potrebbe migliorare le prestazioni. Una tale rete potrebbe essere un modo più veloce, più efficiente e più intelligente di lavorare insieme?
Il nuovo documento ha affrontato alcune di queste domande collegando insieme l’attività cerebrale di una piccola rete di esseri umani. Tre individui seduti in stanze separate hanno collaborato per orientare correttamente un blocco in modo che potesse colmare un vuoto tra gli altri blocchi in un videogioco. Due individui che hanno agito come” mittenti ” potevano vedere il divario e sapevano se il blocco doveva essere ruotato per adattarsi. Il terzo individuo, che fungeva da” ricevitore”, era accecato dalla risposta corretta e aveva bisogno di fare affidamento sulle istruzioni inviate dai mittenti.
I due mittenti erano dotati di elettroencefalografi (EEG) che registravano l’attività elettrica del loro cervello. I mittenti sono stati in grado di vedere l’orientamento del blocco e decidere se segnalare al ricevitore di ruotarlo. Si sono concentrati su una luce lampeggiante ad alta frequenza per trasmettere l’istruzione di ruotare o si sono concentrati su un lampeggio a bassa frequenza per segnalare di non farlo. Le differenze nelle frequenze di lampeggio hanno causato risposte cerebrali disparate nei mittenti, che sono state catturate dagli EEG e inviate, tramite interfaccia computer, al ricevitore. Un impulso magnetico è stato consegnato al ricevitore utilizzando un dispositivo di stimolazione magnetica transcranica (TMS) se un mittente ha segnalato di ruotare. Quell’impulso magnetico ha causato un lampo di luce (un fosfene) nel campo visivo del ricevitore come spunto per girare il blocco. L’assenza di un segnale entro un periodo di tempo discreto era l’istruzione di non girare il blocco.
Dopo aver raccolto le istruzioni da entrambi i mittenti, il ricevitore ha deciso se ruotare il blocco. Come i mittenti, il ricevitore era dotato di un EEG, in questo caso per segnalare tale scelta al computer. Una volta che il ricevitore ha deciso l’orientamento del blocco, il gioco si è concluso e i risultati sono stati dati a tutti e tre i partecipanti. Ciò ha fornito ai mittenti la possibilità di valutare le azioni del destinatario e al destinatario la possibilità di valutare l’accuratezza di ciascun mittente.
Alla squadra è stata quindi data una seconda possibilità di migliorare le sue prestazioni. Complessivamente, cinque gruppi di individui sono stati testati utilizzando questa rete, chiamata “BrainNet”, e, in media, hanno raggiunto una precisione superiore all ‘ 80% nel completare l’attività.
Al fine di aumentare la sfida, gli investigatori a volte aggiunto rumore al segnale inviato da uno dei mittenti. Di fronte a direzioni contrastanti o ambigue, i ricevitori impararono rapidamente a identificare e seguire le istruzioni del mittente più accurato. Questo processo ha emulato alcune delle caratteristiche dei social network “convenzionali”, secondo il rapporto.
Questo studio è una naturale estensione del lavoro precedentemente svolto su animali da laboratorio. Oltre al lavoro che collega i cervelli di ratto, il laboratorio di Nicolelis è responsabile del collegamento di più cervelli di primati in un “Brainet” (da non confondere con il BrainNet discusso sopra), in cui i primati hanno imparato a cooperare nell’esecuzione di un compito comune tramite interfacce cervello-computer (BCIS). Questa volta, tre primati sono stati collegati allo stesso computer con BCIS impiantati e contemporaneamente hanno cercato di spostare un cursore su un bersaglio. Gli animali non erano direttamente collegati tra loro in questo caso, e la sfida era per loro di eseguire un’impresa di elaborazione parallela, ognuno dirigendo la propria attività verso un obiettivo mentre compensava continuamente l’attività degli altri.
Le interfacce cervello-cervello si estendono anche tra le specie, con gli esseri umani che utilizzano metodi non invasivi simili a quelli dello studio BrainNet per controllare scarafaggi o ratti che avevano interfacce cerebrali impiantate chirurgicamente. In un rapporto, un essere umano che utilizza un’interfaccia cerebrale non invasiva collegata, tramite computer, al BCI di un ratto anestetizzato è stato in grado di spostare la coda dell’animale. Mentre era in un altro studio, un essere umano controllava un topo come un cyborg che si muoveva liberamente.
Gli investigatori nel nuovo documento sottolineano che è il primo rapporto in cui il cervello di più esseri umani sono stati collegati in modo completamente non invasivo. Sostengono che il numero di individui il cui cervello potrebbe essere collegato in rete è essenzialmente illimitato. Tuttavia, le informazioni trasmesse sono attualmente molto semplici: un’istruzione binaria sì o no. Oltre ad essere un modo molto complesso per giocare a un videogioco Tetris-like, dove potrebbero portare questi sforzi?
Gli autori propongono che il trasferimento di informazioni utilizzando approcci non invasivi potrebbe essere migliorato mediante l’imaging simultaneo dell’attività cerebrale utilizzando la risonanza magnetica funzionale (fMRI) al fine di aumentare le informazioni che un mittente potrebbe trasmettere. Ma fMRI non è una procedura semplice, e sarebbe espandere la complessità di un approccio già straordinariamente complesso alla condivisione delle informazioni. I ricercatori propongono anche che la TMS possa essere consegnata, in modo mirato, a specifiche regioni del cervello al fine di suscitare la consapevolezza di particolari contenuti semantici nel cervello del ricevitore.
Nel frattempo gli strumenti per l’interfacciamento del cervello più invasivo—e forse più efficiente—si stanno sviluppando rapidamente. Elon Musk ha recentemente annunciato lo sviluppo di un BCI impiantabile roboticamente contenente 3.000 elettrodi per fornire un’ampia interazione tra computer e cellule nervose nel cervello. Mentre impressionante in termini di portata e raffinatezza, questi sforzi sono sminuiti dai piani governativi. La Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ha guidato gli sforzi di ingegneria per sviluppare un’interfaccia neurale impiantabile in grado di coinvolgere un milione di cellule nervose contemporaneamente. Mentre questi BCI non sono stati sviluppati specificamente per l’interfacciamento cervello–cervello, non è difficile immaginare che potrebbero essere reclutati per tali scopi.
Anche se i metodi utilizzati qui sono non invasivi e quindi appaiono molto meno minacciosi che se fosse stata utilizzata un’interfaccia neurale DARPA, la tecnologia solleva ancora preoccupazioni etiche, in particolare perché le tecnologie associate stanno avanzando così rapidamente. Ad esempio, una futura incarnazione di una rete da cervello a cervello potrebbe consentire a un mittente di avere un effetto coercitivo su un ricevitore, alterando il senso di agenzia di quest’ultimo? Potrebbe una registrazione del cervello da un mittente contenere informazioni che potrebbero un giorno essere estratte e violare la privacy di quella persona? Potrebbero questi sforzi, a un certo punto, compromettere il senso di personalità di un individuo?
Questo lavoro ci porta un passo più vicino al futuro immaginato da Nicolelis, in cui, nelle parole del defunto fisico premio Nobel Murray Gell–Man, “i pensieri e i sentimenti sarebbero completamente condivisi senza la selettività o l’inganno che il linguaggio consente.”Oltre ad essere un po’ voyeuristico in questa ricerca di completa apertura, Nicolelis manca il punto. Una delle sfumature del linguaggio umano è che spesso ciò che non viene detto è importante quanto ciò che è. Il contenuto nascosto nella privacy della propria mente è il nucleo dell’autonomia individuale. Qualunque cosa possiamo ottenere in collaborazione o potenza di calcolo collegando direttamente i cervelli può venire a costo di cose che sono molto più importanti.