Forskere Demonstrerer Direkte Hjerne-Til-Hjerne-Kommunikasjon Hos Mennesker

vi mennesker har utviklet et rikt repertoar av kommunikasjon, fra gest til sofistikerte språk. Alle disse kommunikasjonsformene knytter ellers enkeltpersoner på en slik måte at de kan dele og uttrykke sine unike erfaringer og samarbeide sammen. I en ny studie erstatter teknologi språk som et middel til å kommunisere ved direkte å knytte aktiviteten til menneskelige hjerner. Elektrisk aktivitet fra hjernen til et par mennesker ble overført til hjernen til et tredje individ i form av magnetiske signaler, som formidlet en instruksjon for å utføre en oppgave på en bestemt måte. Denne studien åpner døren til ekstraordinære nye midler for menneskelig samarbeid, samtidig som de slører grunnleggende forestillinger om individuell identitet og autonomi på forstyrrende måter.

direkte hjerne-til-hjerne-kommunikasjon har vært gjenstand for intens interesse i mange år, drevet av motiver så forskjellige som futuristisk entusiasme og militær nødvendighet. I sin bok Beyond Boundaries beskrev En Av lederne I feltet, Miguel Nicolelis, sammenslåingen av menneskelig hjerneaktivitet som menneskehetens fremtid, neste stadium i vår artsutvikling. (Nicolelis tjener På Scientific American ‘ s board of advisers.) Han har allerede gjennomført en studie der han koblet sammen hjernen til flere rotter ved hjelp av komplekse implanterte elektroder kjent som hjerne-til-hjerne-grensesnitt. Nicolelis og hans medforfattere beskrev denne prestasjonen som den første «organiske datamaskinen» med levende hjerner bundet sammen som om de var så mange mikroprosessorer. Dyrene i dette nettverket lærte å synkronisere den elektriske aktiviteten til deres nerveceller i samme grad som de i en enkelt hjerne. De nettverksbaserte hjernene ble testet for ting som deres evne til å diskriminere mellom to forskjellige mønstre av elektriske stimuli, og de rutinemessig overgikk individuelle dyr.

hvis nettverksrotte hjerner er «smartere» enn et enkelt dyr, forestill deg evnen til en biologisk supercomputer av nettverksbaserte menneskelige hjerner. Et slikt nettverk kan gjøre det mulig for folk å jobbe på tvers av språkbarrierer. Det kan gi dem hvis evne til å kommunisere er svekket med en ny måte å gjøre det på. Videre, hvis rottestudien er riktig, kan nettverk av menneskelige hjerner forbedre ytelsen. Kan et slikt nettverk være en raskere, mer effektiv og smartere måte å samarbeide på?

det nye papiret adresserte noen av disse spørsmålene ved å knytte sammen hjerneaktiviteten til et lite nettverk av mennesker. Tre personer som sitter i separate rom samarbeidet for å orientere en blokk riktig slik at den kunne fylle et gap mellom andre blokker i et videospill. To personer som fungerte som «sendere» kunne se gapet og visste om blokken måtte roteres for å passe. Den tredje personen, som fungerte som «mottaker», ble blindet for det riktige svaret og måtte stole på instruksjonene sendt av senderne.

de to avsenderne var utstyrt med elektroencefalografer (Eeg) som registrerte hjernens elektriske aktivitet. Avsendere var i stand til å se retningen av blokken og bestemme om å signalisere mottakeren til å rotere det. De fokuserte på et lys som blinket med høy frekvens for å formidle instruksjonen om å rotere eller fokusert på en blinkende med lav frekvens for å signalisere ikke å gjøre det. Forskjellene i de blinkende frekvensene forårsaket ulike hjerneresponser i avsenderne, som ble fanget av Eegene og sendt via datamaskingrensesnitt til mottakeren. En magnetisk puls ble levert til mottakeren ved hjelp av en transcranial magnetisk stimulering (tms) enhet hvis en avsender signaliserte å rotere. Den magnetiske puls forårsaket en lysglimt (en fosfen) i mottakerens synsfelt som en kø for å snu blokken. Fraværet av et signal innen en diskret tidsperiode var instruksjonen om ikke å snu blokken.

etter å ha samlet instruksjoner fra begge avsendere, besluttet mottakeren om å rotere blokken. Som avsendere var mottakeren utstyrt MED EN EEG, i dette tilfellet for å signalisere det valget til datamaskinen. Når mottakeren bestemte seg for orienteringen av blokken, konkluderte spillet, og resultatene ble gitt til alle tre deltakerne. Dette ga avsenderne en sjanse til å evaluere mottakerens handlinger og mottakeren en sjanse til å vurdere nøyaktigheten til hver avsender.

laget fikk da en ny sjanse til å forbedre ytelsen. Totalt ble fem grupper av individer testet ved hjelp av dette nettverket, kalt «BrainNet», og i gjennomsnitt oppnådde de større enn 80 prosent nøyaktighet ved å fullføre oppgaven.

for å eskalere utfordringen, la etterforskerne noen ganger støy til signalet sendt av en av senderne. I motsetning til motstridende eller tvetydige retninger lærte mottakerne raskt å identifisere og følge instruksjonene til den mer nøyaktige avsenderen. Denne prosessen emulerte noen av funksjonene i «konvensjonelle» sosiale nettverk, ifølge rapporten.

denne studien er en naturlig forlengelse av tidligere utført arbeid hos forsøksdyr. I tillegg til arbeidet som knytter sammen rottehjerner, Er Nicolelis laboratorium ansvarlig for å knytte flere primathjerner til en «Brainet» (ikke å forveksle Med BrainNet diskutert ovenfor), der primatene lærte å samarbeide i utførelsen av en felles oppgave via hjerne-datamaskin grensesnitt (BCIs). Denne gangen ble tre primater koblet til samme datamaskin med implantert BCIs og samtidig forsøkt å flytte en markør til et mål. Dyrene var ikke direkte knyttet til hverandre i dette tilfellet, og utfordringen var for dem å utføre en prestasjon av parallell prosessering, hver rettet sin aktivitet mot et mål mens de kontinuerlig kompenserte for aktiviteten til de andre.

Hjerne-til-hjerne-grensesnitt spenner også over arter, med mennesker som bruker ikke-invasive metoder som ligner De I BrainNet-studien for å kontrollere kakerlakker eller rotter som hadde kirurgisk implantert hjernegrensesnitt. I en rapport var et menneske som brukte et ikke-invasiv hjernegrensesnitt koblet via datamaskin til BCI av en bedøvet rotte, i stand til å flytte dyrets hale. Mens i en annen studie kontrollerte et menneske en rotte som en fritt bevegelig cyborg.

etterforskerne i det nye papiret påpeker at det er den første rapporten der hjernen til flere mennesker har blitt koblet på en helt ikke-invasiv måte. De hevder at antall individer hvis hjerner kunne være nettverk, er i hovedsak ubegrenset. Likevel er informasjonen som formidles for tiden veldig enkel: en ja-eller-nei binær instruksjon. Annet enn å være en svært kompleks måte å spille Et Tetris-lignende videospill på, hvor kan disse anstrengelsene føre?

forfatterne foreslår at informasjonsoverføring ved hjelp av ikke-invasive tilnærminger kan forbedres ved samtidig avbildning av hjerneaktivitet ved hjelp av funksjonell magnetisk resonansavbildning (fmri) for å øke informasjonen en avsender kan overføre. Men fMRI er ikke en enkel prosedyre, og det vil utvide kompleksiteten til en allerede ekstraordinært kompleks tilnærming til deling av informasjon. Forskerne foreslår også AT TMS kan leveres på en fokusert måte til bestemte hjernegrupper for å fremkalle bevissthet om bestemt semantisk innhold i mottakerens hjerne.

I Mellomtiden utvikler verktøyene for mer invasiv—og kanskje mer effektiv—hjernegrensning raskt. Elon Musk annonserte nylig utviklingen av en robotisk implanterbar BCI som inneholder 3000 elektroder for å gi omfattende samspill mellom datamaskiner og nerveceller i hjernen. Mens imponerende i omfang og raffinement, er disse anstrengelsene overskygget av regjeringens planer. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) har ledet ingeniørarbeidet for å utvikle et implanterbart nevralt grensesnitt som er i stand til å engasjere en million nerveceller samtidig. Selv om Disse BCIs ikke blir utviklet spesielt for hjerne-til-hjerne-grensesnitt, er det ikke vanskelig å forestille seg at de kunne rekrutteres til slike formål.

selv om metodene som brukes her er ikke-invasive og derfor virker langt mindre illevarslende enn om ET DARPA-nevralt grensesnitt hadde blitt brukt, reiser teknologien fortsatt etiske bekymringer, særlig fordi de tilknyttede teknologiene utvikler seg så raskt. For eksempel kan en fremtidig utførelse av et hjerne-til-hjerne-nettverk gjøre det mulig for en avsender å ha en tvangseffekt på en mottaker, og endre sistnevntes følelse av byrå? Kan en hjerneopptak fra en avsender inneholde informasjon som en dag kan trekkes ut og krenke personens privatliv? Kan disse anstrengelsene på et tidspunkt kompromittere individets følelse av personlighet?

Dette arbeidet tar oss et skritt nærmere Fremtiden Nicolelis forestilte, der, i Ordene til den avdøde Nobelprisvinnende fysikeren Murray Gell-Man, » tanker og følelser ville bli helt delt med ingen av selektiviteten eller bedraget som språket tillater.»I tillegg til å være noe voyeuristisk i denne jakten på fullstendig åpenhet, Savner Nicolelis poenget. En av nyansene i menneskelig språk er at ofte det som ikke er sagt, er like viktig som det som er. Innholdet skjult i personvernet til ens sinn er kjernen i individuell autonomi. Uansett hva vi står for å få i samarbeid eller datakraft ved å koble hjerner direkte, kan det komme på bekostning av ting som er langt viktigere.