wetenschappers demonstreren directe communicatie tussen hersenen en hersenen bij mensen

wij mensen hebben een rijk repertoire van Communicatie ontwikkeld, van gebaren tot geavanceerde talen. Al deze vormen van communicatie verbinden anders individuen op een zodanige manier dat ze hun unieke ervaringen kunnen delen en uiten en samenwerken. In een nieuwe studie vervangt technologie taal als communicatiemiddel door de activiteit van de menselijke hersenen rechtstreeks te koppelen. Elektrische activiteit van de hersenen van een paar menselijke proefpersonen werd overgebracht naar de hersenen van een derde individu in de vorm van magnetische signalen, die een instructie om een taak uit te voeren op een bepaalde manier overgebracht. Deze studie opent de deur naar buitengewone nieuwe middelen van menselijke samenwerking, terwijl tegelijkertijd fundamentele noties over individuele identiteit en autonomie op verontrustende manieren vervagen.Directe communicatie tussen hersenen en hersenen is al vele jaren een onderwerp van intense interesse, gedreven door motieven zo divers als futuristisch enthousiasme en militaire noodzaak. In zijn boek Beyond Boundaries beschreef een van de leiders in het veld, Miguel Nicolelis, het samensmelten van menselijke hersenactiviteit als de toekomst van de mensheid, de volgende fase in de evolutie van onze soort. (Nicolelis is lid van de Raad van adviseurs van Scientific American. Hij heeft al een studie uitgevoerd waarin hij de hersenen van verschillende ratten met elkaar verbond met behulp van complexe geïmplanteerde elektroden bekend als brain-to-brain interfaces. Nicolelis en zijn coauteurs beschreven deze prestatie als de eerste “organische computer” met levende hersenen aan elkaar gebonden alsof ze zoveel microprocessoren waren. De dieren in dit netwerk leerden de elektrische activiteit van hun zenuwcellen te synchroniseren in dezelfde mate als die in één brein. De genetwerkte hersenen werden getest op dingen zoals hun vermogen om onderscheid te maken tussen twee verschillende patronen van elektrische stimuli, en ze presteerden routinematig beter dan individuele dieren.

als genetwerkte rattenhersenen “slimmer” zijn dan een enkel dier, stel je dan de mogelijkheden voor van een biologische supercomputer van genetwerkte menselijke hersenen. Een dergelijk netwerk zou mensen in staat kunnen stellen om over taalbarrières heen te werken. Het kan degenen wiens vermogen om te communiceren is aangetast voorzien van een nieuwe manier om dit te doen. Bovendien, als de rat studie juist is, netwerken menselijke hersenen kunnen de prestaties te verbeteren. Zou zo ‘ n netwerk een snellere, efficiëntere en slimmere manier van samenwerken kunnen zijn?

in het nieuwe artikel werden enkele van deze vragen behandeld door de hersenactiviteit van een klein netwerk van mensen te koppelen. Drie individuen die in aparte kamers zaten werkten samen om een blok correct te oriënteren, zodat het een gat tussen andere blokken in een videospel kon vullen. Twee personen die optraden als” afzenders ” konden de kloof zien en wisten of het blok moest worden gedraaid om te passen. De derde persoon, die diende als de” ontvanger”, was verblind voor het juiste antwoord en moest vertrouwen op de instructies van de afzenders.

de twee afzenders waren uitgerust met elektro-encefalografen (EEG ‘ s) die de elektrische activiteit van hun hersenen registreerden. Afzenders waren in staat om de oriëntatie van het blok te zien en te beslissen of de ontvanger signaal om het te draaien. Zij richtten zich op een licht dat met een hoge frequentie knippert om de instructie om te draaien over te brengen of richtten zich op een licht dat met een lage frequentie knippert om te signaleren dat niet te doen. De verschillen in de knipperfrequenties veroorzaakten ongelijksoortige reacties van de hersenen in de afzenders, die door de EEG ‘ s werden vastgelegd en via een computerinterface naar de ontvanger werden gestuurd. Een magnetische puls werd aan de ontvanger geleverd met behulp van een transcranial magnetic stimulation (TMS) – apparaat als een zender signaleerde om te draaien. Die magnetische puls veroorzaakte een lichtflits (een fosfeen) in het gezichtsveld van de ontvanger als een teken om het blok te draaien. De afwezigheid van een signaal binnen een discrete periode was de instructie om het blok niet te draaien.

na het verzamelen van instructies van beide afzenders, besloot de ontvanger of het blok moest worden gedraaid. Net als de afzenders was de ontvanger uitgerust met een EEG, in dit geval om die keuze aan de computer aan te geven. Zodra de ontvanger besloot over de oriëntatie van het blok, het spel afgesloten, en de resultaten werden gegeven aan alle drie de deelnemers. Dit gaf de afzenders de kans om de acties van de ontvanger te evalueren en de ontvanger de kans om de nauwkeurigheid van elke afzender te beoordelen.

het team kreeg een tweede kans om zijn prestaties te verbeteren. In totaal werden vijf groepen individuen Getest met behulp van dit netwerk, het zogenaamde “BrainNet”, en gemiddeld bereikten ze meer dan 80 procent nauwkeurigheid in het voltooien van de taak.

om de uitdaging te escaleren, voegden onderzoekers soms ruis toe aan het signaal dat door een van de afzenders werd verzonden. Geconfronteerd met tegenstrijdige of dubbelzinnige aanwijzingen, leerden de ontvangers snel de instructies van de nauwkeurigere afzender te identificeren en te volgen. Dit proces emuleerde een aantal van de kenmerken van “conventionele” sociale netwerken, volgens het rapport.

deze studie is een natuurlijke uitbreiding van het werk dat eerder bij proefdieren werd verricht. Naast het werk om rattenhersenen aan elkaar te koppelen, is het laboratorium van Nicolelis verantwoordelijk voor het koppelen van meerdere primatenhersenen aan een “Brainet” (niet te verwarren met het BrainNet hierboven besproken), waarin de primaten leerden samen te werken bij het uitvoeren van een gemeenschappelijke taak via brain-computer interfaces (BCIS). Deze keer werden drie primaten verbonden met dezelfde computer met geïmplanteerde BCIs en probeerden ze tegelijkertijd een cursor naar een doel te verplaatsen. De dieren waren in dit geval niet direct met elkaar verbonden, en de uitdaging was voor hen om een prestatie van parallelle verwerking uit te voeren, elk gericht zijn activiteit naar een doel terwijl continu compenseren voor de activiteit van de anderen.

hersenen-naar-hersenen interfaces strekken zich ook uit over verschillende soorten, waarbij mensen niet-invasieve methoden gebruiken die vergelijkbaar zijn met die in de BrainNet-studie om kakkerlakken of ratten die operatief geïmplanteerde herseninterfaces hadden onder controle te houden. In een rapport, een mens met behulp van een niet-invasieve hersenen interface gekoppeld, via de computer, aan de BCI van een verdoofde rat was in staat om de staart van het dier te bewegen. Terwijl in een andere studie, een mens controleerde een rat als een vrij bewegende cyborg.

de onderzoekers in de nieuwe paper wijzen erop dat dit het eerste rapport is waarin de hersenen van meerdere mensen op een volledig niet-invasieve manier met elkaar zijn verbonden. Zij beweren dat het aantal individuen wiens hersenen kunnen worden genetwerkt in wezen onbeperkt is. Toch is de informatie die wordt overgebracht op dit moment heel eenvoudig: een ja-of-nee binaire instructie. Anders dan een zeer complexe manier om een Tetris-achtige videospel te spelen, waar kunnen deze inspanningen toe leiden?

de auteurs stellen voor dat de overdracht van informatie met niet-invasieve benaderingen kan worden verbeterd door gelijktijdige beeldvorming van hersenactiviteit met behulp van functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) om de informatie die een afzender zou kunnen verzenden te vergroten. Maar fMRI is geen eenvoudige procedure, en het zou de complexiteit van een toch al buitengewoon complexe benadering van het delen van informatie uit te breiden. De onderzoekers stellen ook voor dat TMS op een gerichte manier kan worden geleverd aan specifieke hersengebieden om bewustzijn van bepaalde semantische inhoud in de hersenen van de ontvanger te wekken.

ondertussen ontwikkelen de instrumenten voor meer invasieve – en wellicht efficiëntere-herseninterfacing zich snel. Elon Musk kondigde onlangs de ontwikkeling aan van een robotisch implanteerbare BCI met 3.000 elektroden om uitgebreide interactie tussen computers en zenuwcellen in de hersenen te bieden. Hoewel indrukwekkend in omvang en verfijning, deze inspanningen worden overschaduwd door overheidsplannen. De Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) is toonaangevend engineering inspanningen om een implanteerbare neurale interface in staat om een miljoen zenuwcellen tegelijk te betrekken ontwikkelen. Hoewel deze BCI ‘ s niet specifiek worden ontwikkeld voor brain–to-brain interfacing, is het niet moeilijk voor te stellen dat ze voor dergelijke doeleinden zouden kunnen worden aangeworven.

hoewel de hier gebruikte methoden niet-invasief zijn en daarom veel minder onheilspellend lijken dan wanneer een neurale DARPA-interface was gebruikt, roept de technologie nog steeds Ethische bezwaren op, vooral omdat de bijbehorende technologieën zo snel vooruitgaan. Bijvoorbeeld, zou een toekomstige belichaming van een brain-to-brain netwerk een afzender in staat stellen om een dwingend effect op een ontvanger te hebben, waardoor het gevoel van Agentschap van de ontvanger wordt veranderd? Kan een hersenopname van een afzender informatie bevatten die op een dag kan worden verwijderd en inbreuk maakt op de privacy van die persoon? Kunnen deze inspanningen, op een bepaald moment, het gevoel van persoonlijkheid van een individu in gevaar brengen?Dit werk brengt ons een stap dichter bij de toekomst die Nicolelis zich voorstelde, waarin, in de woorden van de overleden Nobelprijswinnaar Murray Gell–Man, “gedachten en gevoelens volledig zouden worden gedeeld met geen van de selectiviteit of misleiding die taal toelaat.”Nicolelis is niet alleen enigszins voyeuristisch in dit streven naar volledige openheid, maar mist ook het punt. Een van de nuances van de menselijke taal is dat wat niet gezegd wordt vaak net zo belangrijk is als wat wel is. De inhoud verborgen in de privacy van iemands geest is de kern van individuele autonomie. Wat we ook kunnen winnen in samenwerking of rekenkracht door hersenen direct te koppelen, kan ten koste gaan van dingen die veel belangrijker zijn.