forskare visar direkt Brain-to-Brain kommunikation hos människor

vi människor har utvecklat en rik repertoar av kommunikation, från gest till sofistikerade språk. Alla dessa former av kommunikation länkar annars separata individer på ett sådant sätt att de kan dela och uttrycka sina enskilda erfarenheter och arbeta tillsammans tillsammans. I en ny studie ersätter teknik språk som ett sätt att kommunicera genom att direkt länka aktiviteten hos mänskliga hjärnor. Elektrisk aktivitet från hjärnan hos ett par mänskliga ämnen överfördes till hjärnan hos en tredje individ i form av magnetiska signaler, som förmedlade en instruktion att utföra en uppgift på ett visst sätt. Denna studie öppnar dörren till extraordinära nya medel för mänskligt samarbete samtidigt som man suddar ut grundläggande begrepp om individuell identitet och autonomi på förvirrande sätt.

direkt brain-to-brain-kommunikation har varit ett ämne av intensivt intresse i många år, drivet av motiv så olika som futuristisk entusiasm och militär nöd. I sin bok Beyond Boundaries beskrev en av ledarna inom området, Miguel Nicolelis, sammanslagningen av mänsklig hjärnaktivitet som mänsklighetens framtid, nästa steg i vår arts utveckling. (Nicolelis sitter i Scientific Americans rådgivande styrelse.) Han har redan genomfört en studie där han kopplade samman hjärnan hos flera råttor med hjälp av komplexa implanterade elektroder som kallas hjärn-till-hjärngränssnitt. Nicolelis och hans medförfattare beskrev denna prestation som den första ”organiska datorn” med levande hjärnor bundna ihop som om de var så många mikroprocessorer. Djuren i detta nätverk lärde sig att synkronisera den elektriska aktiviteten hos sina nervceller i samma utsträckning som de i en enda hjärna. De nätverkade hjärnorna testades för saker som deras förmåga att diskriminera mellan två olika mönster av elektriska stimuli, och de överträffade rutinmässigt enskilda djur.

om nätverkade råtthjärnor är ”smartare” än ett enda djur, föreställ dig förmågan hos en biologisk superdator av nätverkade mänskliga hjärnor. Ett sådant nätverk skulle kunna göra det möjligt för människor att arbeta över språkbarriärer. Det kan ge dem vars förmåga att kommunicera är nedsatt med ett nytt sätt att göra det. Dessutom, om råttstudien är korrekt, kan nätverkande mänskliga hjärnor förbättra prestanda. Kan ett sådant nätverk vara ett snabbare, effektivare och smartare sätt att arbeta tillsammans?

det nya papperet behandlade några av dessa frågor genom att koppla samman hjärnaktiviteten hos ett litet nätverk av människor. Tre personer som satt i separata rum samarbetade för att orientera ett block korrekt så att det kunde fylla ett gap mellan andra block i ett videospel. Två individer som agerade som” avsändare ” kunde se gapet och visste om blocket behövde roteras för att passa. Den tredje individen, som fungerade som” mottagare”, var blind för rätt svar och behövde förlita sig på instruktionerna som skickades av avsändarna.

de två avsändarna var utrustade med elektroencefalografer (EEG) som registrerade hjärnans elektriska aktivitet. Avsändare kunde se blockets orientering och bestämma om de skulle signalera mottagaren att rotera den. De fokuserade på ett ljus som blinkade med hög frekvens för att förmedla instruktionen att rotera eller fokuserade på en som blinkade med låg frekvens för att signalera att inte göra det. Skillnaderna i de blinkande frekvenserna orsakade olika hjärnresponser i avsändarna, som fångades av EEG och skickades via datorgränssnitt till mottagaren. En magnetisk puls levererades till mottagaren med hjälp av en transkraniell magnetisk stimulering (TMS) anordning om en avsändare signalerade att rotera. Den magnetiska pulsen orsakade en blixt av ljus (en fosfen) i mottagarens synfält som en ledtråd för att vrida blocket. Frånvaron av en signal inom en diskret tidsperiod var instruktionen att inte vrida blocket.

efter att ha samlat instruktioner från båda avsändarna bestämde mottagaren om att rotera blocket. Liksom avsändarna var mottagaren utrustad med en EEG, i detta fall för att signalera det valet till datorn. När mottagaren bestämde sig för blockets orientering avslutades spelet och resultaten gavs till alla tre deltagarna. Detta gav avsändarna en chans att utvärdera mottagarens handlingar och mottagaren en chans att bedöma varje avsändares noggrannhet.

laget fick sedan en andra chans att förbättra sin prestanda. Sammantaget testades fem grupper av individer med hjälp av detta nätverk, kallat ”BrainNet”, och i genomsnitt uppnådde de mer än 80 procent noggrannhet när de slutförde uppgiften.

för att eskalera utmaningen lade utredare ibland brus till signalen som skickades av en av avsändarna. Inför motstridiga eller tvetydiga riktningar lärde sig mottagarna snabbt att identifiera och följa instruktionerna från den mer exakta avsändaren. Denna process emulerade några av funktionerna i” konventionella ” sociala nätverk, enligt rapporten.

denna studie är en naturlig förlängning av arbete som tidigare utförts på laboratoriedjur. Förutom arbetet som kopplar samman råtthjärnor är Nicolelis laboratorium ansvarigt för att länka flera primathjärnor till en ”Brainet” (inte att förväxla med BrainNet som diskuterats ovan), där primaterna lärde sig att samarbeta i utförandet av en gemensam uppgift via hjärn-datorgränssnitt (BCIs). Den här gången var tre primater anslutna till samma dator med implanterade BCIs och försökte samtidigt flytta en markör till ett mål. Djuren var inte direkt kopplade till varandra i det här fallet, och utmaningen var för dem att utföra en prestation av parallell bearbetning, var och en riktade sin aktivitet mot ett mål medan de kontinuerligt kompenserade för de andras aktivitet.

hjärn-till-hjärngränssnitt spänner också över arter, med människor som använder icke-invasiva metoder som liknar dem i Brainnetstudien för att kontrollera kackerlackor eller råttor som hade kirurgiskt implanterade hjärngränssnitt. I en rapport kunde en människa som använde ett icke-invasivt hjärngränssnitt kopplat via dator till BCI hos en bedövad råtta flytta djurets svans. I en annan studie kontrollerade en människa en råtta som en fritt rörlig cyborg.

utredarna i det nya papperet påpekar att det är den första rapporten där hjärnan hos flera människor har kopplats på ett helt icke-invasivt sätt. De hävdar att antalet individer vars hjärnor kan nätverkas är i huvudsak obegränsat. Ändå är informationen som förmedlas för närvarande mycket enkel: en ja-eller-nej binär instruktion. Annat än att vara ett väldigt komplext sätt att spela ett Tetrisliknande videospel, var kan dessa ansträngningar leda?

författarna föreslår att informationsöverföring med icke-invasiva metoder kan förbättras genom att samtidigt avbilda hjärnaktivitet med funktionell magnetisk resonansavbildning (fMRI) för att öka informationen som en avsändare kan överföra. Men fMRI är inte ett enkelt förfarande, och det skulle utvidga komplexiteten i ett redan utomordentligt komplicerat tillvägagångssätt för att dela information. Forskarna föreslår också att TMS kan levereras på ett fokuserat sätt till specifika hjärnregioner för att framkalla medvetenhet om särskilt semantiskt innehåll i mottagarens hjärna.

samtidigt utvecklas verktygen för mer invasiv—och kanske effektivare-hjärngränssnitt snabbt. Elon Musk tillkännagav nyligen utvecklingen av en robot implanterbar BCI innehållande 3000 elektroder för att ge omfattande interaktion mellan datorer och nervceller i hjärnan. Även om de är imponerande i omfattning och sofistikering, är dessa ansträngningar dvärgade av regeringens planer. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) har lett tekniska ansträngningar för att utveckla ett implanterbart neuralt gränssnitt som kan engagera en miljon nervceller samtidigt. Även om dessa BCIs inte utvecklas specifikt för gränssnitt mellan hjärna och hjärna, är det inte svårt att föreställa sig att de kan rekryteras för sådana ändamål.

även om de metoder som används här är icke-invasiva och därför verkar mycket mindre olycksbådande än om ett DARPA-neuralt gränssnitt hade använts, väcker tekniken fortfarande etiska problem, särskilt för att de tillhörande teknikerna utvecklas så snabbt. Till exempel kan någon framtida utföringsform av ett hjärnnätverk göra det möjligt för en avsändare att ha en tvångseffekt på en mottagare, vilket förändrar den senare känslan av byrå? Kan en hjärninspelning från en avsändare innehålla information som en dag kan extraheras och kränka den personens integritet? Kan dessa ansträngningar, någon gång, äventyra en individs känsla av personlighet?

detta arbete tar oss ett steg närmare framtiden Nicolelis föreställde sig, där, enligt den sena Nobelprisvinnande fysikern Murray Gell–Man, ” tankar och känslor skulle delas helt med ingen av den selektivitet eller bedrägeri som språket tillåter.”Förutom att vara något voyeuristisk i denna strävan efter fullständig öppenhet, missar Nicolelis poängen. En av nyanserna i mänskligt språk är att det som inte sägs ofta är lika viktigt som det som är. Innehållet som döljs i privatlivet i ens sinne är kärnan i individuell autonomi. Vad vi än kan vinna i samarbete eller datorkraft genom att direkt länka hjärnor kan komma på bekostnad av saker som är mycket viktigare.