Súčasné možnosti priamej komunikácie medzi dvoma mozgami

Autor: Michal Patarák | 3.12.2013 o 11:45 | (upravené 4.12.2013 o 3:58) Karma článku: 14,60 | Prečítané:  5202x

Tento rok sa uskutočnili tri dych vyrážajúce experimenty, v ktorých vedci prepojili mozgy dvoch potkanov, mozog človeka s mozgom potkana a napokon vytvorili komunikačné rozhranie medzi mozgami dvoch ľudí. Už dávnejšie sa pritom testovali rozhrania medzi mozgom a počítačom alebo mozgom a určitým zariadením, ktoré vykonávalo príkazy na základe aktivity snímanej z mozgu. Tohoročné výskumy sú však oproti nim zásadným skokom ďalej. Nejde o žiadnu telepatiu, ani o nejaké čítanie myslí. Je to priama komunikácia medzi dvoma mozgami, bez použitia iných komunikačných podnetov okrem počítačom upraveného neuronálneho signálu.

Zobrazenie mozgu zo 14. storočiaZobrazenie mozgu zo 14. storočiaAnonym

Hovoríme o BTBI (brain-to-brain-interface), čiže technológii, ktorá umožňuje prostredníctvom počítača vytvoriť komunikačný kanál medzi dvoma mozgami. Aktivita mozgovej kôry sa zaznamenáva z jedného mozgu a vnáša do mozgu druhého jedinca, pričom cieľom (zatiaľ) je, aby sa jedinec, ktorý tento signál prijíma, podľa neho aj správal. Na to je nutné poznať a vedieť použiť techniku snímania činnosti kôrových neurónov (mozog vysielač), túto činnosť transformovať do vhodného signálu a ten napokon vedieť vhodne aplikovať do zodpovedajúcich neurónov druhého mozgu (mozog prijímač) tak, aby ho vedel dešifrovať a realizovať ako svoj vlastný.

Potkan vykonáva to, čo sa naučil iný potkan

Predstavte si potkana v klietke. Naučí sa identifikovať ľavé a pravé svetielko diódy a v čase ich rozsvietenia stláčať pod nimi umiestnenú páčku. Pomocou elektród sa nahráva elektrická aktivita jeho motorickej kôry. Vedci z americkej Duke University tohto potkana označujú slovom kodér. V inej klietke je druhý potkan, dekodér. Do motorickej kôry má zavedené mikrostimulačné elektródy.  Stimulujú ju signálom, ktorý sa v reálnom čase mení podľa kodérom realizovaných úkonov. V mozgu dekodéra prebieha proces, ktorý tento signál rozoznáva ako podnet pre svoju vlastnú motorickú činnosť. Ak ide všetko ako po masle, tak si dekodér vyberá a stláča tú istú páčku ako kodér, hoci kodéra nevidí a nesvieti mu ani príslušné svetielko. Ide o diaľkový prenos signálu, ktorý vedie ku konkrétnemu správaniu. Vedci takto prepojili aj potkana z Brazílie s potkanom z USA a ich kôrovú aktivitu prenášali cez internet.

Spojenie mozgov dvoch potkanov

Kodér mal okolo 95%-nú presnosť v zvládaní motorickej úlohy, kým dekodér mal takmer 79% správnych odpovedí, čo je výsledok vysoko nad náhodu. Primárnym faktorom výkonu je samozrejme kvalita neuronálnej informácie extrahovaná z mozgu kodéra. V druhom experimente sa vyskúšala rozlišovacia úloha: kodér sa mal naučiť odlíšiť úzky otvor od širokého a po tejto detekcii strčiť nosom do šírke zodpovedajúcej ľavej alebo pravej časti klietky. Snímala sa aktivita jeho somatosenzorickej kôry, pričom dekodér mal v prevedení tejto úlohy okolo 62%-nú úspešnosť. V tomto percente prípadov vykonal to isté, čo kodér (strčil do príslušnej časti klietky), avšak bez pomocného podnetu, ktorý by mu slúžil ako kľúč. Jeho jediným podnetom bola mikrostimulácia. Táto štúdia má veľký význam, nakoľko sa prvýkrát podarilo v reálnom čase prepojiť mozgy dvoch živých organizmov, pričom z jedného sa neuronálna aktivita extrahovala a do druhého sa prenášala. Išlo o priamy komunikačný kanál medzi dvoma mozgami, s úplným vylúčením obvyklých možností vzájomného dorozumievania sa medzi potkanmi.

Keď sa človek sústredí, potkan zodvihne chvost

Vedcom z Harvardskej univerzity sa podaril iný kúsok. V ich štúdii sa neinvazívne prenášal úmysel dobrovoľníka stimulovať oblasť mozgu potkana, zodpovedajúcu za pohyby chvosta. Výsledkom bolo, že keď sa človek sústredil, potkan v anestézii pohol chvostom. Metóda bol neinvazívna, čo znamená, že sa (na rozdiel od predchádzajúceho výskumu mozgovej komunikácie medzi dvoma potkanmi) nevyužili elektródy. Umiestnenie elektród totiž vyžaduje chirurgickú implantáciu. Tu sa použilo niečo elegantnejšie. Pomocou EEG (elektroencefalografia) sa zaznamenával úmysel človeka stimulovať motorickú-chvostovú oblasť mozgu potkana a tým pohnúť jeho chvostom. Subjekt sa mal upriamiť na blikajúce svetielko monitora a vtedy sa koncentrovať. Zaregistrovali sa jeho vizuálne evokované potenciály a do mozgu potkana sa preniesli taktiež neinvazívne - pomocou transkraniálne zameraného ultrazvuku (FUS, focused ultrasound). Ten je schopný dodávať ultrazvukovú energiu aj do hlbokých štruktúr mozgu. Vzhľadom na to, že sa nepoužila elektrická stimulácia, bolo však časové oneskorenie medzi úmyslom subjektu a pohybom chvosta pomerne značné (1,83s).

Muž chce stlačiť klávesu na spustenie kanónu v počítačovej hre, stláča ju však výskumník na druhej strane fakulty

Prví, ktorím sa podarilo vytvoriť rozhranie medzi dvoma ľudskými mozgami, boli vedci z University of Washington. Rao „poslal" mozgový signál kontrolovania prstových pohybov svojmu kolegovi Stoccovi, aby ovládal pohyb jeho prsta na klávesnici. EEG snímalo Raovu mozgovú aktivitu a pomocou transkraniálnej magnetickej stimulácie (TMS) sa tento signál prenášal do ľavej motorickej oblasti jeho kolegu (zodpovednej za ovládanie prstov pravej ruky). Signál sa prenášal pomocou internetu. Kým doteraz internet spájal počítače, odteraz už aj ľudské mozgy, ako to komentujú výskumníci. Rao si predstavoval, že stlačí klávesu na spustenie kanónu, medzerník však stlačil Stocco, ktorý to pociťoval ako nejaký druh tiku, ako pohyb rukou, ktorý neovládal vlastnou vôľou. Ďalším krokom by bolo vytvorenie rozhrania, ktoré by umožnilo jednak prenos komplexnejšej informácie a jednak obojsmerný transfer, teda vzájomnú komunikáciu dvoch vzdialených partnerov.

Muž, ochrnutý na všetky štyri končatiny, pohybuje protetickým ramenom

Vedci z Washingtonskej univerzity hovoria o možnom využití komunikačného rozhrania medzi dvoma ľudskými mozgami a zároveň sa snažia rozptýliť obavy z nechcených zásahov do mysle človeka, ktoré sa môžu objaviť v budúcnosti. Potenciálne zneužitie je ako možnosť s týmito technológiami samozrejme spojené, bez ohľadu na optimizmus autorov. Ťažko si však (zatiaľ) predstaviť ovládanie mysle niekoho iného, bez predchádzajúcej implantácie nejakého stimulátora alebo bez toho, že by aspoň na začiatku nejako nespolupracoval (stále bude totiž potrebný nielen vysielač, ale aj prijímač signálu). Vedci napríklad hovoria o pilotovi lietadla, ktorý sa zrazu cíti indisponovaný na jeho riadenie. Pomocou špeciálneho komunikačného zariadenia by bolo možné prostredníctvom jeho mysle prevziať kontrolu nad lietadlom a to aj bez toho, že by pozemný pilot hovoril rovnakou rečou. Mohlo by sa tak zabrániť katastrofe. Výskumy majú bohaté filozofické a iskriace etické implikácie, ktoré však presahujú úmysel tohto článku.

Rozhrania medzi mozgom a pomáhajúcimi zariadeniami majú pred sebou určite bohatú a plodnú budúcnosť v medicíne. Tento rok bola publikovaná fascinujúca štúdia (Wang a kol., 2013, University of Pittsburgh), v ktorej bol ako subjekt použitý tridsaťročný muž po kompletnom post-traumatickom prerušení spinálnej miechy (na úrovni štvrtého krčného stavca). V čase sledovania bol už sedem rokov tetraplegický (teda ochrnutý na všetky štyri končatiny). Pohyby pravej ruky ani ramena vôľovo vôbec neovládal. Vedci mu implantovali mriežku s 32 elektródami. Tie snímali aktivitu z jeho ľavej motorickej kôry, ktorá má na starosti pohyby pravej hornej končatiny. Za 28 dní sa bol schopný naučiť mysľou ovládať pohyby protetického ramena, ktorým prvý raz za posledných sedem rokov vlastnou vôľou dočiahol na nejaký predmet. Keďže aj po rokoch od úrazu miechy je mozgová činnosť v motorických regiónoch príslušných ochrnutých oblastí stále zachovaná, boli by takéto náhradné končatiny pre postihnutých neuveriteľnou pomocou. Už len to, že by sa predtým ochrnutý človek mohol sám nakŕmiť alebo si jednoducho otvoriť okno...

Potenciálnych pozitívnych i nebezpečných aplikácií rodiacich sa technológií je mnoho. Stačí trochu fantazírovať a to, čo sme kedysi čítali len v sci-fi knihách, môže byť za pár rokov skutočnou súčasťou nášho neustále sa meniaceho sveta.

 

 

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

EKONOMIKA

U. S. Steel odchádza, o košickú fabriku bojujú Třinecké železárny

U. S. Steel predáva košické železiarne, ponuku predložili Číňania a skupina slovenských miliardárov.

KOMENTÁRE

Úbohá stredná trieda, tá sa vo Ficovom vlaku nevezie zadarmo

Ak sa niektorí chcú mať závratne dobre, musia sa tí ostatní mať horšie.

KOMENTÁRE

Ako o tridsať rokov rozvrátim našu spoločnosť

Moderné demokracie sa premenia na vlády starých.


Už ste čítali?