Je hersengolven zullen binnenkort de machines en dieren om je heen besturen

Stel je voor dat je elke controller in je leven zou kunnen vervangen door één eenvoudig apparaat. Geen handleidingen meer en geen toetsenborden of knoppen meer. We hebben het echter niet over een mooie nieuwe afstandsbediening. Niet als je brein al in staat is om met technologie om te gaan. 

Volgens Edward Boyden, Benesse Career Development Professor aan het MIT Media Lab: “De hersenen zijn een elektrisch apparaat. Elektriciteit is een gemeenschappelijke taal. Dit is wat ons in staat stelt om de hersenen te koppelen aan elektronische apparaten.” In wezen zijn de hersenen een gecompliceerde, goed geprogrammeerde computer. Alles wordt gecontroleerd door elektrische impulsen die van neuron naar neuron worden gestuurd.

Op een dag kun je dit signaal misschien verstoren, net als in een James Bond-film, waar je een horloge kunt gebruiken om een ​​bepaald signaal te verstoren. Misschien kun je op een dag de gedachten van dieren of zelfs andere mensen negeren. Hoewel het vermogen om dieren en objecten met je geest te besturen iets uit een sciencefictionfilm lijkt, is mentale controle misschien dichter bij de bloei dan het lijkt.

De tech

Onderzoekers van Harvard hebben een niet-invasieve technologie ontwikkeld, een Brain Control Interface (BCI) genaamd, waarmee mensen de beweging van de staart van een rat kunnen controleren. Dit betekent natuurlijk niet dat de onderzoekers volledige controle hebben over de hersenen van de rat. Om de signalen van de hersenen echt te kunnen manipuleren, moeten we volledig begrijpen hoe de signalen worden gecodeerd. Dit betekent dat we de taal van de hersenen moeten begrijpen.

Voorlopig kunnen we alleen de taal manipuleren door middel van onderbreking. Stel je voor dat je luistert naar iemand die een vreemde taal spreekt. Je kunt ze niet vertellen wat ze moeten zeggen of hoe ze het moeten zeggen, maar je kunt hun spraak manipuleren door ze te onderbreken of te laten zien dat je ze niet kunt horen. In die zin kun je signalen aan een andere persoon geven om hem of haar van spraak te laten veranderen.

Waarom kan ik het nu niet hebben?

Om handmatig met de hersenen te interfereren, gebruiken wetenschappers een apparaat genaamd een elektro-encefalogram (EEG) dat elektrische signalen kan detecteren die door je hersenen gaan. Deze worden gedetecteerd via kleine, platte metalen schijven die aan uw hoofd worden bevestigd en als elektroden dienen.

Momenteel is de BCI-technologie ongelooflijk onnauwkeurig, voornamelijk vanwege de complexiteit van de hersenen. Totdat de technologie naadloos kan integreren met de elektrische signalen van de hersenen, zullen de gegevens die van neuron naar neuron worden afgevuurd, niet correct worden verwerkt. Neuronen die zich dicht bij elkaar in de hersenen bevinden, geven vaak vergelijkbare signalen af, wat de technologie verwerkt, maar eventuele uitschieters creëren een soort ruis die de BCI-technologie niet kan analyseren. Deze complexiteit maakt het voor ons moeilijk om simpelweg een algoritme te ontwikkelen om het patroon te beschrijven. In de toekomst kunnen we echter mogelijk meer gecompliceerde golflengten simuleren door de patronen van hersengolven te analyseren,

De mogelijkheden zijn eindeloos

Stel je voor dat je telefoon een nieuw hoesje nodig heeft en je hebt geen zin om nog eens dertig dollar uit te geven aan een nieuwe in de winkel. Als u zich de benodigde dimensies kunt voorstellen en de gegevens kunt uitvoeren naar een 3D printer, heb je je nieuwe hoesje voor een fractie van de prijs en nauwelijks moeite. Of op een eenvoudiger niveau, je zou het kanaal kunnen veranderen zonder ooit naar een afstandsbediening te hoeven grijpen. In die zin zou BCI kunnen worden geprogrammeerd om te communiceren met machines en deze te besturen in plaats van hersenen.

Laat mij proberen

Bordspellen en videogames zijn begonnen met het opnemen van EEG-technologie om u in staat te stellen uw hersenen te testen. Systemen die gebruikmaken van EEG-technologie variëren van eenvoudige systemen, zoals de Star Wars Science Force-trainer, tot geavanceerde systemen, zoals de Emotionele EPOC. 

In de Star Wars Science Force Trainer concentreert de gebruiker zich op het mentaal laten zweven van een bal, aangespoord door Yoda's aanmoediging. De Neurale impulsactuator, een spelaccessoire dat door Windows op de markt wordt gebracht en dat kan worden geprogrammeerd om met de linkermuisknop te klikken en anderszins het spel te besturen door middel van spanning in het hoofd, is iets geavanceerder.

Medische vooruitgang

Hoewel deze technologie misschien een goedkope gimmick lijkt, zijn de mogelijkheden echt eindeloos. Een dwarslaesie kan bijvoorbeeld de protheses volledig door gedachten beheersen. Het verliezen van een arm of een been hoeft geen beperking of ongemak te zijn, aangezien het aanhangsel kan worden vervangen door een verbeterd systeem met identieke bedieningsprocedures.

Dit soort indrukwekkende protheses zijn al gemaakt en getest in laboratoria door patiënten die de controle over hun lichaam zijn kwijtgeraakt. Jan Scheuermann is een van de 20 mensen die deelnamen aan een test van deze technologie. Scheuermann is al 14 jaar verlamd door een zeldzame ziekte genaamd spinocerebellaire degeneratie. Deze ziekte sluit Jan in wezen op in haar lichaam. Haar hersenen kunnen commando's naar haar ledematen sturen, maar de communicatie is halverwege gestopt. Ze kan haar ledematen niet bewegen als gevolg van deze ziekte.

Toen Jan hoorde over een onderzoek dat haar in staat zou kunnen stellen de controle over haar aanhangsels terug te krijgen, stemde ze onmiddellijk toe. Toen ze ontdekte dat ze een robotarm met haar geest kon bewegen als ze was aangesloten, zegt ze: "Ik bewoog voor het eerst in jaren iets in mijn omgeving. Het was adembenemend en opwindend. Ook wekenlang konden de onderzoekers de glimlach niet van hun gezicht vegen.”

In de afgelopen drie jaar van training met de robotarm, die ze Hector noemt, begint Jan een meer verfijnde controle over de arm te vertonen. Ze heeft haar eigen persoonlijke doel bereikt om zichzelf een chocoladereep te kunnen voeren en heeft vele andere taken volbracht die door het onderzoeksteam van de Universiteit van Pittsburgh zijn voorgesteld.

Na verloop van tijd begon Jan de controle over de arm te verliezen. De hersenen zijn een extreem vijandige omgeving voor de elektronische apparaten die chirurgisch moeten worden geïmplanteerd. Als gevolg hiervan kan zich littekenweefsel rond het implantaat vormen, waardoor neuronen niet kunnen worden gelezen. Jan is teleurgesteld dat ze nooit beter zal worden dan ze was, maar "accepteerde [dit feit] zonder woede of bitterheid." Dit is een indicatie dat de technologie nog lang niet klaar zal zijn voor gebruik in het veld.

tegenslagen

Om ervoor te zorgen dat de technologie het waard is, moeten de voordelen opwegen tegen de risico's. Hoewel patiënten met de prothetische ledematen basistaken konden uitvoeren, zoals tandenpoetsen, biedt de arm niet genoeg diverse bewegingen om het geld en de fysieke pijn van een hersenoperatie waard te zijn.

Als het vermogen van de patiënt om het ledemaat te bewegen na verloop van tijd verslechtert, is de tijd die nodig is om de prothese onder de knie te krijgen misschien niet de moeite waard. Als deze technologie eenmaal verder is ontwikkeld, kan ze buitengewoon nuttig zijn, maar voorlopig is ze onpraktisch voor de echte wereld.

Meer dan een gevoel

Omdat deze protheses werken door signalen te ontvangen die vanuit de hersenen worden verzonden, kan het signaalproces ook worden omgekeerd. Zenuwen sturen, wanneer ze worden aangespoord door aanraking, elektronische impulsen naar de hersenen om u te laten weten dat u wordt aangeraakt. Het zou mogelijk kunnen zijn dat de elektronische impulsen in de zenuwen signalen in de tegenovergestelde richting terugsturen naar de hersenen. Stel je voor dat je een been verliest en een nieuwe krijgt waarmee je nog steeds aanraking kunt voelen.