Trudno sobie wyobrazić system bardziej złożony niż ludzki mózg. Jeszcze trudniej zrozumieć, jak ów system pracuje, wytwarzając stany psychiczne i zawiadując myśleniem, pamiętaniem czy koordynacją ruchową ciała.
Ta złożoność nie przeraża jednak badaczy, którzy na wszelkie sposoby próbują rozszyfrować tajniki mózgu. Najbardziej ambitne projekty polegają na tworzeniu map połączeń międzyneuronalnych, by je potem rekonstruować za pomocą obwodów elektronicznych lub symulacji komputerowych. Na świecie prowadzi je obecnie kilka najważniejszych zespołów naukowych.
Uniwersytet Stanforda
Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Stanforda (Dolina Krzemowa, USA) daje nadzieję na to, że czytanie w myślach może być w zasięgu współczesnej nauki – pisze Science Daily. Naukowcy udowodnili, że wykonywanie działań matematycznych aktywuje te same obszary mózgu, co używanie w normalnej rozmowie liczb oraz wyrażeń określających ilość.
„Mamy teraz realną możliwość podsłuchiwania mózgu” – mówi Josef Parvizi (kontakt), profesor z laboratorium neurologii Uniwersytetu Stanforda, ekspert w dziedzinie czynnościowego mapowania ludzkiego mózgu, który brał udział w tych badaniach.
„To ekscytujące i nieco straszne – skomentował Henry T. Greely (kontakt), specjalista od etyki w biomedycynie na tej samej uczelni, który nie uczestniczył w pracach zespołu. – Pokazuje, że możemy zobaczyć, kiedy ktoś myśli o liczbach, oraz że w przyszłości będziemy mogli manipulować czyimś myśleniem o nich”.
Metoda zastosowana przez zespół Parviziego obejmowała usunięcie fragmentu czaszki wolontariuszy, którzy zdecydowali się poddać badaniu, i umocowaniu do odsłoniętego mózgu zestawu elektrod. W trakcie eksperymentu badani musieli zostać w szpitalu przez około tydzień, ale poza szpitalnym otoczeniem oraz brakiem możliwości ruszenia się z łóżka prowadzili normalne życie: jedli, pili, spali, rozmawiali z rodziną i przyjaciółmi, słuchali muzyki i oglądali telewizję. Przez ten czas urządzenia podłączone do elektrod w ich mózgu rejestrowały dokładnie jego aktywność, a kamery rozmieszczone w pokoju nagrywały wszystko, co się w nim działo.
Oprócz tego, wolontariuszy proszono o wykonanie prostych zadań, takich jak rozwiązywania działań matematycznych czy przypominanie sobie, co jedli na śniadanie. Naukowcy potwierdzili, że w trakcie tych ćwiczeń jeden z obszarów mózgu uaktywniał się tylko wtedy, kiedy badani wykonywali działania matematyczne. Po przeanalizowaniu zapisów aktywności mózgu z reszty dnia badacze zauważyli, że ten sam obszar był aktywny, kiedy wolontariusz używał w konwersacji jakiejś liczby, albo chociaż określenia oznaczającego ilość, takiego jak „więcej”, „dużo” lub „większy od poprzedniego”.
„Komórki nerwowe nie aktywowały się chaotycznie – twierdzi Parvizi. – Są bardzo wyspecjalizowane, aktywne tylko wtedy, kiedy badany zaczyna myśleć o liczbach. Kiedy wspomina poranek, śmieje się albo rozmawia na inne tematy, nie aktywują się”. Dzięki temu, oglądając zapis aktywności mózgu, można z dużą pewnością stwierdzić, kiedy dany człowiek myślał o ilości – czy to w kontekście konkretnych liczb, czy w postaci wyrażeń określających ilość.
Greely uspokaja, że strach przed kontrolą umysłów jest jeszcze przedwczesny. „Praktycznie rzecz ujmując, nie jest to najprostsza w świecie rzecz – wszczepiać ludziom elektrody do mózgu. To nie stanie się jutro i nie będzie łatwe lub niezauważalne” – mówi.

Neuron (komórka nerwowa) to rodzaj elektrycznie pobudliwej komórki zdolnej do przetwarzania i przewodzenia informacji w postaci sygnału elektrycznego. Neurony są podstawowym elementem układu nerwowego zwierząt (a więc i ludzi). Najwięcej neuronów znajduje się w ośrodkowym układzie nerwowym w skład którego wchodzi mózgowie (mózg) oraz rdzeń kręgowy.
Politechnika w Lozannie
Jeden z najbardziej ambitnych projektów rekonstrukcji mózgu realizuje konsorcjum złożone z Politechniki w Lozannie i koncernu IBM – przedsięwzięcie Blue Brain ma doprowadzić do odtworzenia mózgu in silico, w elektronicznych obwodach krzemowych, a poszukiwaniu temu towarzyszy nadzieja, że wierna symulacja będzie zachowywać się jak oryginalny organ biologiczny.
Uniwersytet Princeton
Inni badacze nie zamierzają jednak czekać latami na efekty takich wysiłków jak Blue Brain. Wierzą, że do tajemnic umysłu można dojść na skróty, analizując fizyczne przejawy pracy mózgu. Francisco Pereira (kontakt) z Princeton University w USA analizuje za pomocą techniki zwanej czynnościowym rezonansem magnetycznym (fMRI) aktywność neuronów, które działając stają się źródłem sygnałów elektrycznych. Podgląda się je za poprzez różne techniki badawcze.
Uczeni tacy jak Pereira zakładają, że aktywność elektryczna mózgu dobrze odzwierciedla stany umysłu, jeśli więc uda się zidentyfikować i skatalogować wzory elektrycznych zachowań, w konsekwencji można będzie czytać ludzkie myśli. W jednym z eksperymentów badacz z Princeton pokazał uczestnikom badania różne obiekty wraz z ich nazwami. Następnie kazał im wyobrażać sobie te przedmioty. Pracę wyobraźni podglądano za pomocą fMRI, a podłączony do skanera komputer analizował zidentyfikowane wzory, radząc sobie całkiem dobrze z odgadywaniem myśli badanych.
Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley
Z kolei Jack Gallant z University of California w Berkeley (prowadzący na uniwersytecie laboratorium Gallant Lab) pokazywał uczestnikom swoich eksperymentów filmy, jednocześnie analizując za pomocą fMRI pracę mózgu po to, by komputerowo odtworzyć to, co widzą badani. Choć uzyskane obrazy dalekie są jeszcze od oryginału, to widać już coraz wyraźniej, że tematyka czytania w myślach przestanie być domeną zarezerwowaną wyłącznie dla twórczości science fiction.
Uniwersytet Browna
Stawką naukowych podróży w głąb mózgu nie jest jednak jedynie wścibstwo i chęć poznania ukrytych myśli, choć pewnie agenci licznych służb marzą o takiej możliwości. Pod względem praktycznym istotniejsze są próby konstrukcji bezpośrednich połączeń, czyli tzw. interfejsów między mózgiem a komputerem (Brain-Computer Interface). Ostatnio prasę naukową zelektryzowało doniesienie grupy amerykańskich badaczy z Brown University. Dwoje sparaliżowanych pacjentów pokazało, że są w stanie za pomocą umysłu sterować robotycznym ramieniem. Po latach bezruchu nie stracili zdolności formułowania poleceń, które system komputerowy potrafił zinterpretować i zamienić na instrukcje dla bionicznej protezy.
Wyniki uczonych z Brown University, choć spektakularne, nie zaskakują – prace nad połączeniem mózgu z komputerami trwają od wielu lat, a szczególnego impetu nabrały po 1999 roku. Wówczas to uczeni po raz pierwszy pokazali, że czytanie mózgu jest technicznie możliwe. Poddane eksperymentowi szczury z wszczepionymi w mózg elektrodami potrafiły siłą umysłu uruchomić sterowaną komputerowo dźwignię otwierającą dostęp do wody.
Po trzynastu latach uczeni są coraz bliżsi wdrożenia swoich rozwiązań do praktyki – wspomniane badania z Brown University prowadzone są już w ramach testów klinicznych. Ich pomyślne zakończenie otworzy nowe perspektywy przed ludźmi, wydawałoby się trwale pozbawionymi możliwości normalnego funkcjonowania. Osoby sparaliżowane, po amputacjach, cierpiące na zaburzenia neuromotoryczne mają szansę na nowe życie.
Wiadomo jednak, że zastosowania medyczne nie wyczerpią ciekawości naukowców i inżynierów. Od lat w interfejsy mózg-komputer inwestuje wojsko i wykorzystuje je już w nowoczesnych systemach sterowania samolotami. Trwają też intensywne prace nad armią nowej generacji, którą tworzyć będą żołnierze cyborgi sprzężeni z bojowymi protezami sterowanymi bezpośrednio umysłem. A co bawi wojskowych, musi także prędzej czy później trafić do świata rozrywki – od marca 2012 r. amatorzy technicznych nowinek korzystać mogą z rozwiązania Intendix SOCI firmy g.tec. Wystarczy nałożyć na głowę specjalny czepek zaopatrzony w elektrody, by umysł uzyskał bezpośrednią kontrolę nad komputerem.
Edwin Bendyk
Źródło: Onet (na podstawie PAP), ScienceDaily, Uniwersytet Stanforda (2013/10), Polityka (88 pytań do Nauki)
Skomentuj
Musisz się zalogować, aby móc dodać komentarz.