Hjernesignal, der sendes via Internettet fra en forsker, styrer en medforskeres håndbevægelser.
Forskere fra University of Washington har udført, hvad de mener er det første ikke-invasive menneske-til-menneske-hjerne-interface, med en forsker, der er i stand til et hjernesignal via Internettet for at kontrollere håndbevægelserne for en medforsker.
Ved hjælp af elektriske hjerneoptagelser og en form for magnetisk stimulering sendte Rajesh Rao et hjernesignal til Andrea Stocco på den anden side af University of Washington campus, hvilket fik Stocco finger til at bevæge sig på et tastatur.
Mens forskere ved Duke University har demonstreret hjerne-til-hjerne-kommunikation mellem to rotter, og Harvard-forskere har demonstreret det mellem et menneske og en rotte, mener Rao og Stocco at dette er den første demonstration af menneskelig-til-menneskelig hjerne-grænseflade.
University of Washington-forsker Rajesh Rao, til venstre, spiller et computerspil med hans sind. På tværs af campus bærer forskeren Andrea Stocco, højre, en magnetisk stimuleringsspole over den venstre motoriske cortexregion i hans hjerne. Stocco højre pegefinger bevægede sig ufrivilligt for at trykke på “ild” -knappen som en del af den første demonstration af human-hjerne-til-hjerne-interface. Fotokredit: University of Washington
”Internettet var en måde at forbinde computere på, og nu kan det være en måde at forbinde hjerner på,” sagde Stocco. ”Vi vil tage viden om en hjerne og overføre den direkte fra hjerne til hjerne.”
Forskerne fangede den fulde demonstration på video optaget i begge laboratorier. Følgende version er redigeret i længden. Denne video og fotos i høj opløsning er også tilgængelige på forskningswebstedet.
Rao, en UW-professor i datalogi og teknik, har arbejdet med hjernecomputer-interface i sit laboratorium i mere end 10 år og har lige udgivet en bog om emnet. I 2011, ansporet af de hurtige teknologiske fremskridt, mente han, at han kunne demonstrere begrebet menneskelig hjerne-til-hjerne-grænseflade. Så han samarbejdede med Stocco, en UW-forskningsassistent i psykologi ved UW's Institute for Learning & Brain Sciences.
Den 12. august sad Rao i sit laboratorium med en hætte med elektroder bundet til en elektroencefalografimaskine, der læser elektrisk aktivitet i hjernen. Stocco var i sit laboratorium på tværs af campus iført en lilla svømmehætte markeret med stimuleringsstedet for den transkraniale magnetiske stimuleringsspole, der blev placeret direkte over hans venstre motoriske cortex, der kontrollerer håndbevægelsen.
Holdet havde en Skype-forbindelse oprettet, så de to laboratorier kunne koordinere, skønt hverken Rao eller Stocco kunne se Skype-skærmbillederne.
Rao kiggede på en computerskærm og spillede et simpelt videospil med hans sind. Da han skulle skyde en kanon mod et mål, forestilte han sig at bevæge sin højre hånd (være omhyggelig med ikke at bevæge sin hånd), hvilket fik en markør til at slå "ild" -knappen. Næsten øjeblikkeligt bevægede Stocco, der havde støjdæmpende ørepropper og ikke kiggede på en computerskærm, ufrivilligt sin højre pegefinger for at skubbe mellemrumstasten på tastaturet foran sig, som om han fyrede kanonen. Stocco sammenlignede følelsen af, at hans hånd bevægede sig ufrivilligt med en nervøs tic.
”Det var både spændende og uhyggeligt at se en forestillet handling fra min hjerne blive oversat til faktisk handling af en anden hjerne,” sagde Rao. ”Dette var dybest set en envejsstrøm af information fra min hjerne til hans. Det næste trin er at have en mere retfærdig tovejs-samtale direkte mellem de to hjerner. ”
Teknologierne, som forskerne bruger til registrering og stimulering af hjernen, er begge velkendte. Elektroencefalografi eller EEG bruges rutinemæssigt af klinikere og forskere til at registrere hjerneaktivitet ikke-invasivt fra hovedbunden. Transkranial magnetisk stimulering er en ikke-invasiv måde at levere stimulering til hjernen for at fremkalde en reaktion. Dens virkning afhænger af, hvor spolen er placeret; i dette tilfælde blev det placeret direkte over hjerneområdet, der kontrollerer en persons højre hånd. Ved at aktivere disse neuroner overbeviste stimuleringen hjernen om, at den var nødt til at bevæge højre hånd.
Eksperimentets cyklus. Hjernesignaler fra “er” optages. Når computeren registrerer forestillede håndbevægelser, overføres en “brand” -kommando over internettet til TMS-maskinen, hvilket medfører en opadgående bevægelse af højre hånd på “Modtageren.” Dette resulterer normalt i, at “brand” -tasten bliver ramt. Billedkredit: University of Washington
Computer science og engineering-kandidater Matthew Bryan, Bryan Djunaedi, Joseph Wu og Alex Dadgar sammen med bioingeniørstuderende Dev Sarma skrev computerkoden til projektet og oversatte Raos hjernesignaler til en kommando for Stocos hjerne.
”Hjernecomputergrænseflade er noget, som folk har talt om i lang, lang tid,” sagde Chantel Prat, adjunkt i psykologi ved UW's Institute for Learning & Brain Sciences, og Stocco's kone og forskningspartner, der var med til at udføre eksperimentet. ”Vi tilsluttede en hjerne til den mest komplekse computer, nogen nogensinde har studeret, og det er en anden hjerne.”
Ved første rødme bringer dette gennembrud alle slags science fiction-scenarier i tankerne. Stocco omtalte spøgtigt det som et "Vulcan mind meld." Men Rao advarede om, at denne teknologi kun læser visse former for enkle hjernesignaler, ikke en persons tanker. Og det giver ikke nogen mulighed for at kontrollere dine handlinger mod din vilje.
Begge forskere var på laboratoriet iført højt specialiseret udstyr og under ideelle forhold. De var også nødt til at skaffe og følge et strengt sæt af internationale regler for test af mennesker til at gennemføre demonstrationen.
”Jeg tror, at nogle mennesker vil blive nervøse af dette, fordi de vil overvurdere teknologien,” sagde Prat. "Der er ingen mulig måde, den teknologi, som vi har, kunne bruges på en person ubevidst eller uden deres villige deltagelse."
Stocco sagde, at mange år fra nu kan teknologien bruges af f.eks. Nogen på jorden til at hjælpe en flyvning eller passager med at lande et fly, hvis piloten bliver ufør. Eller en person med handicap kunne kommunikere sit ønske, f.eks. Om mad eller vand. Hjernesignaler fra en person til en anden ville fungere, selvom de ikke talte det samme sprog.
Rao og Stocco planlægger næste gang at udføre et eksperiment, der ville transmittere mere kompleks information fra den ene hjerne til den anden. Hvis det fungerer, vil de derefter gennemføre eksperimentet på en større pool af emner.
Deres forskning blev delvis finansieret af National Science Foundation's Engineering Research Center for Sensorimotor Neural Engineering ved UW, U.S. Army Research Office og National Institutes of Health.
Via University of Washington