Implanty do poruszania protezami i zbierania polubień na Fejsie. Interfejsy mózgowe

Implanty do poruszania protezami i zbierania polubień na Fejsie. Interfejsy mózgowe
José Manuel Rodriguez Delgado w 1963 r. zademonstrował, w jaki sposób można stłumić gwałtowne zachowanie za pomocą implantu mózgowego sterowanego radiowo. W demonstracji użył rozjuszonego byka. Zdalnie sterowane implanty mózgowe, uważał Delgado, mogłyby ograniczyć niepożądane zachowania i osiągnąć "psychocywilizowane społeczeństwo".

Brzmi nad wyraz podejrzanie. Nic dziwnego, że perspektywa manipulowania ludzkim umysłem za pomocą implantów mózgowych i wiązek radiowych wywołała w kolejnych latach falę obaw i protestów. Dlatego badania tego rodzaju były w dużym stopniu oficjalnie blokowane. Jednak ostatnio obserwuje się odrodzenie prac na interfejsami mózgowymi (1) przy użyciu jeszcze bardziej zaawansowanej technologii. Wiązki laserowe, ultradźwięki, impulsy elektromagnetyczne, łagodna stymulacja prądem zmiennym i stałym oraz inne metody umożliwiają dziś dostęp do aktywności elektrycznej w mózgu i manipulowanie nią w sposób o wiele bardziej wyrafinowany niż elektrody-igły, które Delgado wbijał w mózgi zwierząt.

Miliarderzy Elon Musk z Tesli i Mark Zuckerberg z Facebooka to współcześnie najbardziej znani propagatorzy badań w tej dziedzinie. Przeznaczają miliony dolarów na rozwój technologii interfejsu mózg-komputer (BCI). Musk twierdzi, że chce stworzyć w ludzkim mózgu "warstwę superinteligencji", która pomoże nam chronić się przed ekspansją sztucznej inteligencji. Zuckerberg podobno chce, aby użytkownicy sieci społecznościowych mogli przesyłać (jak należy rozumieć, na Facebooka) swoje myśli i emocje bez konieczności pisania na klawiaturze.

Medycyna i gry

Film opublikowany wiosną 2021 r. przez Neuralink przedstawia Pagera, małpę z gatunku makak, której wszczepiono chipy Neuralink do mózgu (2). Zachęcany bananowym koktajlem dostarczanym przez słomkę, Pager używał joysticka do grania, kalibrując łącze. Następnie, kiedy badacze każą mu grać w Ponga, joystick został usunięty, a Pager gra w grę wyłącznie myślami.

 2. Małpa z chipem Neuralink grająca w grę wideo za pomocą BCI

Operacja wszczepienia chipów Neuralink musi być tak precyzyjna, że jest wykonywana w całości przez specjalnie zbudowaną do tego maszynę. Działają one przez rejestrowanie sygnałów z elektrod w korze ruchowej mózgu, która koordynuje ruchy rąk i ramion. Śledząc tę aktywność, a następnie przekazując ją do algorytmu dekodera, układy potrafią przewidzieć zamierzone ruchy ręki w czasie rzeczywistym. Po skalibrowaniu, sygnały z dekodera poruszają kursorem na ekranie, bez potrzeby używania kontrolera. Można go nawet skalibrować przez wyobrażenie sobie ruchów dłoni.

Potencjalne zastosowania tej technologii to potencjalnie poprawa jakości życia wielu osób z chorobą Alzheimera, demencją, urazami kręgosłupa i nie tylko. Technologia ta zastosowana w zestawie do wirtualnej rzeczywistości może prowadzić do niesamowitej immersji. Oczywiście wciąż istnieje wiele problemów z Neuralink. Po pierwsze, i najbardziej oczywiste, będzie on niewątpliwie bardzo drogi i inwazyjny. Większość ludzi może po prostu nie chcieć go mieć, ponieważ musieliby poddać się operacji wszczepienia go. Niemniej jednak, jest to przełomowa technologia, która może mieć ogromne konsekwencje w nadchodzących dekadach.

Pod koniec ubiegłego roku chiński szpital Ruijin w Szanghaju poinformował, że jego projekt wszczepialnego do mózgu chipa do leczenia neuromodulacyjnego pacjentów z depresją przeszedł pozytywnie weryfikację etyczną i że będzie rekrutował pacjentów do dalszych badań. Neuromodulacja to wykorzystanie urządzeń medycznych w celu wzmocnienia lub stłumienia aktywności układu nerwowego poprzez dostarczanie stymulacji elektrycznej lub farmaceutycznej bezpośrednio do obszaru docelowego. "Będziemy wszczepiać chipy do mózgów pacjentów za pomocą minimalnie inwazyjnej operacji. Stymulacja elektryczna będzie następnie aktywowany na mózgu po przeprowadzeniu analizy opartej na AI", wyjaśnia Sun Bomin, dyrektor szpitala, który został zacytowany "Shanghai Morning Post". Szpital poinformował też serwis thepaper.cn, że przeprowadził terapię na 45-letnim mężczyźnie o nazwisku w 2017 roku po tym, jak inne formy leczenia zawiodły i według tych informacji, objawy depresji zostały złagodzone po trzech latach regularnego leczenia.

Terapia oparta mózgowym interfejsie BCI w szpitalu Ruijin polega przede wszystkim na wszczepieniu urządzenia do głębokiej stymulacji mózgu (DBS). Stosowanie urządzeń DBS nie jest niczym nowym. Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków zatwierdziła ich stosowanie już w 1997 r. w przypadku drgawkowych zaburzeń neurologicznych, a w 2002 r. w przypadku choroby Parkinsona. Pierwszym zaś odbiorcą urządzenia BMI (Brain-Machine Interface – ogólniejsze wobec BCI pojęcie) był Nathan Copeland (3), Amerykanin, który złamał kark w wypadku samochodowym i nie ma czucia od klatki piersiowej w dół. Copeland ma cztery matryce - dwie w korze czuciowej i dwie w korze ruchowej. Odwiedza laboratorium trzy lub cztery razy w tygodniu, aby przeprowadzać eksperymenty. Implanty pozwoliły mu obsługiwać niektóre urządzenia wyłącznie za pomocą myśli, m.in. robotyczne ramię lub kursor w komputerze. Był w stanie grać w niektóre gry.

3. Nathan Copeland – sparaliżowany pacjent z wszczepionymi implantami mózgu

W październiku 2020 r. chiński potentat gier wideo i inwestor technologiczny Chen Tianqiao założył Brain Frontier Lab w ramach szerszego projektu naukowego TCCI, typu non-profit. Laboratorium, znajdujące się w szpitalu w Huashan i bada obecnie sygnały mózgowe szczurów, aby opracować przyszłe terapie neuronowe dla ludzi. Technologia ta jest bardziej podobna do tej z Neuralink niż rozwiązanie zastosowane w placówce Ruijin. Oczekuje się, że projekt TCCI, którego celem jest pomoc pacjentom z porażeniem mózgowym, będzie ubiegał się o zgodę na przeprowadzenie prób na ludziach w przyszłym roku.

Branża gier wykazuje w ogóle spore zainteresowanie interfejsami mózgowymi, o czym świadczy kolejny przykład - dyrektor generalny znanej firmy gamingowej Valve, Gabe Newell, podał, iż jego firma pracuje nad zestawem dla graczy z interfejsem mózg-komputer (BCI). Valve współpracuje z OpenBCI, firmą produkującą sprzęt do biosensorów, czyli czymś, co Newell określił jako "projekt open source, aby każdy mógł mieć technologie odczytu sygnału mózgowego o wysokiej rozdzielczości wbudowane w zestawy zakładane na głowę".

Wojsko chce superwojownika

Znaczące środki na badania neurobiologiczne, zmierzające do rozkodowania sygnałów mózgowych przeznacza armia USA. Ostatecznym celem jest zbudowanie systemu, który pozwoliłby żołnierzom komunikować się wyłącznie za pomocą myśli. Amerykańskie Wojskowe Biuro Badawcze (ARO) zobowiązało się wydać na ten projekt 6,25 miliona dolarów w ciągu najbliższych pięciu lat, podał serwis C4ISRNET. Na razie neurobiolodzy z ARO twierdzą, że nauczyli się dekodować i oddzielać sygnały neuronowe, które kierują zachowaniami od reszty danych wyjściowych mózgu. To jeszcze nie czytanie w myślach, ale ważny pierwszy krok w kierunku faktycznego zrozumienia, co oznaczają różne sygnały mózgowe. Następnym krokiem miałoby być rozszyfrowanie innych kategorii sygnałów mózgowych, tak, by komputer mógł w końcu interpretować myśli.

Wojskowe badania koncentrują się na dążeniu do stworzenia tzw. "superwojownika" (4) a hakowanie mózgu jest jedną z dróg do tego prowadzących. Na przykład zespół pod kierownictwem profesora Jonathana Moreno z Uniwersytetu Pensylwanii, prowadzi w ramach finansowanej przez resort obrony USA Inicjatywy Badawczej Minerva eksperymenty badające, jak wiele może znieść mózg żołnierza.

4. Militarne projekty interfejsów mózgowych

Departament Obrony zainwestował już w szereg projektów, dla których badania Minervy mają znaczenie. Wojskowe Laboratorium Badawcze, na przykład, sfinansowało naukowców, którzy przechwycili i przekazali myśli uczestnika na temat ruchu postaci w grze wideo, używając stymulacji magnetycznej do przesłania tych instrukcji neuronowych do mózgu innej osoby i wywołania ruchu. Wspierano również badania wykorzystujące algorytmy głębokiego uczenia się i odczyty EEG do rozpoznawania stanów "senności i czuwania" u badanej osoby. Jeden z projektów finansowanych przez Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony (DARPA), doprowadził do budowy BCI, który pozwolił kobiecie z porażeniem czterokończynowym prowadzić wózek inwalidzki za pomocą umysłu. Następnie "odłączyli BCI od wózka inwalidzkiego i podłączyli do symulatora lotu", a kobieta przejęła przez interfejs mózgowy stery cyfrowej wersji F-35.

DARPA pracowała również nad implantami, które monitorują nastrój i przywracają mózg do "normalnego" stanu po ciężkich przejściach oraz urządzenia poprawiające pamięć. Choć programy te miały cele terapeutyczne, ich zastosowania i dalsze możliwości rozciągają się na sferę udoskonaleń - zmiany nastroju, budowanie supersilnych bionicznych ramion, generowanie ponadprzeciętnej pamięci.

Dla DARPA pracuje jeden z najbardziej znanych na świecie naukowców dążących do rozkodowania treści mózgowych, Justin C. Sanchez (5). Sam opisuje swoją pracę jako próby "zrozumienia kodu neuronowego". W tym celu projektuje miniaturowe elektrody z mikro-przewodami o średnicy ludzkiego włosa w celu umieszczenia ich w mózgu. Dzięki nim, uważa Sanchez, będziemy mogli "wsłuchać się w muzykę mózgu", a konkretniej np. w to "jaką intencję motoryczną ma właściciel mózgu".

Zebranie danych o aktywności towarzyszącej wszystkim zachowaniom, ma pozwolić zdekodować sygnały mózgowe, czyli "czytać w myślach". Brzmi może złowrogo, ale badacze mają na myśli głównie osoby chore, np. sparaliżowane. Dekodowanie intencji motorycznych, to kontrola nad ruchami protez za pomocą umysłu, czyli w zasadzie to samo to poruszanie naturalnymi kończynami. Sanchez nie ukrywa jednak, że jego ambicje obejmują coś więcej niż tylko pomoc niepełnosprawnym w wydostaniu się z niewoli wózka inwalidzkiego. Stoi na czele Biura Technologii Biologicznych, utworzonego w 2014 roku. Jednym z celów biura jest "przywrócenie i utrzymanie zdolności bojowych" za pomocą różnych środków, przez zastosowanie zasad inżynierii do biologii układu nerwowego. Na przykład program Restoring Active Memory rozwija neuroprotetyki, małe elektroniczne komponenty wszczepiane do tkanki mózgowej, których celem jest ingerencja w formowanie się w mózgu pamięci w celu przeciwdziałania traumatycznym urazom mózgu.

Czy DARPA prowadzi również tajne programy tego typu? W przeszłości amerykański Departament Obrony to robił. Przeprowadzał m.in. testy na ludziach, uznawane za nieetyczne lub wręcz, jak wielu twierdzi, nielegalne. Dawne programy tego typu, jak opisuje Annie Jacobsen w swojej książce z 2015 roku, "The Pentagon’s Brain", często ocierały się o terytorium typowe dla filmowych szalonych naukowców. W ramach projektu Continuous Assisted Performance próbowano stworzyć "żołnierza 24/7", który mógłby obyć się bez snu nawet przez tydzień.

DARPA zaprosiła kilka lat temu do współpracy również Geoffa Linga, lekarza z oddziału neurologii i intensywnej terapii, a także oficera armii w czynnej służbie, by dołączył do Biura Nauk Obronnych. Program, z którego Ling stał się najbardziej znany, nosi nazwę Revolutionizing Prosthetics (Rewolucja w protetyce). Z pomocą kolegów z DARPA oraz naukowców akademickich i korporacyjnych, Ling i jego zespół zbudowali coś, co kiedyś było wręcz niewyobrażalne: protezę ramienia sterowaną przez mózg. W 2012 roku pokazano sparaliżowaną kobietę Jan Scheuermann, która karmiła się tabliczką czekolady za pomocą robotycznego ramienia, którym manipulowała za pomocą implantu mózgowego. Było to wielkie wydarzenie. MT też o tym donosił.

DARPA zawsze miała ambitniejsze niż pomoc sparaliżowanym cele. W prezentacji z 2015 roku jeden z kierowników programu opisał tę misję tak: "uwolnić umysł od ograniczeń nawet zdrowych ciał". Misją jest uczynienie z ludzi czegoś innego niż to, czym jesteśmy, z mocami wykraczającymi poza te, z którymi się rodzimy i poza te, które możemy organicznie osiągnąć. np. Sanchez od dawna mówi o wzmocnieniu pamięci za pomocą interfejsu neuronowego jako o alternatywnej formie edukacji.

Wstępna technika protezowania pamięci została opisana w pracy z 2013 roku przez naukowców z uniwersytetów Wake Forest, Południowej Kalifornii, i stanowego w Kentucky. Naukowcy przeprowadzili operację na jedenastu szczurach. Do mózgu każdego szczura wszczepiono elektroniczną matrycę składającą się z 16 przewodów ze stali nierdzewnej. Podzielono zwierzęta na dwie grupy i przez kilka tygodni poddawano edukacji, przy czym jedna z grup była edukowana intensywniej niż druga.

Grupa mniej wyedukowana uczyła się prostego zadania, polegającego na zdobyciu wody. Grupa bardziej wyedukowana nauczyła się złożonej wersji tego samego zadania - aby zdobyć wodę, szczury musiały uporczywie szturchać nosem dźwignie. Kiedy grupa szczurów osiągnęła mistrzostwo w tym zadaniu, badacze eksportowali do komputera wzorce aktywności neuronalnej zarejestrowane w mózgach szczurów, czyli pamięć o tym, jak wykonać złożone zadanie. "Następnie wzięliśmy te sygnały i daliśmy je głupszemu zwierzęciu", opowiadał Geoff Ling na spotkaniu DARPA w 2015 r., co oznacza, że badacze wzięli wzorce neuronalne kodujące pamięć o tym, jak wykonać złożone zadanie, zarejestrowane w mózgach lepiej wykształconych szczurów i przenieśli te wzorce do mózgów mniej wykształconych szczurów. "… i to głupie zwierzę umiało wykonać złożoną czynność. W przypadku tego szczura skróciliśmy okres uczenia się z ośmiu tygodni do sekund", podsumował LIng.

Choć wielu badaczy kwestionuje te wyniki, ostrzegając, że w rzeczywistości to jednak nie takie proste, Sanchez jest pewny, że jeśli mamy zdekodowane sygnały neuronowe u jednej osoby, to można przekazać je innej osobie. DARPA sfinansowała eksperymenty pod kierownictwem Sancheza na ludziach na kilku innych uczelniach, z wykorzystaniem podobnych mechanizmów w analogicznych częściach mózgu. Eksperymenty te nie przenosiły pamięci z jednej osoby na drugą, ale zamiast tego dawały jednostkom "zastrzyk" pamięci. Wszczepione elektrody rejestrowały w pewnych obwodach mózgu aktywność neuronów związaną z rozpoznawaniem wzorów oraz zapamiętywaniem list słów. Następnie elektrody przekazały z powrotem te zapisy aktywności neuronów do tych samych obwodów jako formę wzmocnienia. Rezultatem, w obu przypadkach, była znacznie lepsza pamięć.

5. Justin C. Sanchez

W książce "The Pentagon’s Brain" Annie Jacobsen zasugerowała, że badania neurotechnologiczne DARPA, w tym protetyka kończyn górnych i interfejs mózg-maszyna, nie są tym, czym się wydają. "Prawdopodobnie głównym celem DARPA w rozwoju protetyki jest danie robotom, a nie ludziom, lepszych rąk i dłoni”, uważa autorka.

Jednak te badania DARPA, które kiedyś były czymś wyjątkowym dziś mają silną konkurencję ze strony firm Krzemowej Doliny i nie tylko. Niektórzy badacze wojskowej agencji zostali "podkupieni" przez firmy takie jak Verily, dział Alphabet (spółki matki Google), która we współpracy z brytyjskim konglomeratem farmaceutycznym GlaxoSmithKline stworzyła Galvani Bioelectronics, której celem jest wprowadzenie na rynek urządzenia do neuromodulacji. Galvani nazywa swoją działalność "medycyną bioelektryczną". Ted Berger, inżynier biomedyczny z Uniwersytetu Południowej Kalifornii, który współpracował z badaczami z Wake Forest przy ich badaniach nad transferem pamięci u szczurów, stał się dyrektorem naukowym spółki neurotechnologicznej Kernel, która planuje budować "zaawansowane interfejsy neuronowe do leczenia chorób i dysfunkcji, naświetlania mechanizmów inteligencji i rozszerzania poznania". Także Elon Musk znany jest z usilnych zabiegów, by pozyskać naukowców z DARPA do przedsięwzięcia Neuralink.

Nie uzależniać mózgu od maszyny!

Nowa fala badań nad interfejsami mózgowymi i bezkrytyczny entuzjazm niektórych wpływowych postaci, takich jak Elon Musk, spotyka się jednak także w nową falą krytyki, z powodów nie tylko etycznych.

Perspektywa powszechnego wykorzystywania chipów mózgowych w przyszłości martwi znają psycholog Susan Schneider, o czym mówiła m.in. w wywiadzie dla magazyny "Observer". Już w 2019 roku oświadczyła, że połączenie ludzkiego umysłu ze sztuczną inteligencją, czego - jak twierdzi Musk - chce dokonać za pomocą implantu neuronowego, byłoby zbliżone do samobójstwa. "Bez odpowiednich regulacji, twoje najskrytsze myśli i dane biometryczne mogą zostać sprzedane temu, kto da najwyższą ofertę", mówi Schneider w "Observerze". Znając apetyt na dane i komercyjne podejście Facebooka, w zestawieniu z planami, które snuje Zuckerberg, obawy pani Schneider nie są wcale tak bezpodstawne. Połączenie internetu z mózgiem (6) to zarazem połączenie z tym wszystkim przed czym w internecie chcemy się bronić a nie jest pewne czy na tym poziomie będziemy w stanie.

6. Mózg podłączony do internetu

Inni specjaliści podnoszą kolejne obawy. np. wynikającą z rozwoju tej techniki możliwość dyskryminacji i dążenia do wymuszonego konformizmu, gdyż wykrywanie wzorców neuronowych może pewnych ludzi eliminować lub kwalifikować do "reedukacji" już na poziomie myśli. Ludzie mogą stać się niebezpiecznie zależni od potentatów technologicznych i ich maszyn. Może okazać się, że nie umiemy normalnie żyć bez protez pamięci czy pozytywnych doznań w mózgu dostarczanych przez platformy społecznościowej, z którymi się za pomocą myśli łączy. Teraz brzmi to jeszcze abstrakcyjnie, ale czy ktoś kilka dekad przewidywał depresje z powodu braku polubieni na Facebooku?

Mirosław Usidus

 

Oto niektóre z hipotetycznych ulepszeń, jakie mogą przynieść przyszłe implanty mózgu:
1. Przywracanie lub doskonalenie wzroku. Obecnie istnieją już implanty siatkówki, które przywracają niski poziom widzenia osobom oślepionym z powodu uwarunkowań genetycznych. Wiemy już, że pewne zdolności sensoryczne, których brakuje ludziom, istnieją w świecie naturalnym – na przykład zdolność widzenia w ciemności. Na początku noktowizor będzie prawdopodobnie inwestycją wojskową, ale być może po jakimś czasie stanie się dostępny na zasadach komercyjnych.
2. Przywracanie utraconych wspomnień. Stymulacja mózgu za pomocą kontrolowanej stymulacji elektrycznej ma wiele potencjalnych, a niektóre już przetestowane, korzyści neurologicznych.
3. „Pobieranie” nowych umiejętności. Nie jest jeszcze jasne, czy kiedykolwiek będziemy jak w Matrix, ale naukowcy uważają, że nie jest to nie do pomyślenia, przynajmniej nie jest to całkowite science fiction.
4. Leczenie depresji i innych zaburzeń psychicznych. Technologia implantów mózgowych mogłaby pomóc w leczeniu, a nawet wyleczyć choroby psychiczne, takie jak depresja i lęki, bez pomocy środków farmaceutycznych, które niosą ze sobą ryzyko uzależnienia i różnych niepożądanych skutków ubocznych.
5. Zwiększona koncentracja i czujność. Implanty mózgu mogą pomóc ludziom, którzy cierpią z powodu problemów neurologicznych związanych z koncentracją i czujnością. Obejmuje to ADD/ADHD, narkolepsję i demencję.
6. Postępy w matematyce. Istnieją już badania, które pokazują obiecujące wyniki dla kontrolowanej stymulacji mózgu, aby poprawić zdolność osoby do zrozumienia i zrobić matematyki.
7. Sterowanie dowolnym urządzeniem za pomocą umysłu. Naukowcy są obecnie w stanie wykorzystać czujnik neuroprotetyczny, aby pomóc sparaliżowanym pacjentom sterować robotycznym ramieniem za pomocą umysłu.
8. Przeszukuj Internet za pomocą swojego mózgu. Dlaczego nie miałbyś otrzymywać informacji, których szukasz, bezpośrednio z Internetu do swojego mózgu? Moglibyśmy używać implantów mózgu przez cały dzień do wykonywania wielu zadań, w tym do surfowania po sieci.