Op medisch gebied het meest brein-machine-interface onderzoek richt zich op het proberen verloren sensorische informatie te vervangen, zoals het herstellen van het tastgevoel bij mensen met ruggenmergletsel. Een recent onderzoek heeft echter voor een andere aanpak gekozen door een hersen-machine-interface te gebruiken om bestaande sensorische systemen uit te breiden en een ‘zesde zintuig’ bij ratten te creëren.
“Dit vormt een belangrijke stap in de richting van ‘cyber-fysieke’ systemen, die computers versmelten met de levende wezens. hersenen,” vertelde senior auteur Dr. Tim Lucas, assistent-professor neurochirurgie aan de Universiteit van Pennsylvania, aan Digital Trends. Hij zei dat de technologie in de toekomst zou kunnen worden ontwikkeld om zintuiglijke ervaringen te herstellen bij mensen die aan verlamming lijden.
Aanbevolen video's
Brain-computerinterfaces kunnen worden gebruikt om alles te besturen drones tot bionische armen, en ze zijn een hot topic geworden in de opkomende technologie. Elon Musk werkt aan de
Neuralink-project om cybernetische implantaten te gebruiken om mensen in staat te stellen te communiceren met gadgets of software, en Facebook werkt op zichzelf computersysteem dat de hersenen leest. Deze projecten zijn echter nog lang niet in staat bruikbare prototypes te creëren. Voordat mensen neuraal met computers kunnen communiceren, moeten onderzoekers een manier vinden om binnenkomende informatie van een computer in de hersenen te integreren.Verwant
- Hersenlezende hoofdtelefoons zijn er om u telekinetische controle te geven
- Onderzoekers ontwikkelen een flexibele brein-machine-interface voor het besturen van rolstoelen
- 6 vragen die we hebben over de Neuralink-herseninterfacetechnologie van Elon Musk
De nieuwe studie van Penn Medicine doet precies dat, door kleine elektroden in de hersenen van ratten te implanteren en hen informatie te geven in de vorm van sensorische feedback. De onderzoekers begonnen met het operatief implanteren van de elektroden in de hersenen van de ratten. Vervolgens plaatsten ze de dieren in een waterdoolhof dat van binnen zwart geverfd was, met een platform verborgen onder het water dat ze moesten bereiken om te ontsnappen.
De ratten konden het platform niet zien, dus kregen ze geen visuele informatie over hoe ze door het doolhof moesten navigeren. Maar ze hadden wel informatie van de interface. De elektroden stimuleerden hun hersenen om de ratten te vertellen waar het platform zich ten opzichte van hen bevond huidige positie, en de ratten konden deze informatie gebruiken om zelfs in de omgeving het platform te bereiken duisternis.
De onderzoekers gebruikten een techniek genaamd intracorticale microstimulatie, die veel nauwkeuriger is dan andere vormen van hersenstimulatie (zoals transcutane gelijkstroomstimulatie). Deze andere methoden activeren duizenden of miljoenen neuronen en andere neurale elementen, terwijl intracorticale microstimulatie slechts een tiental elementen activeert. Dit betekent dat de stimulatie die op de hersenen wordt toegepast nauwkeurig kan worden gericht, waardoor onderzoekers de mogelijkheid krijgen om één enkele, discrete perceptie te creëren in plaats van een heel hersengebied te activeren.
Met deze preciezere stimulatie kunnen de onderzoekers zich op zeer specifieke hersengebieden richten om informatie over te brengen. Er is echter een uitdaging. Het is niet voldoende om simpelweg een hersengebied te stimuleren en ervan uit te gaan dat het dier die informatie zal kunnen begrijpen. Een van de doorbraken die het team boekte was om te laten zien dat de “Rat-Robot” de informatie kon assimileren, het verwerken van de extern geproduceerde signalen net zo succesvol alsof het zijn natuurlijke signalen zou gebruiken zintuigen.
Er zijn eerdere pogingen geweest om een ‘zesde zintuig’ voor aanwijzingen te creëren met behulp van externe hulpmiddelen zoals een trilband die mensen met een visuele beperking kan helpen navigeren door hun omgeving. Er zijn echter beperkingen aan wie deze externe hulpmiddelen kan gebruiken; ze kunnen bijvoorbeeld niet worden gebruikt door mensen met een verlamming, die geen zintuiglijke feedback kunnen ervaren.
“Een mogelijke toepassing van dit hersencomputerapparaat is het herstellen van de sensatie bij personen die een dwarslaesie hebben gehad,” zei Lucas. “Een patiënt als Christopher Reeve kan zijn vinger niet optillen, noch voelen dat er een naald in zijn vinger wordt gestoken. Christopher Reeve zou weinig nut hebben van een vibrerende riem.”
Voordat de onderzoekers konden overwegen een hersenstimulatieapparaat in een mens te implanteren, zouden ze nog veel meer proeven bij dieren moeten uitvoeren om er zeker van te zijn dat de technologie veilig is. Uiteindelijk geloven ze echter dat ze hersencomputerapparatuur kunnen gebruiken om computers in menselijke hersenen te integreren.
Dat opent de deur voor toepassingen die apparaten in de hersenen verbinden met apparaten elders in het lichaam. “Onze langetermijnvisie is om dit systeem te koppelen aan implanteerbare sensoren in verlamde ledematen om verlamde patiënten een complete zintuiglijke ervaring te bieden”, aldus Lucas.
En dit onderzoek is niet alleen interessant als het gaat om het helpen van mensen met een beperking. Het zou potentieel een heel nieuw veld van hersencomputerapparatuur kunnen openen, zoals biorobots die zoek- en reddingsoperaties kunnen uitvoeren.
De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift PNAS.
Aanbevelingen van de redactie
- Man gebruikt hersengestuurde prothetische robotarmen om een Twinkie op te eten
- Gedachtenlezende AI analyseert je hersengolven om te raden welke video je bekijkt
- Met de ‘brain-computer interface’ van Facebook kun je met je verstand typen
- Baanbrekende AI kan spraak synthetiseren op basis van iemands hersenactiviteit
- De door de geest gecontroleerde cyborgratten van China zijn het bewijs dat we in een cyberpunk-dystopie leven
Upgrade uw levensstijlMet Digital Trends kunnen lezers de snelle technische wereld in de gaten houden met het laatste nieuws, leuke productrecensies, inzichtelijke redactionele artikelen en unieke sneak peeks.
