Hoe graag we het ook willen, het is niet waarschijnlijk dat een kamer vol apen ooit het werk van Shakespeare zal kunnen reproduceren, ongeacht hoe lang ze daar zitten te typen. Maar wat als je hun hersenen zou verbinden? Kunnen ze geweldige dingen bereiken - of op zijn minst een hoger niveau van denkkracht bereiken?
Het idee intrigeerde Miguel Nicolelis, directeur van het Centre for Neuroengineering aan de Duke University. Nicolelis heeft veel ervaring in het bedraden van dierenhersenen en zien waar ze toe in staat zijn. Al in 1999 verbonden hij en zijn team bij Duke het brein van een rat met een robotarm. Sindsdien verleggen ze de grenzen van wat bekend staat als brain-machine-interfaces.
Dat bracht Nicolelis ertoe zich af te vragen wat mogelijk was als je in plaats daarvan hersenen met hersenen verbond. Kunnen dieren letterlijk samen leren denken?
Apen gaan aan de slag
Dus ging hij op zoek om te zien of verschillende dierenhersenen konden samenwerken om een taak uit te voeren. Het doel was om een soort 'organische computer' te maken.
Voor de studie, eerder deze maand gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten, plaatste het team van Nicolelis eerst elektroden in de hersenen van drie resusapen, gericht op bewegingsgebieden, en deze werden aangesloten op een computer die een afbeelding van een robotarm bestuurde. Hoewel hun hersenen niet met elkaar waren verbonden, leerden de apen, hoewel in verschillende kamers, uiteindelijk hun denken te synchroniseren, zodat ze de schermarm konden bewegen en een bal konden grijpen. Dat leverde hen een beloning van sap op.
Toen maakten de onderzoekers het moeilijker. Ze creëerden een situatie waarin de avatar-arm in een driedimensionale ruimte kon bewegen. Maar elk van de drie apen kon slechts één of twee soorten bewegingen besturen - bijvoorbeeld omhoog of omlaag, of rechts of links - zodat geen enkele aap alleen de arm effectief genoeg kon bewegen om sap te winnen.
Na verloop van tijd begonnen hun afzonderlijke neuronen samen te werken en konden via de computer de arm bewegen en de virtuele bal bereiken. Zonder zich ervan bewust te zijn dat ze samenwerkten, hadden de apen een apen superbrein gemaakt, zei Nicolelis of, zoals hij het noemde, een 'hersenkraker'.
Meer geest meldt
Maar Nicolelis en de Duke-onderzoekers hielden daar niet op. Ze gingen nog een stap verder met een groep van vier volwassen ratten. In plaats van hun hersenen via een computer met elkaar te verbinden, waren deze keer de hersenen van de dieren rechtstreeks verbonden.
Ze verbond twee sets elektroden in elk van de hersenen van de rat, gericht op het gebied geassocieerd met beweging. De ene elektrode stimuleerde een bepaald deel van de hersenen, terwijl de andere zijn activiteit registreerde. Toen één snelheid op aanraking reageerde, was het in staat de kennis van die reactie over te dragen aan de andere ratten.
Door vallen en opstaan leerden die ratten hoe ze hun hersenen moesten synchroniseren - waarvoor ze werden beloond. In één experiment waren de dieren in staat om verschillende hersenreacties op verschillende signalen te produceren, een enkele elektrische puls of vier daarvan. Toen dat gebeurde, waren die vier hersenen een eenvoudige computer geworden, die een reactie als een groep verwerkte.
Dit speelde duidelijk een rol in de tweede helft van het rattenexperiment. Deze keer ontvingen de dieren patronen van elektrische stimulatie die waren ontworpen om stijgende of dalende temperaturen en stijgende of dalende luchtdruk weer te geven. Gebaseerd op hoe de hersenen die patronen interpreteerden en erop reageerden, konden de ratten 'voorspellen' of het zou gaan regenen.
Blijkt dat de ratten consistent nauwkeuriger waren in hun voorspellingen wanneer hun hersenen samenwerkten dan wanneer individuele ratten probeerden deze voorspellingen zelf te doen. Zoals Nicolelis uitlegde: “De ratten konden taken over dieren verdelen, zodat hun individuele werklast kleiner was. Dat hadden we in het begin niet verwacht. ”
Brain gain?
Fascinerend spul, maar wat betekent het voor ons mensen? Gelooft Nicolelis dat op een dag menselijke hersenen daadwerkelijk zullen worden verbonden om verbijsterende problemen op te lossen? En wat voor soort donkere doos wordt geopend als een andere persoon rechtstreeks toegang heeft tot wat er in ons brein gebeurt?
Van zijn kant ziet Nicolelis de potentiële waarde van een menselijk 'brein' bij de behandeling van mensen met een neurologisch letsel of een handicap. Hij denkt bijvoorbeeld dat een persoon die een beroerte heeft gehad, zijn revalidatie zou kunnen versnellen als hij zijn taal- en motorische vaardigheden opnieuw kon leren in combinatie met een gezond brein. Hij heeft ook gezegd dat hij zich een team van chirurgen zou kunnen voorstellen die zich bij de hersenen zouden aansluiten om een moeilijke operatie te voltooien of wiskundigen die hersenkracht delen om een complex probleem op te lossen.
Natuurlijk gaat het een tijdje duren voordat mensen elkaars hersens aansluiten. Het is duidelijk dat het proces een stuk minder invasief zou moeten worden dan bij de apen en ratten waar elektroden in hun hersenen waren geïmplanteerd. En toen de Duke-experimenten de samenwerking tussen de hersenen van de ratten volgden, bewaakten ze slechts 3.000 neuronen. Het menselijk brein is veel complexer - het heeft iets minder dan 100 miljard neuronen - dus de technologie zou waarschijnlijk informatie van honderdduizenden neuronen moeten opnemen en verzenden.
Die uitdaging lijkt echter veel minder ontmoedigend dan de ethische uitdagingen die hersendelen met zich meebrengen. Als mensen onderdeel worden van een brein en hun hersensignalen worden vastgelegd, verliezen ze dan het recht om ze privé te houden? En laten we zeggen dat ze het recht zouden hebben om hun geheimen geheim te houden. Kon elke groep of bedrijf of persoon die toezicht houdt op een hersennetwerk kunnen garanderen dat de gegevens diep in uw hersenen nooit kunnen worden gestolen?
Dat is een dilemma voor een andere dag, een die wetenschappers als Miguel Nicolelis hopen dat ze de gelegenheid krijgen om te confronteren.
