Wir kommen näher an Schnittstellen von Gehirn zu Gehirn

Stellen Sie sich vor durch nur Ihre Gedanken mit anderen zu kommunizieren. Keine Worte, keine Anzeichen werden ausgetauscht: nur reine Information direkt aus einem Gehirn zum anderen Reisen.

Natürlich, das ist der Stoff aus dem Träume und Science-Fiction-Filmen: in der realen Welt am nächsten, dass Wissenschaftler gekommen, um den Aufbau der direkten Kommunikation zwischen Gehirn beinhaltet einen extrem komplizierten Apparat und würde Stunden dauern, bis die Menge an Informationen zu übertragen, Sie in der Regel in einem 2-minütigen Gespräch austauschen. Dennoch, wie sie genannt werden, ist Forschung auf diese Schnittstellen von Gehirn zu Gehirn, wertvoll, weil es eines Tages Patienten mit Hirnschäden ermöglichen könnte, die sprechen können, kommunizieren mit anderen Mitteln. In einem kürzlich veröffentlichten Bericht der PLOS ONE, Andrea Stocco, Rajesh Rao und Kollegen von der University of Washington, USA, erweitern Sie auf früheren Forschungen zeigen, dass BBIs tatsächlich Probleme zu lösen, wenn auch im engeren Sinne der experimentellen Labor genutzt werden.

"Ratet mal, was ich denke"

Im Experiment, Rao und Kollegen auf frühere Untersuchungen von ihrem Labor und andere gebaut, das Gehirn zu Gehirn-Interface zu entwerfen. Zwei Teilnehmer spielten ein Spiel der "erraten, was ich denke", in dem die Inquirer (jene tun, die Raten) "Ja oder Nein" Fragen an den Beklagten (die man tut das Denken über). In wissenschaftlichen Experimenten, die Anzahl der Parameter muss oft so niedrig gehalten werden wie möglich, und dieses war keine Ausnahme: der Responder musste ein Objekt unter 8 in einer vorgegebenen Kategorie (zum Beispiel "Hund" unter 7 anderen Tieren) denken, und die Inquirer, der wusste, dass die Liste der Objekte, aber ignoriert, die man von den Befragten ausgewählt wurde, konnte nur drei Fragen vorgegebenen "Ja oder Nein" (z.B. "es fliegt?"). Es ist die Art und Weise, die der Responder Antworten den fragenden mitgeteilt wurden, die die Schnittstelle von Gehirn zu Gehirn gekickt.

Von Gehirn zu Gehirn über EEG und magnetische Impulse

Um seine oder ihre Antwort anzugeben, Regie die Beklagte seinen Blick entweder von zwei LED-Leuchten, einem blinken bei 13 Hz Codierung für "Ja", das andere blinken bei 12 Hz für "Nein". Der Beschwerdegegner Gehirn reagierte auf das Blinklicht an der entsprechenden Frequenz, und die Hirntätigkeit konnte zuverlässig abgeholt und decodiert Echtzeit durch eine EEG-System. Die Antwort "Ja oder Nein" wurde dann der Inquirer Gehirn mit einem transkranielle Magnetstimulation (TMS) Maschine übermittelt. TMS ermöglicht Stimulierung der Großhirnrinde nicht-invasiv per scharfe magnetische Impulse durch die Kopfhaut und Schädel, die wiederum kurz die Aktivität der Nervenzellen in einem bestimmten Patch der Großhirnrinde verändern. Bei der Anwendung auf die Sehrinde am Hinterkopf auslösen TMS Impulse die Wahrnehmung der kurze Blitze des leichten genannt Phosphenen. Hier, Rao und Kollegen einfach die Intensität der TMS Impulse so gesteuert, dass eine Antwort "Ja" die Wahrnehmung von einem Besp zuverlässig von den fragenden verursachen würde während eine "Nein" Antwort nicht wäre.

Noch nicht mit der Geschwindigkeit des Denkens

Wieder, man kann nicht überbetont, wie ungeschickt das ganze System war, und wie langsam: die Befragten musste fixieren auf die blinkende LED für bis zu 20 Sekunden in der Reihenfolge für die EEG-Decoder zu holen ihre Antwort; und die nachfragenden musste bei der Erkennung von Phosphenen zuverlässig für 1 bis 2 Stunden vor sogar ernsthaft trainiert werden. Vergleichen Sie dies mit den fünf Sekunden es hätte jeden anfragenden zu erraten, welches Objekt die Beschwerdegegnerin war der denken, wenn sie miteinander gesprochen haben könnte! Dennoch, erstellt dieser Studie ein paar wichtige Punkte für die zukünftige Forschung. Erstens war die Information übermittelt zuverlässig fast 95 % der Zeit, die nicht ganz so schlimm ist (und wird sicherlich bei der zukünftigen Arbeit verbessert werden). Zweitens die Schnittstelle von Gehirn zu Gehirn arbeitete in Echtzeit, eine Voraussetzung für den Einsatz als Ersatz für die Kommunikation mit Standardmitteln.

Perspektiven für die Zukunft

Rao und Kollegen erwähnen die Möglichkeit, die Gehirn zu Gehirn Schnittstellen eines Tages für Patienten nützlich sein könnte, die nach Beschädigung auf den Sprachzentren des Gehirns (eine Bedingung bekannt als Broca Aphasie) sprechen können. Ich finde die Idee faszinierend. Diese Patienten in der Regel behalten die meisten ihre intellektuellen Fähigkeiten, und wäre am ehesten in der Lage, eine Antwort "Ja" die Farbe grün und rot, "Nein" zum Beispiel zugeordnet. Eine gut durchdachte Klassifikationsbaum Worte, Bilder und Konzepte könnten dann mit "Ja oder Nein" Antworten, ziemlich komplexe Ideen liefern navigiert werden. Die gleiche Technik könnte potenziell angewendet werden, für die Kommunikation mit Patienten mit schweren sensomotorische Beeinträchtigungen wie z. B. locked-in Syndrom, eine verheerende Hirnstamm Verletzungen, wo das Individuum nicht in der Lage, fast jeden Muskel zu bewegen ist, doch bewusst bleibt. Natürlich sind wir nur so weit weg von gegenseitig ihre Gedanken zu lesen, wie wir letztes Jahr waren. In naher Zukunft jedoch profitieren Schnittstellen von Gehirn zu Gehirn das schnelle Tempo des Fortschritts in den Bereichen neuronale Stimulation und die Entschlüsselung der neuronalen Aktivität von elektrophysiologische Aufnahmen, schrittweise schneller, zuverlässiger und praktischer. Was wir tun können könnten dann schon einen erheblichen Unterschied machen.

Referenz

Andrea Stocco, Chantel S. Prat, Darby M. Losey, Jeneva A. Cronin, Joseph Wu, Justin A. Abernethy, Rajesh P. N. Rao (2015) spielt 20 Fragen mit dem Verstand: kooperative Problemlösung durch den Menschen, die über eine Schnittstelle von Gehirn zu Gehirn. PLoS ONE 10(9): e0137303. doi:10.1371/Journal.pone.0137303.

Dieser Artikel erschien in PLOS Blogs und ist hier unter Creative Commons Lizenz veröffentlicht.

Bild von Allan Ajifo unter Creative Commons Lizenz.