מדוע לא ניתן לחשוב על תקשורת מוח-למוח

טלפתיה, המאה ה -23 בערך: המוח הוולקני מתמזג, שמושג על ידי נגיעה במקדשים בקצות האצבעות, הוא טכניקה מקובלת לקידום העלילה של פרק "מסע בין כוכבים" עם מינימום של דיאלוג, על ידי שיתוף רשמים חושיים, זיכרונות ומחשבות בין דמויות לא אנושיות.

קריאות קשורות

מעבר לגבולות

קנה

תוכן קשור

• שבץ הגאונות הזה יכול לאפשר לך לכתוב במוחך

טלפתיה, 2015: במרכז להנדסת עצבים סנסורימוטורית באוניברסיטת וושינגטון, אישה צעירה סומכת מכסה אלקטרו-פלוגרפי, משובץ באלקטרודות שיכולות לקרוא את תנודות המתח הדקות מעבר למוחה. היא משחקת במשחק, עונה על שאלות על ידי הפניית מבטה לאחת משתי נורות strobe המסומנות "כן" ו"לא ". נורית" כן "מהבהבת 13 פעמים בשנייה, ה"לא" ב -12 וההבדל היא קטנה מכדי שתוכל לתפוס אותה, אך מספקת למחשב כדי לגלות בירי תאי עצב בקליפת המוח שלה. אם המחשב קובע שהיא מסתכלת על תאורת ה"כן ", הוא שולח איתות לחדר בבניין אחר, שם יושבת אישה אחרת עם סליל מגנטי שמונח מאחורי ראשה. אות "כן" מפעיל את המגנט, וגורם להפרעה קצרה בשדה הראייה של הנבדק השני, הבזק וירטואלי ("פוספן") שהיא מתארת ​​כמו דומה להופעת ברק החום באופק. באופן זה, התשובות של האישה הראשונה מועברות לאדם אחר ברחבי הקמפוס, כשהן עושות "מסע בין כוכבים" אחת טובה יותר: החלפת מידע בין שני מוחות שאינם נמצאים באותו מקום.

במשך כמעט כל ההיסטוריה האנושית, ידוע שרק חמשת החושים הטבעיים משמשים דרך למוח, ושפה ומחווה כערוצים החוצה. כעת החוקרים מפרים את גבולות הנפש, מעבירים מידע פנימה והחוצה ומעבר לרחבה ולזמן, מתמרנים אותו ומעצימים אותו. הניסוי הזה ואחרים היו "הדגמה לתחילת השיחה", אומר החוקר ראג'ש ראו, שערך אותה יחד עם עמיתו אנדראה סטוקו. השיחה, אשר ככל הנראה תשלוט במדעי המוח בחלק גדול מהמאה הנוכחית, מקיימת את ההבטחה לטכנולוגיה חדשה שתשפיע באופן דרמטי על האופן בו אנו מטפלים בדמנציה, שבץ מוחי וחבלות בעמוד השדרה. אבל זה יהיה גם על האתיקה של כלים חדשים וחזקים להעצמת החשיבה, ובסופו של דבר, בעצם טבע התודעה וזהות.

המחקר החדש צמח מהעבודה של ראו ב"ממשקי מחשב ומוח ", המעבדים דחפים עצביים לאותות שיכולים לשלוט במכשירים חיצוניים. שימוש ב- EEG לשליטה ברובוט שיכול לנווט בחדר ולהרים חפצים - אותם הראו ראו ועמיתיו כבר בשנת 2008 - עלול להיות דבר שבשגרה ביום רביעי בקרב רביעיות.

שלדים רובוטיים עם חיישנים מיששיים, מוחזקים כאן על ידי מיגל ניקולליס, מגלים שינויים במיקום, בטמפרטורה ולחץ ושולחים מידע זה למוח. (פאולו ויטקר / רויטרס / קורביס) כדי לפקח על המוח באופן לא פולשני, ראג'ש ראו מתאים למשתתפי המחקר עם כובעי EEG ומוסיף ג'ל מוליך כך שהקרקפת והאלקטרודות יוצרים קשר טוב. (חוזה מנדוג'נה) הציוד בו השתמשו החוקרים בהפגנה כלל מכסה EEG, אלקטרודות EEG, כבלים, תיבת בקרה ומגבר אות. (חוזה מנדוג'נה) קופים במחקר שנערך לאחרונה השתמשו במוחם כדי לשלוט בזרוע וירטואלית ולתמרן חפצים וירטואליים. אותות חשמליים המוזנים למוח חיקו את תחושת המישוש. (מעבדת ניקולליס) חוקרים פורצים את גבולות הנפש, מעבירים מידע פנימה והחוצה ובמרחב וזמן. (חוזה מנדוג'נה) החוקרים מאוניברסיטת וושינגטון ראג'ש ראו (משמאל) ואנדרו סטוקו (מימין) לוקחים חלק בהפגנת הממשק הראשון בין מוח למוח. (אוניברסיטת וושינגטון )

במה שראו אומר היה המקרה הראשון של הודעה שנשלחה ישירות ממוח אנושי אחד למשנהו, הוא גייס את סטוקו כדי לעזור לשחק משחק בסיסי מסוג "פולשי החלל". כשאדם אחד צפה בהתקפה על גבי מסך והתקשר באמצעות שימוש במחשבה בלבד ברגע הטוב ביותר לירות, השני קיבל דחף מגנטי שגרם לידו, ללא מאמץ מודע, ללחוץ על כפתור במקלדת. לאחר תרגול מסוים, אומר ראו, הם הצליחו בזה די.

"זה נחמד" אמרתי כשהוא תיאר לי את הנוהל. "אתה יכול לגרום לו לנגן בפסנתר?"

ראו נאנח. "לא עם שום דבר שאנחנו משתמשים בו עכשיו."

על כל מה שהמדע חקר ומיפט את המוח בעשורים האחרונים, המוח נשאר קופסה שחורה. חיבור מפורסם משנת 1974 מאת הפילוסוף תומאס נגל שאל "איך זה להיות בת?" והסיק למצב שלעולם לא נדע; אי אפשר להבין או לגשת לתודעה אחרת - של אדם אחר, קל וחומר בן מזן אחר. עבור ראו וכמה אחרים לפתוח את הדלת הזו סדק זעיר, אם כן, הוא הישג בולט, גם אם העבודה בעיקר הדגישה כמה אתגר גדול, הן מבחינה רעיונית והן מבחינה טכנולוגית.

כוח המחשוב והתכנות עומדים באתגר; הבעיה היא הממשק בין מוח למחשב ובעיקר זה שהולך בכיוון ממחשב למוח. איך אתה נותן איתות לקבוצה הנכונה של תאי עצב מבין 86 מיליארד המוח במוח אנושי? הגישה היעילה ביותר היא משדר מושתל שיכול להיות קשור לחיווט כדי לעורר אזורים קטנים במוח, אפילו עד עצב יחיד. מכשירים כאלה כבר משתמשים ב"גירוי מוח עמוק ", טכניקה לטיפול בחולים עם הפרעות פרקינסון ואחרות עם דחפים חשמליים. אבל זה דבר אחד לבצע ניתוח מוח למחלה חשוכת מרפא, ועוד משהו לעשות זאת כחלק מניסוי שהיתרונות שלו הם ספקולטיביים במקרה הטוב.

אז ראו השתמש בטכניקה שאינה כרוכה בפתיחת הגולגולת, שדה מגנטי משתנה כדי לגרום לזרם חשמלי זעיר באזור המוח. נראה שהוא בטוח - המתנדב הראשון שלו היה משתף הפעולה שלו, סטוקו - אבל זה מנגנון גס. האזור הקטן ביותר שניתן לעורר בדרך זו, טוען ראו, אינו ממש חצי סנטימטר. זה מגביל את היישום לתנועות מוטוריות גסות, כמו לחיצת כפתור, או תקשורת פשוטה עם כן או לא.

נראה כי דרך נוספת להעברת מידע, המכונה אולטראסאונד ממוקד, מסוגלת לעורר אזור במוח קטן כמו גרגר אורז. בעוד שהיישומים הרפואיים לאולטראסאונד, כמו הדמיה והפחתת רקמות, משתמשים בתדרים גבוהים, החל מ- 800 קילוהרץ ועד לטווח המגה-הרץ, צוות שהוביל הרדיולוג הרווארד Seung-Schik Yoo מצא כי תדר של 350 קילוגרץ עובד טוב, וככל הנראה בבטחה, כדי לשלוח אות למוח של חולדה. מקורו של האות במתנדב אנושי מצויד ב- EEG, שדגמן את גלי המוח שלו; כשהתמקד בדפוס ספציפי של אורות על גבי מסך מחשב, מחשב שלח אות אולטרסאונד לחולדה, מה שהניע את זנבו בתגובה. יו טוענת כי החולדה לא הראתה השפעות שליליות, אך הבטיחות באולטראסאונד ממוקד במוח האנושי אינה מוכחת. חלק מהבעיה היא שבניגוד לגירוי מגנטי, המנגנון שבאמצעותו גלי אולטרסאונד - סוג של אנרגיה מכנית - יוצר פוטנציאל חשמלי אינו מובן לחלוטין. אפשרות אחת היא שהיא פועלת בעקיפין על ידי "פתיחה" של פתיחת שלפוחית ​​השתן, או השקיות, בתוך תאי המוח, והציף אותם במעברי עצבים, כמו העברת זריקת דופמין לאזור הנכון בדיוק. לחלופין, האולטרסאונד עלול לגרום לבירור - מבעבע - בקרום התא, ולשנות את תכונותיו החשמליות. יו חושד כי המוח מכיל קולטנים לגירוי מכני, כולל אולטרסאונד, שרוב מדעי המוח התעלמו מהם. קולטנים כאלה היו מהווים את התופעה של "לראות כוכבים", או הבזקי אור, מכה בראש, למשל. אם הוכח כי אולטרסאונד ממוקד הוא בטוח, והופך לגישה ריאלית לממשק מוח-מחשב, הוא יפתח מגוון רחב של אפשרויות שלא נחקרו - למעשה, בקושי מדומיינות -.

תקשורת מילולית ישירה בין יחידים - גרסה מתוחכמת יותר של הניסוי של ראו, עם שני אנשים קשורים המחליפים אמירות מפורשות רק על ידי חשיבתם - היא היישום הברור ביותר, אך לא ברור שמין בעל שפה זקוק לדרך מתקדמת יותר מבחינה טכנולוגית כדי לומר " אני מאחר באיחור ", או אפילו" אני אוהב אותך. "ג'ון טרימפר, מועמד לדוקטורט באוניברסיטת אמורי לפסיכולוגיה, שכתב על ההשלכות האתיות של ממשקי מוח-מוח-מוח, משער כי הטכנולוגיה, " במיוחד באמצעות אלחוטי שידורים, עלולים בסופו של דבר לאפשר לחיילים או למשטרה - או פושעים - לתקשר בשקט ובסודיות במהלך פעולות. "זה יהיה בעתיד הרחוק. עד כה המסר העשיר בתוכן שנשלח מוח-מוח בין בני-אדם נסע מנושא בהודו למסר בשטרסבורג, צרפת. המסר הראשון, שקודד במאמץ ופוענח לסמלים בינאריים על ידי קבוצה מבוססת ברצלונה, היה " הולה ". עם ממשק מתוחכם יותר ניתן לדמיין, למשל, קורבן שבץ משותק המתקשר למטפל - או לכלבו. ובכל זאת, אם מה שהוא אומר הוא "תביא לי את העיתון", ישנם או שיהיו בקרוב סינתיסייזרים לדיבור - ורובוטים - שיכולים לעשות זאת. אבל מה אם האדם הוא סטיבן הוקינג, הפיזיקאי הגדול שסובל מ- ALS, שמתקשר באמצעות שריר לחיים כדי להקליד את האותיות הראשונות של מילה? העולם יכול בוודאי ליהנות מערוץ ישיר לתודעתו.

אולי אנחנו עדיין חושבים קטנים מדי. אולי אנלוגי לשפה טבעית הוא לא אפליקציית הרוצחים עבור ממשק מוח-מוח. במקום זאת, זה חייב להיות משהו יותר גלובלי, שאפתני יותר - מידע, כישורים, ואפילו קלט חושי גולמי. מה אם סטודנטים לרפואה היו יכולים להוריד טכניקה ישירות ממוחו של המנתח הטוב בעולם, או אם מוזיקאים יכולים לגשת ישירות לזכרו של פסנתרן גדול? "האם יש רק דרך אחת ללמוד מיומנות?", רהו רו. "יכול להיות קיצור דרך והאם זה רמאות?" זה אפילו לא צריך לערב מוח אנושי נוסף בצד השני. זו יכולה להיות חיה - איך זה יהיה לחוות את העולם באמצעות ריח, כמו כלב - או באמצעות הדחה מחדש, כמו עטלף? או שזה יכול להיות מנוע חיפוש. "בוגד בבחינה אם אתה משתמש בסמארטפון שלך כדי לחפש דברים באינטרנט", אומר ראו, "אבל מה אם אתה כבר מחובר לאינטרנט דרך המוח שלך? יותר ויותר מדד ההצלחה בחברה הוא באיזו מהירות אנו ניגשים, מעכלים ומשתמשים במידע שבחוץ, לא כמה אתה יכול לדחוס בזיכרון שלך. עכשיו אנחנו עושים את זה עם האצבעות. אבל האם יש משהו לא בסדר מטבעו בכך שאתה חושב? "

לחלופין, זה יכול להיות המוח שלך, שהועלה ברגע כלשהו שומר על עצמו ונשמר באופן דיגיטלי לגישה עתידית. "בואו נגיד שנים אחר כך יש לך אירוע מוחי, " אומרת סטוקו, שאמה הפרטית שלה אירעה אירוע מוחי בשנות ה -50 לחייה ולא הלכה שוב. "עכשיו אתה הולך לגמילה וזה כמו ללמוד ללכת מחדש. נניח שאתה יכול פשוט להוריד את היכולת הזו למוח שלך. סביר להניח שזה לא יעבוד בצורה מושלמת, אבל זו תהיה התחלה גדולה להחזיר את היכולת הזו. "

מיגל ניקולליס, מדען עצב יצירתי של דיוק ומרצה מהפנט במעגל ה- TED Talks, יודע את ערכה של הפגנה טובה. לקראת מונדיאל 2014, ניקולליס - חובב כדורגל יליד ברזיל - עבד עם אחרים לבניית שלד-אקזו רובוטי שנשלט על ידי דחפי EEG, מה שמאפשר לאיש צעיר פרפלגי למסור את הבעיטה הראשונה הטקסית. חלק גדול מעבודותיו עוסק כיום בתקשורת מוח-למוח, במיוחד בטכניקות האזוטריות ביותר של קישור מחשבות לעבודה משותפת על בעיה. המוחות אינם אנושיים, ולכן הוא יכול להשתמש בשתלי אלקטרודות, עם כל היתרונות שמעבירים.

אחד הניסויים הבולטים ביותר שלו כלל זוג חולדות מעבדה, לימוד יחדיו ונע בסינכרוניה כשהם מתקשרים באמצעות אותות מוח. החולדות הוכשרו במתחם עם שני מנופים ופנס מעל כל אחד מהם. האור השמאלי או הימני היה מהבהב, והחולדות למדו ללחוץ על הידית המתאימה כדי לקבל תגמול. לאחר מכן הם הופרדו, וכל אחד מהם היה מצויד באלקטרודות לקליפת המנוע, מחוברים באמצעות מחשבים שדגמו דחפים מוחיים מחולדה אחת ("המקודד"), ושלחו אות לשנייה ("המפענח"). חולדת "המקודד" הייתה רואה הבזק קל אחד - נניח, השמאלי - ודוחפת את הידית השמאלית לתגמולה; בתיבה השנייה שני האורות היו מהבהבים, כך ש"מפענח "לא ידע על איזה מנוף לדחוף - אך עם קבלת אות מהעכברוש הראשון, הוא היה הולך גם שמאלה.

להפגנה זו הוסיף ניקולליס טוויסט פיקח. כאשר עכברוש המפענח עשה את הבחירה הנכונה, הוא זכה לתגמול, והמקודד קיבל גם פרס שני. זה שימש לחיזוק וחיזוק התהליכים העצביים (הלא מודעים) שנדגמו במוחו. כתוצאה מכך, שני החולדות הפכו מדויקים ומהירים יותר בתגובותיהם - "זוג מוחות קשורים זה בזה ... העברת מידע ושיתוף פעולה בזמן אמת." במחקר אחר, חיבר שלושה קופים כדי לשלוט בזרוע וירטואלית; כל אחד יכול להזיז אותו בממד אחד, וכשהם צפו במסך הם למדו לעבוד יחד כדי לתפעל אותו למיקום הנכון. לדבריו, הוא יכול לדמיין את השימוש בטכנולוגיה זו כדי לסייע לקורבן שבץ להחזיר יכולות מסוימות על ידי רשתו של מוחו לזה של מתנדב בריא, תוך התאמת הדרגתית של פרופורציות הקלט עד שמוח המטופל מבצע את כל העבודה. והוא מאמין שניתן להרחיב את העיקרון הזה ללא הגבלת זמן, כדי לגייס מיליוני מוחות לעבודה משותפת ב"מחשב ביולוגי "שטיפל בשאלות שלא ניתן היה להציב, או לענות עליהן, בצורה בינארית. אתה יכול לשאול את רשת המוחות הזו את משמעות החיים - יתכן שלא תקבל תשובה טובה, אבל בניגוד למחשב דיגיטלי, "זה" לפחות יבין את השאלה. במקביל, ניקולליס מותח ביקורת על המאמצים לחקות את הנפש במחשב דיגיטלי, לא משנה כמה חזק הוא אומר שהוא "מזויף ובזבוז של מיליארדי דולרים." המוח פועל לפי עקרונות שונים, ומדגמן את העולם באנלוגיה. . כדי להעביר זאת הוא מציע מושג חדש שהוא מכנה "מידע גודליאני" על שם המתמטיקאי קורט גוטל; זהו ייצוג אנלוגי של המציאות שלא ניתן להפחית לבתים, ולעולם לא ניתן לתפוס אותם על ידי מפת החיבורים בין נוירונים ("העלה את דעתך", ראה להלן). "מחשב לא מייצר ידע, לא מבצע התבוננות פנימית, " הוא אומר. "התוכן של מוח חולדה, קוף או אנושי הוא הרבה יותר עשיר מכפי שאי פעם יכולנו לדמות בתהליכים בינאריים."

חוד החנית במחקר זה כרוך בתותבות מוחיות בפועל. באוניברסיטת דרום קליפורניה מפתחת תיאודור ברגר תותבת מבוססת מיקרו-צ'יפ להיפוקמפוס, החלק במוח היונק המעבד רשמים לטווח הקצר לזיכרונות לטווח הארוך. הוא מתחבר לתאי העצב בצד הקלט, מפעיל את האות דרך תוכנית המחקה את התמורות שההיפוקמפוס מבצע בדרך כלל ושולח אותו חזרה למוח. אחרים השתמשו בטכניקה של ברגר בכדי לשלוח זיכרון של התנהגות נלמדת מחולדה אחת לאחרת; החולדה השנייה למדה אז את המשימה בפחות זמן רב מהרגיל. מה שבטוח, עבודה זו נעשתה רק בחולדות, אך מכיוון שהתנוונות ההיפוקמפוס היא אחת מסימני ההיכר של דמנציה אצל בני אדם, אומרים כי פוטנציאל המחקר הזה הוא עצום.

בהתחשב בטענות הגורפות לפוטנציאל העתידי של תקשורת מוח-למוח, כדאי לרשום כמה מהדברים שלא נטען. ראשית, אין כל השלכה כי לבני אדם יש צורה כלשהי של טלפתיה טבעית (או על-טבעית); המתחים המהבהבים בתוך הגולגולת שלך פשוט לא מספיק חזקים בכדי לקרוא אותם במוח אחר ללא שיפור אלקטרוני. כמו כן לא ניתן להעביר או לקבל אותות (עם כל טכנולוגיה שיש ברשותנו, או שנחזות בעצמנו) באופן מופרך, או במרחק. פעולות דעתך מאובטחות, אלא אם כן אתה נותן למישהו אחר את המפתח על ידי הגשת שתל או EEG. עם זאת, לא מוקדם להתחיל לקחת בחשבון את ההשלכות האתיות של התפתחויות עתידיות, כמו היכולת להשתיל מחשבות אצל אנשים אחרים או לשלוט על התנהגותם (אסירים, למשל) באמצעות מכשירים המיועדים למטרות אלה. "הטכנולוגיה עולה על השיח האתי ברגע זה", אומר טרימפר של אמורי, "וכאן הדברים נעשים נקיים." קחו בחשבון שחלק ניכר מתעבורת המוח בניסויים אלה - ובוודאי כל דבר כמו החזון של ניקולליס על מאות או אלפי מוחות. עבודה משותפת - כוללת תקשורת דרך האינטרנט. אם אתה חושש כעת שמישהו יפרוץ את פרטי כרטיס האשראי שלך, איך היית מרגיש לגבי שליחת תוכן דעתך לענן? יש מסלול אחר, עליו נלמדת תקשורת מוח-למוח. אורי חסון, מדעי המוח של פרינסטון, משתמש בהדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית כדי לחקור כיצד מוח אחד משפיע על רעה אחרת, כיצד הם משולבים בריקוד מורכב של רמזים ולולאות משוב. הוא מתמקד בטכניקת תקשורת שלדעתו היא עדיפה בהרבה על EEG המשמשים בגירוי מגנטי גולגולתי, הוא לא פולשני ובטוח ואינו דורש חיבור לאינטרנט. זו כמובן שפה.