Bionische mens krijgt bovenmenselijke eigenschappen
Dierproeven wezen het uit. Met de juiste interface, kan ons brein alle mogelijke protheses als onderdeel van ons lichaam accepteren – waardoor we kunnen ontsnappen aan onze fysieke beperkingen. Verlamden kunnen over een paar jaar al lopen, verwachten onderzoekers.
Hersenen kunnen kunstledematen besturen
Ons brein is de meest complexe structuur op aarde. De afgelopen tweehonderd jaren hebben neurowetenschappers hun uiterste best gedaan er achter te komen hoe ons brein functioneert en hoe ons denken, onze geest voortkomt uit golven neuronale elektrische activiteit die zich door onze hersenpan voortplanten. Het model als zou het individuele neuron de rekeneenheid zijn, wordt steeds meer losgelaten. In plaats hiervan worden metalen proscessen gezien als een soort Gestalt, waarbij samenwerkende groepen neuronen herinneringen opslaan en gedrag produceren.
Dit model, door de onderzoekers Brain Machine Interface (BMI) gedoopt, werd rond het jaar 2000 experimenteel bevestigd door nogal akelig dierproefonderzoek aan de Duke University in North Carolina, waarbij de resultante van het groepsgedrag van honderden neuronen werd gemeten. Hierbij werden de hersenpatronen die horen bij een bepaalde beweging (bijvoorbeeld van een poot of staart) geregistreerd. Apen bleken in staat door er alleen aan te denken, kunstmatige robotledematen die aan hersenscanapparatuur was gekoppeld, te besturen zonder hun lichaam te bewegen.
Door kunstmatige visuele, tactiele en directe elektrische feedback van de kunstmatige ledematen terug te sturen naar de hersenen van het proefdier, lieten de onderzoekers zie dan de signalen kunnen worden geïntegreerd als uitbreiding van het zelf van het proefdier. Met andere woorden: de apparaten die direct door de hersenen worden bestuurd, voelen voor het dier als eigen ledematen.
De eerste aapachtige die er in slaagde haar brein te gebruiken om een kunstmatig apparaat te besturen was het nachtaapje Belle. Belle was in staat een robotarm op enkele meters van haar lichaam te bewegen, alleen door te denken. Hiermee toonde ze aan dat de hersenen kunnen worden bevrijd van de beperkingen van ons lichaam en zijn beperkingen op onze dagelijkse interactie met de wereld om ons heen.
Een paar jaar later slaagden de onderzoekers er in het concept verder uit te werken met een rhesusaap. Deze keer werd alleen de elektrische hersenschorsactiviteit gemeten terwijl ze op een looprek voortbewoog, om het loopgedrag van de geavanceerde tweevoetige robot CB-1 real-time te besturen. Alhoewel CB-1 in het lab van ATR Neural Information Analysis in het Japanse Kyoto stond, kon het aapje sneller de vele malen grotere robot besturen dan haar eigen ledematen. Alleen al door zich voor te stellen dat ze liep, kon Idoya de robot laten lopen. Op dit moment is het onderzoek nog verder gevorderd en is gedemonstreerd dat de aapjes met hun hersenactiviteit een virtuele arm of hand kunnen besturen die de textuur van schijnbaar visueel identieke objecten in een virtuele wereld kan voelen (en hier onderscheid in maken). Als de avatarhand deze oppervlakken verkent, wordt een elektrisch signaal dat de textuur beschrijft gegenereerd en via reeksen microfilamenten doorgeseind naar het brein van de aap. Deze zijn al eerder gebruikt om elektrische hersensignalen naar het hersengebied te registreren dat aanraakinformatie verwerkt die door het biologische lichaam van het aapje wordt gegenereerd.
Hiermee is de gehele informatiestroom gedekt. We weten nu dat het mogelijk is door middel van BMI technologie, een primatenbrein voorbij de grenzen en fysieke beperkingen van zijn lichaam te laten functioneren en laten interacteren met welke (virtuele of reële) wereld waarmee het in aanraking wordt gebracht. Eens te meer een bewijs dat hersenprocessen een collectief, holistisch fenomeen zijn.
Doorbraak voor dwarslaesiepatiënten en andere gehandicapten
BMI’s hebben veel nieuwe onderzoeksterreinen opengelegd. Om te beginnen: nu is er eindelijk reële hoop om verlamde mensen te helpen lopen met kunstledematen. Een non-profit research-samenwerkingsverband, het Walk Again project, is gevormd door universiteiten en onderzoeksinstellingen in de Verenigde Staten, Europa en Brazilië. Binnen drie tot vijf jaar, 2014 tot 2016 dus, moet een verlamd persoon met een dwarslaesie kunnen lopen en bewegen met behulp van door een BMI bestuurde machineledematen. Het plan is dat de gebruiker een robotisch vest bestuurt met zijn hersenschors.
Dit robotische vest, een exoskelet, wordt het “lichaam” van de patiënt en draagt hem door de wereld met behulp van alleen gedachtenkracht. Bovendien geven sensoren verspreid over het oppervlak van het best de patiënt een vorm van sensorische feedback zoals een biologisch lichaam ook doet. Zoals met de aapjes Belle en Idola hopen de onderzoekers zo het exoskelet een deel uit te laten maken van wat iemand voelt als zijn of haar lichaam.
Aardse arbeider werkt op de maan
Verder in de toekomst kunnen hersen-machine interfaces ons brein in staat stellen allerlei gereedschap te bedienen. Stel je bijvoorbeeld arbeiders voor die met een huizenhoog exoskelet letterlijk gebouwen met hun handen kunnen bouwen en slopen, waar nu nog omslachtige kranen voor nodig zijn. Of, wat in veel science-fiction romans voorkomt, een brein dat een ruimteschip bestuurt. Of een ruimtebasis op de maan bouwt terwijl de operator zich gewoon op aarde bevindt. Mars zal lastiger worden. Het licht doet er gemiddeld immers ongeveer een kwartier over om van en naar Mars te reizen.
Maar het is wel duidelijk dat het veel makkelijker zal worden mensenlevens te redden bij natuurrampen, in zeer gevaarlijke omgevingen te werken en -helaas of gelukkig- zal ook de van afstand bestuurde robotsoldaat onverbiddelijk oprukken.
Bron:
New Scientist
