Communicatie tussen computer en hersencellen dichterbij

Het antwoord op een vraag binnenkrijgen zodra je hem in gedachten formuleert? Een extreem lastige differentiaalvergelijking in een fractie van een seconde oplossen? Een herinnering uploaden naar een computer om hem met je vriend of vriendin te kunnen delen of zelfs je complete geest van het ene lichaam naar het andere overhevelen? Het klinkt als krankzinnige science-fiction, maar recent onderzoek toont aan dat het mogelijk is om hersencellen met chips te laten communiceren.

Hersen-computer interface
Het zou enorm veel mogelijkheden opleveren als we er op de een of andere manier in zouden slagen computerchips met menselijke neuronen te laten communiceren.

De hersen-computer interface, of wetware, zoals transhumanisten dit concept noemen, is één van de meest veelbelovende technologieën om de menselijke capaciteiten op te voeren. Onze menselijke brein heeft een aantal unieke capaciteiten die nog niet door computers zijn geëvenaard. Daarentegen bezitten computers een aantal vaardigheden die voor mensen jaloersmakend zijn. Computers hebben bijvoorbeeld niet het minste probleem om dingen als getallen of een complete encyclopedie als teksten te onthouden en kunnen rekenen met letterlijk de snelheid van het licht. Waarom niet het beste van twee werelden samenvoegen? Helaas zijn er nog veel problemen met het uitvoerenvan dit idee. Zo is nog verre van duidelijk hoe het menselijke brein op grotere schaal functioneert.

Neuronen en computers praten totaal andere taal
Begrijp je je computer niet? Geen wonder. De tegenwoordige generatie computers werkt met stroomstootjes die in twee varianten voorkomen: ‘uit’ en ‘aan’. De computer moet exact gesynchroniseerd blijven om zo te bewerkstelligen dat er geen communicatiestoornissen optreden: de inwendige klok. Neuronen werken op een heel andere manier. Om te beginnen heeft ons brein meer weg van een extreem complex driedimensionaal spinnenweb dan van het strak geregelde inwendige van een computer. Neuronen zijn zowel rekeneenheden  als doorgeefmiddelen voor informatie. Je kan ze misschien nog wel het beste vergelijken met de futuristische memristoren. Ook de signaaloverdracht tussen neuronen is totaal anders dan tussen computeronderdelen. Weliswaar wisselen neuronen stroomstoten via de lange, uitgestrekte dendrieten, maar ook de snelheid waarmee deze worden afgevuurd is van belang. Kortom: samenwerking tussen computers en hersencellen is erg lastig.

Kunstmatige dendrieten gebouwd
Het is al langer bekend dat zenuwcellen hun lange uitlopers laten zoeken naar andere zenuwcellen. Tot nu toe was nog niet opgehelderd of dit het resultaat is van toevalsprocessen of dat er een bepaald signaal is waardoor deze worden geprikkeld.

Op grond van eerdere experimenten werd al vermoed dat elektrische spanning hier iets mee te maken heeft. Het is onderzoekers nu voor het eerst gelukt om zenuwcellen van een muis hun dendrieten in een buisje te laten groeien en het parcours van het buisje te laten volgen – naar een andere zenuwcel. In principe kan je op die manier een neuraal netwerk van zenuwcellen bouwen, verwachten de onderzoekers. De onderzoeker hopen de onderlinge communicatie tussen zenuwcellen af te kunnen luisteren en er zo achter kunnen komen hoe zenuwcellen onderling communiceren. Als eerste praktische toepassing zou een computer signalen die binnenkomen van één kant, kunnen versterken en doorgeven aan de andere kant. Een uitkomst voor patiënten met een dwarslaesie, waarbij de zenuwbaan tussen hersenen en onderste ledematen is doorgesneden. Mogelijk wordt het in een later stadium ook mogelijk om informatie uit te wisselen met het menselijk brein.