Experimenten op mensen met geheugenchip begonnen

Share Button

Na geslaagde experimenten op muizen en apen, experimenteert de universiteit van Zuid Californië UCLA nu op mensen met een chip, die herinneringen vastlegt.

Geheugenproblemen
Honderden miljoenen mensen lijden aan geheugenproblemen. Ook voor mensen met een ‘normaal’ geheugen, zou een hardware uitbreiding die herinneren makkelijker maakt, zeer welkom zijn. Om maar niet te spreken van de mogelijkheden om herinneringen in de cloud of in een flash memory op te slaan. Je zou zo in een fractie van een seconde een nieuwe taal kunnen leren, of een ander vak. Kortom: best belangrijk.

Memory access
DARPA, het onderzoeksinstituut van het Amerikaanse leger (op zich reden om extra goed op te letten), betaalt Theodore Berger, een gepromoveerd biomedisch ingenieur aan UCLA, om baanbrekend onderzoek te doen naar de mogelijkheden om herinneringen in te lezen en vast te leggen. Kortom: read en write-access tot ons geheugen.

Hippocampus
Dit is op het eerste gezicht extreem lastig. Onze hersenen zijn radicaal anders van structuur dan de Neumann-architectuur gebaseerde computers van nu. In ons brein zit geen processor, maar rond de honderd miljard neuronen, hersencellen die onderling verbonden zijn met dendrieten (de input) en een axon (de outputkabel). Toch lijkt het Berger nu gelukt te zijn, dit na 35 jaar noeste arbeid. Hiervoor kraakte hij de code van de ‘microcontroller’ van het brein dat korte-termijn herinneringen naar het lange-termijn geheugen overplaatst: de hippocampus. Deze ligt diep onder de hersenschors, tegen het limbische systeem aan.

De hippocampus, zoals getekend door de negentiende-eeuwse bioloog Golgi. Bron: Wikimedia Commons.

De hippocampus, zoals getekend door de negentiende-eeuwse bioloog Golgi. Bron: Wikimedia Commons.

De hippocampus krijgt in het gebied CA3 prikkels binnen, die in de hippocampus worden bewerkt en via het gebied CA1 worden verstuurd naar de geheugenopslag: de cortex (hersenschors).

Als je in staat zou zijn de functie van de hippocampus te kraken, zou je naar believen dingen kunnen onthouden, uiteraard met de beperkingen van de (vrij langzame) biologische hardware van het brein.

Herinnering opgeslagen op chip
Dit laatste heeft Berger nu voor elkaar gekregen. Hiervoor ging hij uit van de stelling, dat herinneringen bestaan uit series elektrische pulsen. Zo communiceren neuronen namelijk met elkaar. Hij stelde ratten bloot aan de bekende hefboom met beloning en luisterde de neuronen van hun hippocampus af. Hij sloeg de CA1-signalen, de output, op in een chip. Vervolgens kreeg het proefdier een middel waardoor de lange-termijn geheugenopslag wordt geremd. De rat wist hierdoor niet meer dat het overhalen van de hendel een beloning betekende. Nadat de opgeslagen reeks prikkels weer door werd gegeven aan gebied CA1, herkreeg de rat de herinnering. Voor het eerst in de geschiedenis is het hierdoor gelukt om een herinnering (bij ratten althans) digitaal op te slaan en weer terug te halen [1]. Hierbij moet je dan wel bedenken dat herinneringen nog een vervolgbewerking ondergaan in de cortex en soms pas na jaren definitief als lange-termijn herinnering worden opgeslagen. Voor het middellange-termijn geheugen werktndere het principe goed.

Apen en mensen
De vervolgstap die het team nam was het opslaan van beelden bij dieren met een ingewikkelder brein: apen. Beelden worden bij apen en dus ook mensen verwerkt in de prefrontale cortex. Ook hier werd gemeten wat het verband was tussen CA3-input en CA1-output. Na enige wiskundige bewerkingen slaagde het team erin om in 80% van de gevallen een juiste voorspelling te doen van hoe de CA1-output er uit zou komen te zien. Met andere woorden: hun apparaat kan de hippocampus bijna geheel vervangen. Wat ook bleek: het team slaagde erin om een uitgeschakelde hippocampus te vervangen en herinneringen vast te leggen. Apen met geheugenstoornissen bleken hiervan genezen te kunnen worden door het implantaat.[2].

Ethische kanten
De volgende stap, in 2014, werd genomen in samenwerking met twaalf menselijke vrijwilligers. Gezien de gevaren van hersenoperaties kozen de onderzoekers voor epilepsiepatiënten, die al over elektroden in het brein beschikken. Epilepsie wordt gekenmerkt door ongecontroleerde explosies van vurende neuronen. Bij de groep vrijwilligers tastte de ziekte hun hippocampus aan. Ook hier werd dezelfde strategie toegepast. Over de voorlopige resultaten doet de groep geen mededelingen, maar er lijkt sprake te zijn van een positief resultaat wat betreft het vormen van herinneringen[3]. Dit zou erg groot nieuws zijn. Dan zijn we namelijk op de goede weg wat betreft het behandelen van ziekten als Alzheimer en andere geheugenstoornissen. Er is ook een keerzijde aan deze techniek. Hiermee kan je namelijk valse herinneringen implanteren. Gelukkig lijkt Berger dit zeer goed te beseffen[4] en kiest daarom bewust voor een prothese die alleen de patiënt helpt herinneringen beter op te slaan. Niet om door iemand anders herinneringen naar keuze te implanteren. In Bergers woorden, “I mean, that has a creep factor of about, on a scale from 1-10 it’s about a 12.”. Enter Manchurian Candidate e.d.

Bronnen
1. Berger TW, Hampson RE, Song D, Goonawardena A, Marmarelis VZ, Deadwyler SA. A cortical neural prosthesis for restoring and enhancing memory. Journal of neural engineering. 2011;8(4):046017. doi:10.1088/1741-2560/8/4/046017.
2. Hampson RE, Gerhardt GA, Marmarelis V, Song D, Opris I, Santos L, Berger TW, Deadwyler SA., Facilitation and restoration of cognitive function in primate prefrontal cortex by a neuroprosthesis that utilizes minicolumn-specific neural firing.J Neural Eng. 2012 Oct;9(5):056012. Epub 2012 Sep 13.
3. Brain implant could help people with memory loss, Alzheimer News, 2015
4. Lezing Theodore Berger op Global Future 2045 Congress, 2015

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

1 reactie

  1. hannes schreef:

    Ja idd het is natuurlijk fantastisch goed nieuws als men met deze en soortgelijke technieken mensen van hun geheugenproblemen kan afhelpen. Maar zoals altijd heeft techniek twee kanten: je kunt er goed mee doen maar ook kwaad. Totalitaire dictators zullen deze ontwikkelingen ook met grote interesse volgen!

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger