Om het computerspel Pong te spelen, heb je een joystick, toetsenbord of muis nodig. Maar de aap Pager kan het zonder. Deze makaak gamet met gedachtekracht, want onder zijn schedel zit een prototype van de hersenchip The Link.
Die kan de signalen van neuronen lezen en ze vertalen in cursorbewegingen. De chip is ontwikkeld door het bedrijf Neuralink van Elon Musk, dat onder meer verlammingen en depressies wil genezen en ziekten vroeg wil opsporen.
Maar de chip is ook voor gezonde mensen bedoeld. Zo moet The Link herinneringen afspelen en de hersenen verbinden met een netwerk dat kwaadwillende AI kan bestrijden.
Met de prestatie van Pager is de eerste mijlpaal nabij. De volgende stap is mensen met een verlamming leren een telefoon te bedienen met hun hersenen.
Kijk hoe Pager Pong speelt via de hersenchip:
De aap leerde eerst om te gaan met een joystick. Telkens als hij de cursor naar een oplichtend vakje bewoog, werd hij beloond met een bananensmoothie. Neuralink registreerde de hersenactiviteit terwijl Pager bewoog. Vervolgens nam The Link de rol van de joystick over, zodat de hersencellen de cursor bestuurden. Uiteindelijk kon Pager Pong spelen zonder joystick.
De technologie werd in augustus 2020 gepresenteerd. Musks onderzoekers lieten zien dat ze signalen konden aflezen in de hersenen van een varken.
Maar er moet nog heel wat gebeuren voor Elon Musk en Neuralink hun visies kunnen verwezenlijken.
Dit zijn de drie grootste uitdagingen:
Uitdaging 1: Hersensignalen begrijpen en vertalen
1000 metalen draadjes – elektroden – in de chip in Gertrudes brein lazen signalen af van het hersengebied dat haar snuit aanstuurt. Die werden in een diagram weergegeven en omgezet in geluiden. Als alle hersensignalen zo geregistreerd en afgelezen kunnen worden, kunnen uit hun snelheid en patroon al onze bewegingen, gedachten en herinneringen worden afgeleid.
De grootste uitdaging voor Neuralink is het omzetten van die complexe signalen in iets wat voor ons betekenis heeft.
Ten eerste zijn er veel meer elektroden nodig dan 1000 voor complexe taken, en ten tweede heeft Neuralink nog niet aangetoond dat er nuttige signalen verstuurd kunnen worden, bijvoorbeeld van de hersenen naar een verlamd lichaamsdeel of de hersenen van andere mensen.
Wetenschappers zijn er tot nu toe slechts in geslaagd om zeer simpele gegevens over te brengen tussen menselijke hersenen, en konden alleen bewegingssignalen overbrengen op een mechanisch exoskelet.
Gedachten sturen robotarm aan
1. Elektroden worden in motorisch centrum genaaid
Een speciale naaimachine naait maximaal 96 draden, 10 keer zo dun als een haar, in het motorisch centrum, waar de zenuwsignalen worden gedecodeerd. Elke draad is een bundel leidingen met 32 elektroden, en ze worden 0,05 mm van elkaar ingenaaid, wat een totaal van 3072 elektroden oplevert.
2. Elektroden registreren wat hersenen willen
Het motorisch centrum vuurt zenuwsignalen af nog voor de beweging wordt ingezet, als de patiënt alleen maar denkt aan het bewegen van de arm. De elektroden in het motorisch centrum registreren alle zenuwsignalen die nodig zijn om de arm te bewegen.
3. Wens worden omgezet in instructie
De draden lopen naar een computerchip. Het elektronische circuit zet de zenuwsignalen om in elektrische impulsen, die naar een robotarm gaan. Als de patiënt denkt aan het bewegen van de arm, instrueert de hersenchip de robotarm om te gehoorzamen.
4. Robotarm beweegt
De elektrische impulsen van de hersenchip activeren de robotarm, waardoor die beweegt. In de toekomst kunnen mensen met een verlamde arm zo een mechanische arm kunnen besturen.
Uitdaging 2: De veiligheid waarborgen
Uit eerdere onderzoeken is gebleken dat elektroden hersenweefsel kunnen beschadigen, littekenweefsel kunnen vormen, de hersenen kunnen vervuilen met bacteriën en gewoon kapot kunnen gaan.
In 4,6 procent van de gevallen waarbij elektroden in de hersenen geïmplanteerd worden, ontstaat er een infectie of functioneren ze niet, blijkt uit een onderzoek.
Bij andere projecten wordt gebruikgemaakt van oplossingen die niet in de schedel hoeven of van kunstmatige elektroden van menselijk weefsel. Deze concurrenten hebben wat betreft veiligheid een streepje voor op Neuralink.
The Link meet 8 bij 23 mm en koppelt 1024 elektroden aan de hersenen, die elk de activiteit in 0 tot 4 hersencellen oppikken. De hersenen bestaan uit 86 miljard cellen, en hoe groot The Link moet zijn om die allemaal te kunnen aflezen, heeft Neuralink niet bekendgemaakt.
Uitdaging 3: ziekten doorgronden
Elektroden in het brein, deep brain stimulation, zijn al toegepast bij de behandeling van o.a. parkinson.
Maar de ziekten die op het lijstje van Neuralink staan, zoals depressie, autisme en slapeloosheid, zijn zeer complex, en neurologen hebben nog geen idee hoe zulke aandoeningen werken of te behandelen zijn.