Σύνδεση ανάμεσα στους εγκεφάλους δύο διαφορετικών ειδών

Μια πειραματική διάταξη που σχεδίασαν νευροεπιστήμονες του Χάρβαρντ επέτρεψε σε έναν εθελοντή να κουνάει από μακριά την ουρά ενός αρουραίου χρησιμοποιώντας μόνο τη δύναμη της σκέψης. Είναι η πρώτη μη επεμβατική σύνδεση ανάμεσα στους εγκεφάλους δύο διαφορετικών ειδών, λένε οι ερευνητές.

Το τελευταίο πείραμα, του οποίου τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στην ηλεκτρονική επιθεώρηση PLoS ONE, έρχεται λιγότερο από δύο μήνες μετά την ανακοίνωση διαφορετικής ερευνητικής ομάδας ότι συνέδεσε με καλώδια τους εγκεφάλους δύο αρουραίων, επιτρέποντας στον ένα να αντιλαμβάνεται τα ερεθίσματα που δεχόταν ο άλλος.

Στο πείραμα αυτό είχαν χρησιμοποιηθεί ηλεκτρόδια εμφυτευμένα στους εγκεφάλους των δύο πειραματόζωων. Αυτή τη φορά, όμως, οι ερευνητές βασίστηκαν σε μη επεμβατικές μεθόδους: ο εθελοντής φορούσε ένα καπέλο με τα ηλεκτρόδια ενός εγκεφαλογράφου, ενώ ο αρουραίος βρισκόταν κάτω από ένα μηχάνημα που επηρεάζει την εγκεφαλική λειτουργία με παλμούς εστιασμένων υπερήχων.

Ο εθελοντής κοιτούσε μια οθόνη στην οποία ένα σχέδιο αναβόσβηνε με συγκεκριμένη συχνότητα. Όταν κοιτούσε την οθόνη προσεκτικά για λίγη ώρα, τα κύματα της εγκεφαλικής δραστηριότητας συγχρονίζονταν με το στροβοσκοπικό φως.

Ο υπολογιστής που ανάλυε τα σήματα από τον εγκεφαλογράφο αναγνώριζε αυτό το συγχρονισμό, οπότε έδινε εντολή στη συσκευή υπερήχων να ενεργοποιήσει μια συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου του αρουραίου, ο οποίος είχε αναισθητοποιηθεί ώστε να μένει ακίνητος την ώρα του πειράματος.

Πράγματι, ο εθελοντής μπορούσε στο 94% των περιπτώσεων να προκαλέσει μια μικρή κίνηση της ουράς του ζώου απλά κοιτάζοντας προσεκτικά στην οθόνη που αναβόσβηνε.

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Σέουνγκ-Σικ Γιου της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ, παραδέχονται ότι το σύστημα λειτουργεί προς το παρόν μόνο ως διακόπτης «on/off». Εκτιμά όμως ότι η τεχνολογία θα βελτιωθεί στο μέλλον με τη χρήση είτε πιο σύνθετων ηλεκτροεγκεφαλογραφημάτων, είτε λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας.

Οι ερευνητές αναγνωρίζουν επίσης ότι η τεχνολογία διεπαφής μεταξύ εγκεφάλων μπορεί να βρεθεί σε γκρίζες περιοχές της βιοηθικής: «Είναι λογικό να υποθέσει κανείς ότι οι περαιτέρω βελτιώσεις στις διεπαφές εγκεφάλου-εγκεφάλου ανάμεσα σε ανθρώπους, καθώς και μεταξύ διαφορετικών ειδών, ενδέχεται να πυροδοτήσουν φλέγοντα ηθικά ερωτήματα που δεν καλύπτονται από τις σημερινές ηθικές έννοιες» γράφουν.

Ωστόσο, πριν αποκτήσουν οι κυβερνήσεις τη δυνατότητα να ελέγχουν τους εγκεφάλους των πολιτών, οι τεχνολογίες διεπαφής αναμένεται να χρησιμοποιηθούν σε τεχνητά άκρα τα οποία θα μπορούν να ελέγχουν οι ασθενείς με τη δύναμη της σκέψης.

Βαγγέλης Πρατικάκης

***

Σε ένα πείραμα που μοιάζει να βγήκε από επιστημονική φαντασία, αμερικανοί νευροεπιστήμονες σύνδεσαν με καλώδια τους εγκεφάλους δύο ζωντανών αρουραίων, επιτρέποντας στον ένα να αντιλαμβάνεται τα ερεθίσματα που δεχόταν ο άλλος, και μάλιστα από απόσταση χιλιάδων χιλιομέτρων.

«Μπορούμε άραγε να ξεγελάσουμε τον εγκέφαλο; Μπορούμε να τον αναγκάσουμε να επεξεργαστεί σήματα από ένα άλλο σώμα;». Αυτό ήταν το ερώτημα που ήθελε να απαντήσει ο Μιγκέλ Νικολέλις του Πανεπιστημίου Duke στη Βόρειο Καρολίνα. Και η απάντηση, σύμφωνα τουλάχιστον με τη μελέτη του στην επιθεώρηση Scientific Reports, είναι ναι.

To ασυνήθιστο πείραμα είναι το πρώτο του είδους του, υπερηφανεύεται o Νικολέλις, γνωστός από προηγούμενες εργασίες του σε συνδέσεις ανάμεσα στον εγκέφαλο και υπολογιστές. Το 2000 ο Νικολέλις είχε παρουσιάσει ένα σύστημα που επέτρεπε σε έναν πίθηκο να χειρίζεται έναν ρομποτικό βραχίονα με νοητικές εντολές, ενώ πρόσφατα δοκίμασε ένα εγκεφαλικό εμφύτευμα που επιτρέπει στα ποντίκια να αντιλαμβάνονται το φως με την αίσθηση της αφής.

Απώτερος στόχος του ερευνητή είναι να δημιουργήσει έναν ρομποτικό εξωσκελετό τον οποίο θα μπορούσαν να χειρίζονται με νοητικές εντολές οι παράλυτοι ασθενείς. Η τελευταία μελέτη δεν σχετίζεται άμεσα με αυτό το στόχο, θα μπορούσε όμως να βοηθήσει στις προσπάθειες καταγραφής και ερμηνείας των εγκεφαλικών σημάτων.

Το πείραμα πραγματοποιήθηκε με δύο αρουραίους, από τους οποίους ο ένας βρισκόταν στη Βόρειο Καρολίνα και ο άλλος σε ένα εργαστήριο της Βραζιλίας. Και τα δύο πειραματόζωα εκπαιδεύτηκαν να πατούν έναν συγκεκριμένο μοχλό, όταν άναβε ένα συγκεκριμένο φωτάκι από πάνω του, προκειμένου να ανταμειφθούν με μια γουλιά νερό.

Και στα δύο ζώα, οι ερευνητές εμφύτευσαν συστοιχίες ηλεκτροδίων στον πρωτεύοντα κινητικό φλοιό του εγκεφάλου, ο οποίος ελέγχει και συντονίζει τις κινήσεις.

Ο ένας από τους δύο αρουραίους έπαιξε το ρόλο του πομπού, ή «κωδικοποιητή», όπως το ονομάζει η ερευνητική ομάδα. Όταν ο αρουραίους αυτός έβλεπε το σωστό φωτάκι πατούσε το μοχλό, οπότε τα σήματα από τον κινητικό φλοιό του διαβιβάζονταν στον εγκέφαλο του δεύτερου αρουραίου μέσω μιας διαδικτυακής σύνδεσης.

Ο δεύτερος αρουραίος, ή «αποκωδικοποιητής» έβλεπε να ανάβουν φωτάκια πάνω από μοχλούς, δεν γνώριζε όμως ποιος ήταν ο σωστός. Για να καταφέρει να πιει νερό, έπρεπε να βασιστεί στα σήματα που λάμβανε από τον απομακρυσμένο συνεταίρο του.

Πράγματι, ο δεύτερος αρουραίος πατούσε το σωστό μοχλό στο 70% των περιπτώσεων -ένδειξη ότι ο εγκέφαλος του αποκωδικοποιητή είχε μάθει να ερμηνεύει τα εγκεφαλικά σήματα που δεχόταν.

Η ερευνητική ομάδα αναφέρει ότι είχε ανάλογα ενθαρρυντικά αποτελέσματα σε πειράματα με αισθητικά αντί κινητικά ερεθίσματα. Ο αρουραίος αποκωδικοποιητής, για παράδειγμα, μπορούσε να καταλάβει αν ο κωδικοποιητής αντιλαμβανόταν με τα μουστάκια του την είσοδο ενός στενού ή ευρύχωρου διαδρόμου.

Η μελέτη, πάντως, έγινε δεκτή με ανάμεικτες αντιδράσεις. «Πιστεύω ότι είναι μια συναρπαστική δημοσίευση» σχολίασε στους New York Times o Ρον Φρόστιγκ, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Ντέιβις. Εκτίμησε ότι είναι μια «απόδειξη επί της αρχής» για τη δυνατότητα άμεσης επικοινωνίας μεταξύ εγκεφάλων.

Για έναν άλλο όμως ειδικό, τον Άντριου Σουάρτζ του Πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ, η μελέτη είναι «υπεραπλουστευτική». Αμφισβήτησε την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων, λέγοντας ότι το πειραματόζωο δέκτης πατούσε το σωστό μοχλό μόνο επτά στις δέκα περιπτώσεις, ενώ ακόμα κι αν πατούσε μοχλούς στην τύχη θα έπεφτε μέσα στις μισές περιπτώσεις.