Zvířecí mozky s čipem vytvořily „nad-mozek“ schopný řešit úkoly  
Vědci z Duke University Medical Center elektronicky propojili párům potkanů mozky. Umožnili jim tak vzájemně si „číst“ signály vysílané motorickým centrem. Pokus ukázal, že mozky jsou mnohem plastičtější, než jsme si mysleli, jsou ochotné ke komunikaci a zvládají společné řešení hádanek bez hádek. Očipované mozky hlodavců si předávaly informace o hmatových a optických vjemech a přijímaly společná rozhodnutí ve smyslu kam jít a co udělat. To vše v reálném čase a bez ohledu na to, zda je od sebe dělilo několik decimetrů, nebo vzdálenost tisíců kilometrů.

    
Poté, co se vědcům podařilo v laboratoři propojit mozky páru potkanů pomocí elektrod, provedli vědci totéž jen s tím rozdílem, že jejich propojení z původně jen z klece do klece, pomocí internetu protáhli. Potkan v laboratoři privátní university blízko východního pobřeží USA v Durhamu (stát Severní Karolína), což je blízko Severního Atlantiku  se domlouval se svým parťákem v přímořském městě Natal v Brazílii u Jižního Atlantiku. Jejich očipované mozky si on line vzájemně pomáhaly, aby se dostaly ke sladké odměně.  Článek popisující myšlenkové propojení potkaních myslí vyšel v časopisu Scientific Reports a hned zavdal příčinu bouřlivým disputacím. K čemu je projování mozek-mozek na vzdálenost větší než z Ameriky do Afriky? Není propojování vícero mozků, čemuž neurologové před časem vymysleli termín "organický počítač",  proti etice a lidským zájmům?

 

Zvětšit obrázek
Miguel Angelo Laporta Nicolelis (Kredit: Everton Zanella Alvarenga)

Jednou z vůdčích osobností z oblasti neurověd je Miguel Nicolelis. Mozkové propojence, schopné sdílet motorické a senzorické informace „vyrábí“ tento profesor neurobiologie na lékařské fakultě Duke University. Má na svém kontě hezkou řádku zvířat s elektrodami trčícími z jejich hlav. Díky přičinění jeho svěřenců jsme se dověděli o mozku hodně nového, například to, že mozek je hodně přizpůsobivý a že si dovede poradit se vstupními signály, které mu jsou podsouvány z externího zařízení. To je pro budoucí léčbu celé řady nemocí velmi dobrá zpráva. Mediálně známější jsou ale spíše jeho kontroverzní pokusy se zvířecími mozky, do nichž přenášel transformované signály z čidla fungujícího v infračerveném spektru. Jistě hodně lákavá představa pro armádu  – takový voják schopný se orientovat v prostoru kde běžný smrtelník je slepý... Po zvládnutí techniky napojení mozku na umělý senzor a ukázce, že z dovybavení mimotělním aparátem může mít organismus prospěch, Nicolelise napadlo vyzkoušet, zda by mozek byl schopen se adaptovat a využívat přirozené informace zpracovávané jiným mozkem. Za základ mu sloužily dřívější pokusy s BMI (Brain-machine interface) - propojením mozku s mašinou. Nyní se soustředil spíše na vytvoření oboustranného umělého komunikačního kanálu mezi mozky a zda si jeho prostřednictvím budou zvířata schopna poskytnout senzoricko motorické informace v reálném čase. Případně zda by takové propojení moho být k něčemu dobré. Jinými slovy – zda oddělené mozky mohou spolupracovat při řešení jednotlivých úkolů při nichž je potřeba se dohadovat a přijímat rozhodnutí v běžných životních situacích.


 

Zvětšit obrázek
“Propojováním mozků lze tvořit zcela nový typ sociáních sítí,...”  (Kredit: Duke Univ.)

Aby si svou hypotézu postavenou na předpokladu, že dva mozky se budou ochotny domluvit  prostřednictvím vzorových mozkových signálů vysílaných šedou kůrou (senzoricko-motorické) části mozku ověřil, bylo potřeba zjistit, zda předané informace ovlivní chování zvířete a že je odpověď specifická.  To pochopitelně vyžaduje snímat signály vysílané mozkem jednoho zvířete (šifranta) a přenášet je do mozku dešifranta. Nejlépe se to dělá zavedením elektrod. Čím více jich je, tím lépe. Neurologové k tomu využívají čipy z nichž trčí tenké jehličky. Stačí  jen zatlačit do šedé kůry a stovkami elektrod začne proudit odposlechnuté rozmlouvání tamních neuronů. Naježené destičky ale neslouží jen ke šmírování, lze do nich signály také vpustit a očipovanému mozku namlouvat, že něco vidí, a nebo že je třeba něco udělat. V odborném tisku se v této souvislosti používá termín ICMS (z anglického „intra-cortical microstimulation“). Také v nejnovější publikaci Nicolelisova týmu jde o ICMS mezi dvojicemi potkanů, kteří takové čipy měli vmáčknuté do místa motorického centra. Snímaly jim přirozené proudové signály (šifranta) a jako nepřirozené je pouštěly do stejné oblasti mozku jiného zvířete - dešifranta.


Aby šlo testy vyhodnocovat, museli vědci zvířata nejprve naučit základním principům řešení jednoduchých úkolů. Budoucí šifranty připravovali jak mají reagovat na daný světelný, nebo hmatový podnět. Aby je učení více bavilo, po splnění následoval oblíbený pamlsek. Zakrátko hlodavci zvládali na jakou páčku je potřeba šlápnout když se rozsvítí světýlko vlevo a nebo vpravo a na kus žvance si sahali v 95 % případů. Budoucí dešifranty zase vědci trénovali na to, že serie složitých impulsů znamenala jednu z možností například stlačení páčky na levé straně, zatímco jednoduchý signální vzor sestávající z malého počtu impulsů, po zavedení do mozku byl pobídnutím k vykonání druhé z možných variant. Odpovídači brzo v této hře také dosahovali slušných stabilních výsledkpů.  Úspěšnost pokusů měli  78,77 % (odchylka byla jen plus, mínus dvě chyby).

Zvětšit obrázek
Mozek není ani na okamžik v klidu, nervové buňky neustále „nasávají“ a zase „pumpují ven“ ionty z vnějšího prostředí, vznikají tak slabé elektrické proudy. Při řešení úkolu a spolupráci neuronů vysílá mozková oblast specifické vzory. V případě propojení mozků se přenostem těchto proudů mohou zvířata domlouvat na řešení úkolu spojeného se sladkou odměnou na vzdálenost tisíce kilometrů. Upraveno podle Miguel Pais-Vieira a kol., Scientific Reports 3 : 1319 | DOI: 10.1038/srep01319

Po zvládnutí tréningem byly páry šifrant-dekodér dány dohromady. Dostaly vlastní naprosto stejné klece ale zvířata v nich na sebe neviděla. Propojili jim ale pomocí čipů a drátů jejich mozky. K vzájemné komunikaci  prostřednictvím ICMS (stimulace mozkové korové oblasti) mohlo u nich docházet, pokud vědci dali vypínač na propojovacích drátech do polohy „ON“, teprve pak měly elektrické signály volný průchod.


Test začal hrátkami v nichž šifrant dostaval světlem signál sešlápnout příslušnou páčku a když nebyl popleta, zvlažil si hrdlo doušky sladké šťávy. Jeho mozek pochopitelně vše, od vyhodnocení zrakového vjemu až zašifrování pokynu pro patřičnou nožku, prozrazoval vzorem elektrických impulsů vycházejících z jeho motorického mozkového centra.  O mozkových signálech je známo, že se vyznačují charakteristickými vzory (viz obrázek).  A právě ty se staly pro mozek druhého z potkanů - dešifranta, vodítkem, které mu našeptávalo, co má udělat, aby přišla odměna. Věru se mu to dodilo, protože zlomyslní vědci mu blikali oběma světýlkama současně. Ve „čtením myšlenek“ souseda se dešifranti také brzo zorientovali a navzdory zmatečným světelným signálům, mačkali tu správnou páčku. Pochutnávali si na dobrotě ve zhruba 70 % případech. Teoreticky maximálně dosažitelnou úspěšnost v tomto pokusu vědci spočítali na 78 %. Praxe se tedy hodně blízko přiblížila maximálně dosažitelné hranice. Z toho plyne, že teď můžeme říci, že arteficielní „telepatie“ potkanů funguje.  

To hlavní ale přijde až nyní. Komunikace tímto nepřirozeným kanálem je obousměrná. Ukázal to pokus, v němž prvnímu z „frantů“ úkol vylepšili o možnost získat extra porci. Ve chvíli, kdy se dešifrantovi podařilo dostat k odměně, šifrant si přišel na přídavek. Vědci pozměněním pravidel vytvořili systém v němž mozek šifranta nebyl zcela uspokojen pokud jeho „slepý“ kolega byl neúspěšný. O nesplnění úkolu dostával šifrant informace zpětnou vazbou, kterou vysílal mozek dešifranta. Vědci z chování zvířat zjistili, že se u dvojic s propojenými mozky vytváří něco, co už lze označit termínem "behaviorální spoluprace". Lze si to ověřit. Když dešifrant pochybí, šifrant mění funkci svého mozku a své chování tak, aby se „čtení jeho myšlenek“ stalo pro parťáka jednodušší. Opakuje vysílaný vzor informace „čitelněji“.  Šifrant se při kolegových nezdarech evidentně snaží vylepšit parametry své mozkové „mluvy“ - snižuje například poměr rušivých signálů vycházejících z jeho mozku. K vylepšení spolupráce a mozkové souhře obou „frantů“ dochází poměrně rychle. Inu sladkostem mozky odolávají jen těžko a jak vidno, jsou kvůli nim schopny se domluvit i něčím, co příroda k rozmouvání nezamýšlela a ani zamýšlet nemohla.


Zatímco v první části experimentů se přenášená informace týkala vjemů získaných zrakem, ve druhé sérii pokusničení vědci cvičili potkany v určení rozměrů, přesněji -  úzkého a širokého otvoru. K tomu byl zrak hlodavcům na nic a museli zapojit do práce své hmatové vousy a jinou část mozku. Pokud jim  čumáček signalizoval „štěrbina úzká“ odměna se skrývala pod šlápnutím pacičkou vlevo. V opačném případě to chtělo zahrabat na straně pravé I zde průkazné výsledky hypotézu možného přenosu myšlenek kanálem mozek-mozek, potvrdila.


Co je na těchto poznatcích důležité?
Je toho více. Například to, že když při vousatém pokusu mozek dešifranta vyhodnocoval signály z vlastních vousů, musel se vypořádat s informacemi přicházejícími z vousů cizích. A kdyby jen to! Ve fázi rozhodování - kterou packou kde bude hrabat - musel mozek dešifranta některé z informací upřednostnit. Dospěl k představě jakéhosi „nad já“ a tomu dával přednost před svým vlastním „já“.  Což se dá interpretovat i tak, že mozek akceptoval podřazenost signálům cizího subjektu.

 

 

 

 
Pokud jsou si naše mozky s těmi potkaními podobné i v jiných věcech jako ve slabosti pro sladké, pak nemusí být daleko doba, kdy k řešení problému „co nakoupit, co uvařit“, se papírky se vzkazy, esemesky i vykecávání přes mobil stanou minulostí. (Kredit: Nicolelis, 2012)

Nynější  výsledky vědci získali pomocí čipů, které v mozku sledují aktivitu maximálně 2 000 mozkových neuronů. Proto také potkani dělají ještě občas chyby. I tak už jsou přenos signálu a vytvoření arteficielní sociální interakce funkční. Během pěti let prý budou mít k dispozici nádobíčko, které umožní mezi mozky přenášet signály od deseti až třiceti tisíc buněk. Pokud výzkum v tomto směru půjde tak rychle, jak vědci předpokládají, mnozí si budeme muset přehodnotit názor na stupidnost scénářů v nichž vládnoucí kasta ovládá otroky pomocí nastřelených čipů do mozku. Na potkanech jsme si již ověřili, že pomocí čipů v mozku vytvářet zcela nové typy sociálních interakcí lze. A s že s takovými spoji lze snadněji řešit úkoly, které před jedince klade život, také. Nicolelis tvrdí, že i když pokus zatím probíhal vždy jen na dvojicích, nic nebrání tomu, aby se jich propojilo do jednoho „soumozcí“ více. Někteří "to" nazvali „super-mozek“, jiní „centrální mozek“, další  „mozek-Net“,...  Než se terminologie v nové oblasti ujednotí, bude v tom nějakou dobu asi zmatek. K ještě většímu se dostaneme, pokud společnost začne spatřovat v arteficielní „telepatii“ výhody. Pak bychom museli řešit i to, co už potkalo pokusné potkany  -  čí informace ve svém mozku upřednostnit ( který mozek uznat jako nadřazený), protože s tím souvisí to, jaké pokyny s pocitem správné volby začneme plnit.

  
Další výsledky z pokusů s propojováním mozků by na sebe nemusely nechat dlouho čekat. Jen samotná brazilská agentura financující výzkum (FINEP) podpořila Nicolelisovo bádání dvaceti miliony dolarů. Projekt dostal název „Znovu chodit“ a výstupem by měl být také exoskelet pro ochrnuté.  Předpokládá se, že pomocí signálů snímaných implantovanými čipy by se nepohybliví stali mobilními. K prvnímu veřejnému předvedení by prý mohlo dojít již v příštím roce, kdy se v Brazilii koná fotbalový světový šampionát.

 

Loňská přednáška Nicolelise v TEDMED

 

 

Prameny:  Duke University Medical Center
A Brain-to-Brain Interface for Real-Time Sharing of Sensorimotor Information, Miguel Pais-Vieira, Mikhail Lebedev, Carolina Kunicki, Jing Wang1and  Miguel A. L. Nicolelis, Scientific Reports  3 : 1319 | DOI: 10.1038/srep01319

Datum: 06.03.2013 13:16
Tisk článku

Váš mozek se dokáže uzdravit - Doidge Norman, D. M.
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 399 Kč
cena: 339 Kč
Váš mozek se dokáže uzdravit
Doidge Norman, D. M.
Související články:

Neurovědcům se daří zvrátit symptomy Williamsova syndromu     Autor: Josef Pazdera (29.04.2019)
Neurovědci oživili části mozku prasete několik hodin po jeho smrti     Autor: Stanislav Mihulka (19.04.2019)
Nahradí u bolavých mozků chemii elektrostimulace?     Autor: Josef Pazdera (25.03.2019)
Mužům ochabuje rychle     Autor: Josef Pazdera (08.02.2019)
Zažívají přednášky stav klinické smrti?     Autor: Miloslav Pouzar (26.07.2018)



Diskuze:




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace