Het brein is het meest ingewikkelde object in het universum

Het brein is het meest ingewikkelde object in het universum. Dit is het verhaal van de zoektocht van wetenschappers om het te decoderen – en de gedachten van mensen te lezen.

Midden 2023 veroorzaakte een onderzoek van het HuthLab aan de Universiteit van Texas een schokgolf in de wereld van neurowetenschap en technologie. Voor het eerst werden de gedachten en indrukken van mensen die niet in staat zijn om met de buitenwereld te communiceren, vertaald naar continue natuurlijke taal, met behulp van een combinatie van kunstmatige intelligentie (AI) en technologie voor beeldvorming van de hersenen.

Dit is het dichtst dat de wetenschap tot nu toe is gekomen bij het lezen van iemands gedachten. Terwijl de vooruitgang in neurobeeldvorming in de afgelopen twee decennia niet-responsieve en minimaal bewuste patiënten in staat heeft gesteld om een computercursor te besturen met hun hersenen, is het onderzoek van HuthLab een belangrijke stap dichter bij toegang tot de werkelijke gedachten van mensen. Zoals Alexander Huth, de neurowetenschapper die het onderzoek mede leidde, vertelde aan de New York Times:

Dit is niet alleen een taalstimulans. We krijgen betekenis – iets over het idee van wat er gebeurt. En het feit dat dit mogelijk is, is erg opwindend.

Door AI en hersenscantechnologie te combineren, creëerde het team een niet-invasieve hersendecoder die in staat is om continu natuurlijke taal te reconstrueren bij mensen die anders niet met de buitenwereld kunnen communiceren. De ontwikkeling van zulke technologie – en de parallelle ontwikkeling van hersengestuurde motorische protheses waarmee verlamde patiënten weer enige mobiliteit kunnen bereiken – biedt enorme vooruitzichten voor mensen die lijden aan neurologische ziekten zoals het locked-in syndroom en quadriplegie.

Reportage over HuthLab’s ‘gedachten lezen’ onderzoek door CBS Austin.

Op de langere termijn zou dit kunnen leiden tot bredere publieke toepassingen zoals fitbit-achtige gezondheidsmonitoren voor de hersenen en door de hersenen bestuurde smartphones. Op 29 januari kondigde Elon Musk aan dat zijn technische startup Neuralink voor het eerst een chip had geïmplanteerd in een menselijk brein. Eerder had hij volgers verteld dat het eerste product van Neuralink, Telepathy, mensen op een dag in staat zou stellen om hun telefoons of computers te besturen “gewoon door te denken”.

Maar naast dergelijke technologische ontwikkelingen zijn er ook grote ethische en juridische bezwaren. Niet alleen de privacy, maar ook de identiteit van mensen kan in gevaar komen. Nu we dit nieuwe tijdperk van de zogenaamde gedachtenleestechnologie binnengaan, moeten we ook nadenken over hoe we kunnen voorkomen dat het potentieel om mensen te helpen teniet wordt gedaan door het potentieel om schade aan te richten.

De grootste uitdaging van de mensheid

De hersenen zijn het meest ingewikkelde object in het universum. Het bevat meer dan 89 miljoen neuronen, die elk verbonden zijn met ongeveer 7000 andere neuronen die elke seconde tussen de tien en honderd signalen versturen. De ontwikkeling van AI was gebaseerd op de hersenen en het concept van neuronen die samenwerken. Nu helpt de manier waarop AI met deep learning werkt ons veel beter te begrijpen hoe de hersenen werken.

Door de structuur en functie van een gezond menselijk brein volledig in kaart te brengen, kunnen we met grote precisie bepalen wat er mis gaat bij ziekten van het brein en de geest. In 2009 werd het Human Connectome Project gelanceerd door het Amerikaanse National Institute of Health met als doel de structuur en functie van gezonde menselijke hersenen in kaart te brengen. Vergelijkbare initiatieven werden gelanceerd in Europa in 2013 (het Human Brain Project) en China in 2016 (het China Brain Project).

Human Connectome video door BrainFacts.org.

Het kan nog generaties duren voordat deze ontzagwekkende onderneming is voltooid, maar de wetenschappelijke ambitie om de hersenen van mensen in kaart te brengen en te lezen dateert al van meer dan twee eeuwen geleden. Nadat de wereld vele malen was omgevaren, Antarctica was ontdekt en een groot deel van de planeet in kaart was gebracht, was de mensheid klaar voor een nieuwe (en nog gecompliceerdere) uitdaging: het in kaart brengen van het menselijk brein.

Deze inspanningen begonnen serieus in de late 18e eeuw met de ontwikkeling van een systematisch raamwerk voor wetenschappers om te vragen hoe de hersenen en hun regio’s psychologische ervaringen produceren – onze gedachten, gevoelens en gedrag. Een van de eerste pogingen was de frenologie, ontwikkeld door de Oostenrijkse arts en anatoom Franz Joseph Gall.

Hoewel deze lang in diskrediet gebrachte wetenschap nu misschien het meest bekend is vanwege de decoratieve bustes die op rommelmarkten worden verkocht, was het aan het begin van de 19e eeuw een rage. Gall en zijn assistent Johann Spurzheim suggereerden dat de hersenen georganiseerd waren volgens 35 psychologische functies, die elk verbonden waren met een ander onderliggend gebied.

Over de hele wereld zien we ongekende niveaus van geestesziekten op alle leeftijden, van kinderen tot hoogbejaarden – met enorme kosten voor gezinnen, gemeenschappen en economieën. In deze serie onderzoeken we wat de oorzaak is van deze crisis en doen we verslag van het nieuwste onderzoek om de geestelijke gezondheid van mensen in alle levensfasen te verbeteren.

Net zoals je zou beginnen met halters heffen als je grotere biceps wilt, zo stelde de frenologie dat hoe meer je een bepaalde psychologische functie gebruikt, hoe meer het hersengebied dat eraan ten grondslag ligt zou moeten groeien – wat zou leiden tot een overeenkomstige knobbel in je schedel. Volgens Gall en Spurzheim werden sommige van deze functies (waaronder geheugen, liefde voor het nageslacht en het instinct om te doden) gedeeld met dieren, terwijl andere (zoals gevatheid, poëtisch vermogen en moraliteit) uniek menselijk waren.

In het hele Britse rijk en later in de VS werd frenologie gebruikt om classisme, kolonialisme, slavernij en blanke suprematie te rechtvaardigen. Koningin Victoria liet metingen doen bij haar kinderen, maar Napoleon Bonaparte was geen fan. Toen Gall in 1807 naar Parijs verhuisde om veel van zijn frenologische theorieën uit te voeren, sprak de Franse keizer uit: “Het is een ingenieuze fabel die de gens du monde zou kunnen verleiden, maar het onderzoek van de anatoom niet zou kunnen doorstaan.”

Een frenologiewinkel in New Orleans in 1936.
Peter Sekaer/Wikimedia Commons

In de jaren 1860 maakten “lokalistische” opvattingen over de werking van de hersenen een comeback – hoewel de wetenschappers die dit onderzoek leidden hun theorieën graag wilden onderscheiden van de frenologie. De Franse anatoom Paul Broca ontdekte een gebied in de linkerhersenhelft dat verantwoordelijk was voor het produceren van spraak – gedeeltelijk dankzij zijn patiënt, Louis Victor Leborgne, die op 30-jarige leeftijd het vermogen verloor om iets anders te zeggen dan de lettergreep “tan”. Vandaag de dag is Patiënt Tan nog steeds een van de beroemdste casestudies uit de psychologie. Broca’s gebied, in de frontale cortex, is een van de belangrijkste taalgebieden van de hersenen en speelt een cruciale rol bij het onder woorden brengen van onze gedachten.

Op dezelfde manier is de kaart van de Duitse neuroanatoom Korbinian Brodmann van 52 verschillende gebieden van de hersenschors, voor het eerst gepubliceerd in 1909, nog steeds een belangrijk hulpmiddel voor de hedendaagse neurowetenschap – en de neurowetenschappers van vandaag stellen nog steeds een aantal van dezelfde vragen als deze pioniers: worden onze gedachten, gevoelens en gedrag geproduceerd door de collectieve actie van de hersenen, of door specifieke hersengebieden?

Een kaart van verschillende hersengebieden

Brodmanns kaart van de hersenen.
Vysha/Wikimedia, CC BY-SA

In moderne neurowetenschappelijke studies kunnen onderzoekers met hightech scanapparatuur zoals positronemissietomografie (PET) en functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) de hersenen in kaart brengen door veranderingen in de lokale bloedstroom te meten die gekoppeld zijn aan veranderingen in de lokale neurale activiteit. Deze benadering is gebaseerd op de bevindingen van de Amerikaanse fysioloog John Fulton bijna een eeuw geleden. Fulton behandelde Walter K, een 26-jarige zeeman die last had van hoofdpijn en slechtziendheid. Toen hij zijn ogen gebruikte nadat hij een donkere kamer had verlaten, voelde de patiënt een geluid in zijn achterhoofd, dat zich boven de visuele cortex bevond. Deze sterkere puls van activiteit werd niet gerepliceerd door andere zintuiglijke input, bijvoorbeeld bij het ruiken van tabak of vanille.

In de rest van de 20e eeuw werd op deze eerste waarneming van het verband tussen lokale hersendoorbloeding en hersenfunctie voortgebouwd door neurowetenschappers waaronder de Amerikaan Seymour Kety en de Zweedse medewerkers David Ingvar en Neils Lassen. Hun pionierswerk maakte de weg vrij voor het moderne in kaart brengen van de hersenen, onder leiding van het baanbrekende werk van BrainGate – een multidisciplinaire onderzoekseenheid die haar oorsprong vindt in de afdeling neurowetenschappen van Brown University in de Amerikaanse staat Rhode Island.

Het eerste klinische onderzoek

Prototypes van brein-computer interfaces (BCI’s) registreren en decoderen de hersenactiviteit van een patiënt en vertalen die naar acties die kunnen worden uitgevoerd door een neurale cursor, een prothese of een aangedreven exoskelet. Het uiteindelijke doel is draadloze, niet-invasieve apparaten die patiënten helpen nauwkeurig te communiceren en te bewegen in de echte wereld. AI is cruciaal voor dit doel en wordt al gebruikt om BCI-systemen te helpen bij het produceren van fijn gecontroleerde, snelle motorbewegingen.

In 2004 begon BrainGate met het eerste klinische onderzoek waarbij BCI’s werden gebruikt om patiënten met een motorische beperking (waaronder ruggenmergletsel, hersenstaminfarct, locked-in syndroom en spierdystrofie) in staat te stellen een computercursor met hun gedachten te besturen.

Het brein is het meest ingewikkelde object in het universum.0&q=45&auto=format&w=237&fit=clip

Dit artikel maakt deel uit van Conversation Insights

Het Insights-team genereert long-form journalistiek die is afgeleid van interdisciplinair onderzoek. Het team werkt samen met academici met verschillende achtergronden die betrokken zijn bij projecten om maatschappelijke en wetenschappelijke uitdagingen aan te pakken.

Patiënt MN, quadriplegisch sinds hij in 2001 in zijn nek werd gestoken, was de eerste patiënt van het onderzoek. Nadat het team van neurowetenschapper Leigh Hochberg elektroden had geïmplanteerd in het hand-armgebied van de primaire motorische cortex van de patiënt, meldden ze dat patiënt MN in staat was om e-mails te openen, figuren te tekenen met een tekenprogramma en een televisie te bedienen met een cursor. Bovendien was de hersenactiviteit gekoppeld aan de prothesehand en robotarm van de patiënt, waardoor rudimentaire handelingen mogelijk werden zoals het vastpakken en transporteren van een voorwerp. Bovendien konden deze taken worden uitgevoerd terwijl de patiënt een gesprek voerde, wat suggereert dat ze niet eens de volledige concentratie van de patiënt vergden.

Andere quadriplegische patiënten gebruikten vervolgens BCI-apparaten die verbonden waren met robotarmen met meerdere gewrichten om een beker op te pakken en uit een beker te drinken – en in 2015 werd een patiënt met het locked-in syndroom getoond terwijl hij een aanwijs- en klik-toetsenbord bediende, vijf jaar na de implantatie van het apparaat. Dankzij geavanceerde decoderingsalgoritmen verbeterde de cursorbesturing zodanig dat patiënten van 24 tekens per minuut typen in 2015 naar 39 tekens per minuut gingen twee jaar later.

Ook in 2017 meldden klinische BrainGate-onderzoeken het eerste bewijs dat BCI’s gebruikt zouden kunnen worden om patiënten te helpen hun eigen ledematen weer te laten bewegen door het beschadigde deel van het ruggenmerg te omzeilen. Een patiënt met een hoge-cervicale dwarslaesie kon acht jaar na het oplopen van zijn verwonding een kopje vastpakken.

BrainGate doorbraakvideo door Brown University.

In 2021 meldde het Braingate-team dat quadriplegische patiënten nu een draadloos systeem in hun eigen huis gebruikten om een tabletcomputer te bedienen – een belangrijke eerste stap in de richting van een toekomst waarin BCI-apparaten mensen kunnen helpen bewegen en communiceren buiten de grenzen van het ziekenhuis of laboratorium. Verder zeiden de onderzoekers dat ze “aanzienlijke vooruitgang en paradigmaverschuivingen in neurale signaalverwerking, decoderingsalgoritmen en besturingskaders” verwachten in de zoektocht om dergelijke apparaten beschikbaar te maken voor een breder publiek.

Naast de successen van Braingate rapporteerde een ander team onder leiding van de Amerikaanse neurochirurg Edward Chang onlangs over het gebruik van chirurgisch geïmplanteerde elektrocorticogramelektroden om een “digitale avatar” te creëren die kan overbrengen wat een verlamde patiënt wil zeggen. Met behulp van AI decodeerde de BCI spierbewegingen die verband hielden met spraak die de patiënten in hun hoofd dachten (in tegenstelling tot het decoderen van de werkelijke semantische inhoud).

Activiteitspatronen die voortkomen uit het specifieke hersengebied dat cruciaal is voor spraak zijn de belangrijkste focus voor dit type BCI. Een expert die niet betrokken was bij het onderzoek vertelde de Guardian: “Dit is een behoorlijke sprong ten opzichte van eerdere resultaten. We staan op een kantelpunt.”

Een nieuw tijdperk van ‘gedachten lezen’ technologie

Hersenactiviteit wordt al lange tijd geregistreerd met niet-invasieve beeldvormingsmethoden zoals fMRI en elektro-encefalografie (EEG). Maar na in eerste instantie bedoeld te zijn als hulpmiddel voor diagnostiek en monitoring, is het nu ook een kernelement van de nieuwste neurale communicatie en prothetische apparaten.

Een mijlpaal kwam in 2012, toen een team onder leiding van de Canadese neurowetenschapper Adrian Owen neurobeeldvorming gebruikte om een communicatielijn tot stand te brengen met mensen die leden aan bewustzijnsstoornissen. Ondanks het feit dat deze patiënten gedragsmatig niet reageerden en een minimaal bewustzijn hadden, waren ze in staat om ja-of-nee vragen te beantwoorden door gewoon hun gedachten te gebruiken. Voor patiënten die niet in staat waren om te communiceren via gezichts- of oogbewegingen (methoden die al vele jaren beschikbaar waren voor opgesloten patiënten), was dit een veelbelovende ontwikkeling.

Nu, tien jaar later, vormt het HuthLab onderzoek aan de Universiteit van Texas een paradigmatische verschuiving in de evolutie van neuro-imaging systemen die communicatie mogelijk maken.

In de eerste fase van het onderzoek werden deelnemers in een fMRI-scanner geplaatst en werd hun hersenactiviteit opgenomen terwijl ze naar 16 uur podcasts luisterden (de modeltrainingsdataset bestond uit 82 verhalen van vijf tot 15 minuten uit het Moth Radio Hour en Modern Love). Deze gegevens over hersenactiviteit werden vervolgens gekoppeld aan audiofragmenten waar de deelnemers naar luisterden, om in kaart te brengen hoe hun hersenactiviteitspatronen eruitzagen wanneer ze specifieke semantische inhoud in hun gedachten hadden.

Vervolgens werden dezelfde deelnemers blootgesteld aan nieuwe audiofragmenten die ze nog nooit eerder hadden gehoord, of werd hen gevraagd zich een verhaal voor te stellen. De decoder werd vervolgens toegepast op deze nieuwe set hersenactiviteitgegevens om de verhalen waarnaar de deelnemers hadden geluisterd of die ze zich hadden voorgesteld te “reconstrueren”. Bijvoorbeeld, toen een patiënt deze audio te horen kreeg:

Ik heb mijn rijbewijs nog niet en ik sprong er net uit toen het nodig was, en ze zegt: ‘Nou, waarom kom je niet terug naar mijn huis en dan geef ik je een lift’. Ik zeg OK.

… de decoder reconstrueerde het als volgt:

Ze is er nog niet klaar voor – ze is nog niet eens begonnen met leren autorijden en toch moest ik haar uit de auto duwen. Ik zei: “We brengen haar nu naar huis” en ze stemde toe.

Hoewel er ook een aanzienlijk aantal fouten werd gemaakt tijdens de hele proef, is de reconstructie van continue taal uitsluitend op basis van hersenactiviteitspatronen, waaronder enkele exacte woordovereenkomsten, aantoonbaar het dichtst dat we tot nu toe zijn gekomen bij het echt lezen van iemands gedachten.

Terwijl het vermogen van de hersenen om motorische intenties te produceren gedeeld wordt door alle soorten, is het vermogen om taal te produceren en waar te nemen uniek voor de mens. Daarom lijkt het decoderen van feitelijke semantische inhoud uit hersenactiviteit in gebieden die gebruikt worden bij taalperceptie (voornamelijk de associatie- en prefrontale gebieden van de hersenschors) fundamenteler voor wat ons menselijk maakt.

Tekstkolommen waarin echte woorden worden vergeleken met woorden die zijn gedecodeerd door de HuthLab-hersentechnologie

Semantische voorbeelden uit het HuthLab-onderzoek.
UT Austin

Het HuthLab-onderzoek maakte ook gebruik van niet-invasieve fMRI-technologie – een vorm van neuro-imaging waarbij het zuurstofgehalte van het bloed in de hersenen wordt gemeten om conclusies te kunnen trekken over de hersenactiviteit. Het nadeel van fMRI is dat het alleen langzame metingen van hersensignalen kan doen (meestal één hersenvolume per twee of drie seconden). Het onderzoek omzeilde dit door gebruik te maken van generatieve AI-taalmodellen (verwant aan ChatGPT) die de waarschijnlijkheid van woordreeksen voorspellen, en dus welke woorden het meest waarschijnlijk als volgende in iemands gedachten komen.

De onderzoekers werkten ook met patiënten die naar stille korte filmfragmenten keken. Ze toonden aan dat het systeem niet alleen kon worden gebruikt om semantische inhoud te decoderen die werd vermaakt door auditieve waarneming, maar ook door visuele waarneming.

Belangrijk is dat ze ook expliciet ingingen op de potentiële bedreiging van iemands geestelijke privacy door dit soort technologie. Jerry Tang, een van de hoofdonderzoekers van het onderzoek, verklaarde:

We nemen de bezorgdheid dat het voor slechte doeleinden gebruikt zou kunnen worden zeer serieus en hebben er alles aan gedaan om dat te voorkomen. We willen er zeker van zijn dat mensen dit soort technologieën alleen gebruiken als ze dat willen en dat het hen helpt.

Het feit dat deze semantische decoder op elke persoon afzonderlijk moet worden getraind, met hun medewerking gedurende een lange periode, vormt een robuuste beveiliging. Met andere woorden, een van de grootste hindernissen in de ontwikkeling van taaldecoders – het feit dat ze niet universeel toepasbaar zijn – vormt een van de sterkste garanties tegen privacyschendingen.

Hoewel er geen risico bestaat dat een kwaadwillend bedrijf binnenkort de gedachten van een willekeurige persoon op straat kan lezen, zijn er toch belangrijke ethische, juridische en gegevensbeschermingskwesties waar rekening mee moet worden gehouden bij de ontwikkeling van deze technologie.

We hebben al gezien wat de gevolgen zijn van onbeperkte toegang van bedrijven tot persoonlijke gegevens en online gedrag. Hoewel we nog ver verwijderd zijn van neurale gegevens die op een dergelijke schaal worden verzameld en verwerkt, is het belangrijk om rekening te houden met opkomende ethische kwesties in de vroege stadia van technologische vooruitgang.

De ethische implicaties zijn immens

Het verlies van het vermogen om te communiceren is een diepe snee in iemands gevoel van eigenwaarde. Het herstellen van dit vermogen geeft de patiënt meer controle over zijn leven en zijn vermogen om door de wereld te navigeren – maar het zou ook andere entiteiten, zoals bedrijven, onderzoekers en andere derden, een ongemakkelijke mate van inzicht in, of zelfs controle over, het leven van patiënten kunnen geven.

Zelfs andere soorten intieme biologische gegevens, zoals die over ons genoom of onze biometrische gegevens, komen niet zo dicht in de buurt van ons innerlijke privéleven als neurale gegevens. De ethische implicaties van het verlenen van toegang tot dergelijke gegevens aan wetenschappelijke en bedrijfsmatige entiteiten zijn potentieel immens.

Tekst van VN-resolutie 51/3

VN-resolutie 51/3.
UNHRC

Dit wordt weerspiegeld in Resolutie 51/3 van de VN-Mensenrechtenraad, die opdracht heeft gegeven voor een onderzoek naar “de impact, mogelijkheden en uitdagingen van neurotechnologie met betrekking tot de bevordering en bescherming van alle mensenrechten” voor de 57e zitting van de raad in september 2024. Of de introductie van nieuwe mensenrechten gerechtvaardigd is om de uitdagingen van neurotechnologie aan te pakken, blijft echter een heikel punt van discussie onder mensenrechtendeskundigen en belangengroepen.

De NeuroRights Foundation, gevestigd aan de Columbia University in New York, stelt dat nieuwe rechten rondom neurotechnologieën nodig zullen zijn voor alle mensen om hun privacy, identiteit en vrije wil te behouden. De potentiële kwetsbaarheid van gehandicapte patiënten maakt dit tot een bijzonder belangrijk probleem. De ziekte van Parkinson bijvoorbeeld, een neurodegeneratieve ziekte die invloed heeft op beweging, gaat gepaard met dementie, waardoor het vermogen om te redeneren en helder te denken wordt aangetast.

In lijn met deze benadering was Chili het eerste land dat wetgeving aannam om de risico’s van neurotechnologie aan te pakken. Het land introduceerde niet alleen een nieuw grondwettelijk recht op geestelijke integriteit, maar is ook bezig met het aannemen van een wetsvoorstel dat de verkoop van neurogegevens verbiedt en alle neurotech apparaten onderwerpt aan regelgeving als medische apparaten, zelfs die bedoeld zijn voor de algemene consument. De voorgestelde wetgeving erkent de zeer persoonlijke aard van neurale gegevens en beschouwt deze als orgaanweefsel dat niet kan worden gekocht of verkocht, maar alleen kan worden gedoneerd. Maar deze wetgeving wordt ook bekritiseerd door rechtsgeleerden die de noodzaak van nieuwe rechten in twijfel trekken en erop wijzen dat dit regime gunstig BCI-onderzoek voor gehandicapte patiënten in de kiem kan smoren.

Hoewel de juridische actie van Chili de meest impactvolle en verstrekkende tot nu toe is, overwegen andere landen dit voorbeeld te volgen door bestaande wetten aan te passen aan de ontwikkelingen op het gebied van neurotechnologieën.

Chile’s baanbrekende neurotechnologieregelgeving – verslag door Al Jazeera English.

Een van de hoekstenen van ethisch onderzoek is het principe van geïnformeerde toestemming. Er moet speciale aandacht worden besteed aan het vermogen van verlamde patiënten en hun familieleden om nieuwe experimentele therapieën te begrijpen en er toestemming voor te geven. Patiënten met een zeer beperkt communicatievermogen zijn mogelijk niet in staat om uitgebreidere vragen te beantwoorden die verband houden met het verkrijgen van geïnformeerde toestemming, die vaak complexer is dan een eenvoudige opt-in procedure. Ook kunnen niet alle potentiële risico’s en bijwerkingen (zowel lichamelijk als geestelijk) worden voorzien, waardoor het voor artsen moeilijk is om hun patiënten adequaat te informeren.

Tegelijkertijd is het belangrijk om in gedachten te houden dat het weigeren van behandeling aan een patiënt wiens enige hoop communicatie via BCI kan zijn, aanzienlijke opportuniteitskosten met zich meebrengt, zoals een leven zonder communicatie, die veel hoger kunnen zijn dan de kosten van deelname aan experimentele behandelingen. Het zal een uitdaging zijn om de juiste balans te vinden voor clinici en onderzoekers.

In een ontluikend nieuw tijdperk van big (brain) data zal de al lang bestaande ethische bezorgdheid over het hacken, lekken, ongeautoriseerd gebruik of commerciële exploitatie van persoonlijke gegevens worden versterkt in het geval van gevoelige gegevens over iemands gedachten of bewegingen (zoals gecontroleerd door neuroprotheses). Verlamde patiënten kunnen bijzonder kwetsbaar zijn voor diefstal van neurogegevens omdat ze afhankelijk zijn van zorgverleners en in toenemende mate van de BCI-technologieën zelf om te communiceren en zich over de wereld te verplaatsen. Er moet voor worden gezorgd dat de informatie die door een BCI wordt vrijgegeven, de ware en vrijwillige gedachten van de patiënt weergeeft.

En hoewel de eerste ontwikkelingen op het gebied van neurotechnologie waarschijnlijk van therapeutische aard zullen zijn, bijvoorbeeld voor patiënten met een handicap of neurodivergente patiënten, zullen toekomstige ontwikkelingen waarschijnlijk betrekking hebben op consumententoepassingen zoals entertainment, maar ook op militaire en veiligheidsdoeleinden. De toenemende beschikbaarheid van neurotechnologie in een commerciële context die over het algemeen veel minder gereguleerd is, vergroot deze ethische en juridische zorgen alleen maar.

Lees meer:
Vrijheid van denken wordt bedreigd door staten, big tech en zelfs onszelf. Dit is wat we kunnen doen om het te beschermen

Wetten voor gegevensbescherming moeten worden beoordeeld op hun vermogen om rekening te houden met de nieuwe risico’s die voortvloeien uit de toenemende toegang tot en verzameling van neurogegevens door organisaties en entiteiten van verschillende soorten. Neem het – voorlopig volledig hypothetische – voorbeeld van het gebruik van BCI om de gedachten van verdachten af te leiden tijdens politieverhoren.

Je zou kunnen zeggen dat BCI niet kan worden gebruikt bij politieverhoren omdat de foutmarge bij het verkeerd interpreteren van iemands neurale gegevens momenteel onacceptabel hoog is, hoewel de nauwkeurigheid in de toekomst zou kunnen verbeteren. Of je zou kunnen zeggen dat BCI nooit mag worden gebruikt om iemands hersenen te “lezen” zonder zijn of haar toestemming, ongeacht de nauwkeurigheid van de technologie. Of je zou kunnen zeggen dat het gebruik van BCI voor ondervragingen gerechtvaardigd is onder bepaalde extreme omstandigheden, zoals wanneer cruciale informatie nodig is om iemands leven te redden en de verdachte weigert mee te werken.

Verschillende mensen, samenlevingen en culturen zullen van mening verschillen over waar de grens ligt. We bevinden ons nog in een vroeg stadium van de technologische ontwikkeling en naarmate we het grote potentieel van BCI beginnen te ontdekken, zowel voor therapeutische toepassingen als daarbuiten, wordt de noodzaak om deze ethische vragen en hun implicaties voor juridische actie te overwegen steeds dringender.

Onze neurotoekomst decoderen

Dit is een baanbrekend moment in onze zoektocht om de innerlijke werking van onze hersenen en geest te begrijpen. Alleen al in het afgelopen jaar hebben neurowetenschappers spinale handicaps ongedaan gemaakt, MRI-gegevens vertaald naar tekst om te begrijpen wat iemand denkt en zijn ze begonnen met klinische proeven om mensen te helpen communiceren met objecten door alleen gedachten te gebruiken, iets wat twee jaar geleden al werd gezien in proeven met apen. Dergelijke ontwikkelingen kunnen allemaal een transformerende invloed hebben op het leven van mensen.

Tegelijkertijd is het belangrijk op te merken dat onderzoek zoals het HuthLab-onderzoek gebruik maakt van een zeer kleine steekproef en dat het trainingsproces voor de semantische decoder complex, tijdrovend en duur is. Voeg daarbij het feit dat fMRI, hoewel niet-invasief, een niet-draagbare neuro-imagingtechniek is, en het is duidelijk dat deze methoden de strikt georganiseerde laboratoriumomgeving niet snel zullen verlaten.

De onderzoekers van het HuthLab suggereren echter dat fMRI op den duur vervangen zou kunnen worden door functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNRIS) die, door “te meten waar er meer of minder bloedstroom is in de hersenen op verschillende tijdstippen”, soortgelijke resultaten zou kunnen geven als fMRI met behulp van een draagbaar apparaat.

Zeker, de exponentiële wereldwijde investeringen in de ontwikkeling van neurotechnologieën zoals deze, door zowel overheden als particuliere actoren, laat zien dat de wereld staat te popelen om toegankelijke BCI’s te creëren die geschikt zijn om te functioneren als medische apparaten, maar ook als commerciële consumptiegoederen. Halverwege 2021 bedroegen de totale investeringen in neurotechnologiebedrijven iets meer dan 33 miljard US$ (ongeveer 26 miljoen £).

Het eerste menselijke hersenimplantaat van Neuralink – verslag van Sky News.

Een van de meest spraakmakende bedrijven is Musk’s Neuralink. “Eerste resultaten tonen veelbelovende neuron spike detectie,” tweette Musk op 29 januari over de eerste geïmplanteerde chip van zijn neurotech startup in een menselijk brein. Het implantaat bevat naar verluidt 1.024 elektroden, maar is slechts iets groter dan de diameter van een rode bloedcel. Volgens Neuralink: “Dankzij de kleine afmetingen kunnen de draden worden ingebracht met minimale schade aan de hersenen. [brain] cortex.”

Hoewel dit draadloze implantaat momenteel wordt ontwikkeld als een medisch apparaat, gericht op het verbeteren van de kwaliteit van leven voor patiënten die lijden aan verschillende neurologische aandoeningen (aan de klinische proef van Neuralink hebben mensen deelgenomen van 22 jaar en ouder die leven met quadriplegie), verklaarde Musk op X-Twitter dat het uiteindelijke doel is om een apparaat te maken dat “de besturing van je telefoon of computer mogelijk maakt, en via hen bijna elk apparaat, gewoon door te denken”.

Er zijn inderdaad al commerciële neuro-imaging apparaten op de markt. De Kernel Flow is bijvoorbeeld een commercieel verkrijgbare, draagbare headset die fNRIS-technologie gebruikt om hersenactiviteit te monitoren. Een andere prominente speler op het gebied van commerciële neuro-imaging, Emotiv, heeft oordopjes ontwikkeld met EEG-technologie die in staat zijn om hersenactiviteit te monitoren op tekenen van focus, aandacht en stress – met de verklaarde ambitie om de productiviteit van de drager op het werk te verhogen.

Terwijl het tijdperk van big data steeds meer gepersonaliseerde en complexe benaderingen van het innerlijke leven van mensen mogelijk heeft gemaakt door middel van onze biometrische gegevens, genetica en online aanwezigheid, is er nog niets zo krachtig geweest als het vastleggen van de innerlijke werking van onze geest – tot nu toe.

Maar zoals het onderzoek van HuthLab suggereert en de uitspraken van Musk beweren, is dit nu misschien niet meer zo ver weg. Het aanbreken van een nieuw tijdperk van brein-computer interfaces moet met grote zorg en groot respect worden behandeld – als erkenning van het immense potentieel om onze toekomstige generaties zowel te helpen als te schaden.

Het brein is het meest ingewikkelde object in het universum.0&q=45&auto=format&w=754&fit=clip

Voor jou: meer uit onze Insights serie:

Nieuwe aanwijzingen over de werking van dementie en Alzheimer in de hersenen – Uncharted Brain podcastserie

Vrijheid van denken wordt bedreigd door staten, big tech en zelfs door onszelf. Dit is wat we kunnen doen om het te beschermen

OCD is zoveel meer dan handen wassen of opruimen. Als historicus met de stoornis heb ik het volgende geleerd

Ruis in de hersenen stelt ons in staat om buitengewone sprongen van verbeelding te maken. Het zou ook de kracht van computers kunnen transformeren

Sluit je aan bij de honderdduizenden mensen die het op feiten gebaseerde nieuws van The Conversation waarderen om te horen over nieuwe Insights-artikelen. Abonneer u op onze nieuwsbrief.

De conversatie

Stephanie Sheir ontving financiering van de EPSRC (beursnummer EP/V026518/1).

Timo Istace ontvangt financiering van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek Vlaanderen.

Nicholas J. Kelley werkt niet voor, heeft geen adviesfuncties, bezit geen aandelen in en ontvangt geen financiering van bedrijven of organisaties die baat hebben bij dit artikel, en heeft geen relevante banden bekendgemaakt buiten zijn academische aanstelling.

Ubergeek Loves Coolblue

Zou je na het lezen van deze artikel een product willen aanschaffen?
Bezoek dan Coolblue en ontdek hun uitgebreide assortiment.