Die Wahrheit über Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen: Ist die von Musk angestrebte „Telepathie“ möglich?

Obwohl wir nicht die Flügel eines Phönix haben, sind unsere Herzen miteinander verbunden.

Geschrieben von Gu Fanji (School of Life Sciences, Fudan University)

Im Jahr 2017 wurde Tim Urban, der Blogger des bekannten Technologieblogs „Wait But Why“, von Elon Musk zu einem längeren Besuch bei Neuralink eingeladen, dem von ihm gegründeten Unternehmen für neuronale Verbindungen, und führte in Meetings oder privat ausführliche Gespräche mit Musk und den meisten Mitgliedern seines Gründungsteams. Nach dem Besuch veröffentlichte Urban seine Zusammenfassung in einem Blogbeitrag und zitierte Musk[1]:

Ich kann mir einen Blumenstrauß vorstellen und habe ein sehr klares Bild vor Augen. Wenn Sie es jedoch mit Worten beschreiben möchten, müssen Sie viele Wörter und Zeichen verwenden und können nur eine allgemeine Idee beschreiben.

Sie haben viele Gedanken im Kopf und alle müssen von Ihrem Gehirn in Daten mit extrem langsamer Übertragungsgeschwindigkeit komprimiert werden, beispielsweise gesprochene oder getippte Wörter. Das ist die Sprache. Ihr Gehirn führt bei der Übertragung von Gedanken und Konzepten einen Komprimierungsalgorithmus aus. Darüber hinaus müssen Sie zuhören und die Informationen, die Sie hören, verarbeiten. Auch der Datenverlust bei diesem Vorgang ist schwerwiegend. Während Sie also entspannen und versuchen, zu verstehen, versuchen Sie auch, den Geisteszustand der anderen Person zu rekonstruieren, um zu verstehen, woher er kam, und die Konzepte, die die andere Person Ihnen vermitteln möchte, in Ihrem eigenen Kopf neu zu ordnen. …Wenn beide Personen über eine Gehirnschnittstelle verfügen, können Sie eine direkte, unkomprimierte konzeptionelle Kommunikation mit der anderen Person führen.

Musk nennt diese Art der konzeptuellen Kommunikation „nicht-sprachliche, einvernehmliche konzeptuelle Telepathie“. [2]

Musks Traum ist nicht neu. In Science-Fiction-Romanen und -Filmen wie „The Advocate“, „The Destroyed Man“ und „Avatar“ werden seit langem Szenen direkter Gedankenkommunikation beschrieben. In Science-Fiction-Romanen zu vielen anderen Themen werden Beschreibungen einer Kommunikation ohne Sprache und der Fähigkeit des Gehirns, die Gedanken anderer Menschen oder sogar anderer Lebewesen direkt zu empfangen, häufig mit dem Fortschritt der Menschheit und ihren ultimativen Zielen in Verbindung gebracht (wie etwa der Durchquerung eines Wurmlochs und dem Hochladen des gesamten menschlichen Bewusstseins ins Internet und der Verschmelzung mit ihr). Eine der ursprünglichen Absichten von Musk bei der Gründung von Neuralink bestand darin, uns die direkte Kommunikation mithilfe „echter Gedanken“ zu ermöglichen, die nicht in Sprache kodiert sind.

Natürlich ist Musk nicht der Erste, der die Idee einer Gehirn-Gehirn-Schnittstelle vorschlägt. Tatsächlich schrieb der Physik-Nobelpreisträger Murray Gell-Mann bereits 1994 in seinem Buch „Quark und der Jaguar“: „Ob gut oder schlecht, eines Tages wird ein Mensch in der Lage sein, sich direkt mit einem hochentwickelten Computer zu verbinden (nicht über gesprochene Sprache oder eine Schnittstelle wie eine Konsole) und über diesen Computer mit einem oder mehreren anderen Menschen. Gedanken und Gefühle werden vollständig ausgetauscht werden können, ohne die Selektivität oder Täuschung der Sprache … Ich bin nicht sicher, ob ich das empfehlen soll (obwohl es, wenn alles gut geht, einige der schwierigsten Probleme lindern könnte, mit denen wir Menschen konfrontiert sind). Aber es wird sicherlich eine neue Form komplexer adaptiver Systeme schaffen, ein wahres Gefüge vieler Menschen.“ [3]

Quark und der Jaguar

Der erste Mensch, der die Gehirn-Gehirn-Schnittstelle in die Praxis umsetzte, war Miguel Nicolelis, Professor für Neurowissenschaften an der Duke University, ein Pionier der Gehirn-Computer-Schnittstelle und erfahrener Experte. Im Jahr 2011 berichtete er in seinem berühmten Buch „Beyond Boundaries: The New Neuroscience of Connecting Brains with Machines and — How It Will Change Our Lives“. dass sie zwei Ratten eine Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle implantiert hatten, um sie bei der Erledigung einer vorgegebenen Aufgabe zu unterstützen[4]. Bei der Fußballweltmeisterschaft 2014 in Brasilien steuerte der 29-jährige, auf hohem Niveau querschnittsgelähmte Juliano Pinto mit seinem Gehirn ein mechanisches Skelett aus Nicolelis‘ Labor und eröffnete erfolgreich das Spiel.

Am 28. August 2020 hielt Neuralink seine zweite Pressekonferenz ab, bei der Musk die neuesten Fortschritte und physischen Demonstrationen vorstellte. In den letzten Jahren haben sie vor allem in Technologien wie der Chip-Miniaturisierung, der chirurgischen Robotertechnologie und der drahtlosen Übertragung erhebliche Fortschritte erzielt und damit einen großen Schritt bei der Umsetzung von Prinzipien in praktische Anwendungen gemacht. Im Jahr 2019 gelang es ihnen, die neuronale Aktivität im Gehirn des Schweins aufzuzeichnen und die Bewegungen des Schweins vorherzusagen. Die Pressekonferenz erregte weltweite Aufmerksamkeit und war ein großer PR-Erfolg. Doch in ideologischer Hinsicht gibt es keine Neuerungen und Musks Befürwortung, Menschen durch die Integration künstlicher Intelligenz in das menschliche Gehirn zu übermenschlichen Wesen zu machen, ist zumindest in absehbarer Zukunft nur ein Mythos.

Am 8. April 2021 veröffentlichte Neuralink ein weiteres 5-minütiges Video online (siehe Video unten), das einen 9-jährigen Makaken namens Pager zeigt, der Tischtennis auf einem Computer spielt. Im Video benötigt Peggy keinen Gamecontroller (Joystick), sie kann den Tischtennisschläger mit ihren „Gedanken“ (eigentlich nur Gehirnsignalen) bewegen und sie spielt ziemlich gut. Dies ist ein weiterer wichtiger Fortschrittsbericht zur Gehirn-Computer-Schnittstelle von Neuralink nach seiner zweiten Pressekonferenz im August 2020. Obwohl Nicolelis bereits 2008 erfolgreich Affen darauf trainiert hatte, das synchrone Gehen von Robotern weit entfernt in Japan durch „Gedanken“ zu steuern. Eine Zeit lang war das gesamte Internet in Aufruhr und viele Menschen waren sehr optimistisch, dass Neuralink erfolgreich „Gedankenkontrolle“ erreicht hatte und nicht weit von der „Telepathie“ zwischen Menschen entfernt war.

Die Forscher trainierten Page, den Tischtennisschläger mit ihrem „Geist“ zu kontrollieren. Bitte gehen Sie zum öffentlichen Konto „Fanpu“, um das Video anzusehen.

Nicolelis lehnt Musks Ideen jedoch entschieden ab. Auf der Tencent Scientist WE Conference im November 2020 erklärte Nicolelis unverblümt, dass Musks Bemerkungen über Gehirn-Computer-Schnittstellen wie Gedankenkontrolle, Gedächtnis-Upload und sogar Unsterblichkeit lediglich eine Marketingstrategie seien und solche Bemerkungen der wissenschaftlichen Entwicklung auf dem Gebiet der Gehirn-Computer-Schnittstellen nicht nützen würden. „Ich bin mit keinem Wort einverstanden, das er gesagt hat.“[5]

Warum hat Nicolelis das gesagt?

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir uns ansehen, wie weit die Menschen bei ihrer Arbeit an Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen bisher gekommen sind.

Schauen wir uns zunächst ein konkretes Beispiel einer „Gehirn-Gehirn-Schnittstelle“ an, die 2013 von Nicolelis‘ Labor veröffentlicht wurde [6].

Im Experiment wurden Mäuse, die ein Verhaltenstraining erhalten hatten und wussten, wie man je nach Kontrollleuchte einen Hebel drückt, in eine Kodierungsgruppe (Encoder) und eine Dekodierungsgruppe (Decoder) aufgeteilt. Sie wurden in zwei Räumen mit den gleichen Einstellungen untergebracht und konnten sich nicht sehen. Bei beiden Mäusegruppen wurden Mikroelektroden in den Motorkortex des Gehirns implantiert und die Elektrodenkabel über ein künstliches Gerät zur Signalerfassung und -umwandlung verbunden. Wenn die Codiermaus den Hebel A wie angewiesen richtig drückt, sammelt die Mikroelektrode präzise die entsprechenden dichten Entladungen von Neuronen, die nach künstlicher Verarbeitung in eine Reihe hochfrequenter Impulssignale (A-Signal) umgewandelt werden; Wenn der B-Hebel richtig gedrückt wird, wird das von der Mikroelektrode erfasste neuronale Entladungsmuster zu einem einzelnen Impuls (B-Signal) verarbeitet. Gleichzeitig werden unterschiedliche Muster von Impulssignalen an die Mikroelektroden im dekodierenden Mausgehirn gesendet, um die Großhirnrinde leicht zu stimulieren. Dies wird als intrakortikale Mikrostimulation (ICMS) bezeichnet. Wenn ICMS eine Reihe von Hochfrequenzimpulsen (A-Signal) ist, drücken Sie den A-Hebel. Wenn ICMS ein einzelner Impuls (B-Signal) ist, drücken Sie den B-Hebel.

Auf diese Weise drückt die Dekodiermaus denselben Hebel wie die Kodiermaus. Die Forscher glauben, dass: „Die Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle zwischen den Encoder- und Decoder-Mäusen ermöglicht es der Decoder-Maus, sich vollständig auf die neuronalen Muster der Encoder-Maus zu verlassen, um die Verhaltensentscheidungen der Encoder-Maus zu reproduzieren.“[5] Auf diese Weise wird „Telepathie“ erreicht.

Wie also versteht die Decoder-Maus das „neuronale Muster“ der Encoder-Maus? Mit anderen Worten: Woher weiß die Decoder-Maus, dass ein Hochfrequenzimpuls das Drücken von Hebel A und ein einzelner Impuls das Drücken von Hebel B bedeutet? Könnte es sein, dass tatsächlich eine telepathische Verbindung zur Codiermaus besteht?

Die Antwort lautet: Die Forscher haben es gesagt.

Die Studie war in zwei Teile gegliedert, mit einer wichtigen Trainingsphase vor dem experimentellen Teil. Die Forscher verwendeten Verhaltenskonditionierung (erinnern Sie sich an Pawlows Hund), um den Decoder-Ratten beizubringen, verschiedene ICMS mit unterschiedlichen Hebeln zu assoziieren. Auf diese Weise wurden im Experiment die kortikalen Entladungsmuster der kodierenden Maus künstlich in unterschiedliche Pulssignale umgewandelt und die dekodierende Maus drückte entsprechend der von ihr bereits erlernten Regeln den entsprechenden Hebel.

Mit anderen Worten: Die Decoder-Maus war in der Lage, „die Verhaltensentscheidungen der Encoder-Maus zu reproduzieren“, weil sie während der Trainingsphase gelernt hatte, entsprechend auf ICMS zu reagieren. Ob die Decoder-Maus hierzu in der Lage gewesen wäre, wenn sie nicht trainiert worden wäre, sagen die Autoren nicht. Ich vermute, nein. Wenn dies der Fall ist, ist sich die Decoder-Maus tatsächlich nicht der Wahl der Encoder-Maus bewusst, aber der Experimentator hat die Wahl der Encoder-Maus in einen geeigneten Reiz umgewandelt, der die Decoder-Maus dazu veranlassen kann, entsprechende Aktionen auszuführen. Es handelt sich also tatsächlich nur um einen Reflex.

Invasive Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen

Im Jahr 2020 entwickelte Luo Minmins Labor am Beijing Institute of Life Sciences/Beijing Center for Brain Science and Brain-Inspired Research eine optische Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle, die Informationen über die Bewegungsgeschwindigkeit von einer Maus auf eine andere übertragen und deren Bewegungsgeschwindigkeit in Echtzeit präzise steuern kann[7].

Im Hirnstamm gibt es einen Kern namens Nucleus incertus (NI), der einen Neuronentyp enthält, der Neuromedin B (NMB) exprimieren kann. Die Gruppe von Luo Minmin hat schon lange entdeckt, dass die Aktivität dieser Art von Neuronen die Bewegungsgeschwindigkeit des Tieres genau vorhersagen und steuern kann. Sie fixierten die Köpfe zweier Mäuse (einer Kodierungsmaus und einer Dekodierungsmaus), ließen ihre Körper jedoch frei auf einem Laufband laufen. Sie zeichneten die Veränderungen der Kalziumionensignale einer Gruppe von Neuronen im Nucleus incerta der kodierenden Maus auf und wandelten sie durch maschinelles Lernen in Lichtimpulsreize unterschiedlicher Frequenz um. Die Signale wurden dann auf den gleichen Typ von Neuronengruppen im Nucleus incerta der dekodierenden Maus angewendet, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeiten der beiden Mäuse stark synchronisiert werden konnten.

Diese Arbeit der Gruppe von Luo Minmin ist im Vergleich zu den frühen Arbeiten von Nicolelis und anderen sicherlich ein großer Fortschritt. Die Aktivität der kontrolliert dekodierenden Mäuse ist nicht mehr eine einfache Aufgabe wie „Wähle eines von zwei Dingen“, sondern eine kontinuierlich veränderliche Größe – die Bewegungsgeschwindigkeit.

Sie nutzten jedoch nicht die ursprünglichen Gehirnsignale der kodierenden Maus, um die Aktivitäten der dekodierenden Maus direkt zu steuern. Stattdessen wandelten sie die ursprünglichen Gehirnsignale künstlich in eine Folge von Lichtstimulationsimpulsen um und stimulierten dann die dekodierende Maus mit Lichtimpulsen. Zählt dies als „Gedankenübertragung“?

Obwohl durch das Einführen von Mikroelektroden direkt in das Gehirn eine höhere Auflösung und ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden kann, ist es für gesunde Probanden schwierig, dies zu akzeptieren. Vor kurzem beschwerte sich die amerikanische Tierschutzorganisation PCRM (Physicians Committee for Responsible Medicine) beim US-Landwirtschaftsministerium über die gemeinsame Forschung von Neuralink und der University of California, Davis zwischen 2017 und 2020. PCRM war der Ansicht, dass das Einpflanzen von Chips in die Schädel von Makaken eine grausame Tat sei[8].

Daher erforschen viele Labore auch nicht-invasive Gehirn-Gehirn-Schnittstellen.

Nicht-invasive Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle

Das Labor von Rajesh PN Rao[9] an der University of Washington ist eines der internationalen Zentren für die Forschung zu nicht-invasiven Gehirn-Gehirn-Schnittstellen. Seit der Veröffentlichung des ersten Artikels über die Schnittstelle zwischen menschlichem Gehirn im Jahr 2013 haben sie eine Reihe damit verbundener Arbeiten durchgeführt. In diesem Artikel werden nur zwei repräsentative Beispiele vorgestellt.

Versuch 1[10]

Experimentelle Aufgabe: Zwei Probanden absolvieren gemeinsam ein Spiel: Über den Bildschirm des „Senders“ fliegt eine Rakete oder ein Passagierflugzeug, der „Sender“ soll über die Brain-to-Brain-Schnittstelle die Hand des „Empfängers“ steuern und per Knopfdruck die Rakete abschießen. Die beiden Probanden waren über ein Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellengerät, bestehend aus Elektroenzephalogramm (EEG) und transkranieller Magnetstimulation (TMS), miteinander verbunden.

Aufgabentraining: Sammeln Sie die Elektroenzephalogramm-Signale (EEG) des Senders und trainieren Sie ihn, einen eindimensionalen Cursor zu bewegen, indem er sich Handgelenksbewegungen vorstellt, wenn er eine Rakete über den Bildschirm fliegen sieht. Finden Sie für den Empfänger im Voraus heraus, welcher Teil der Großhirnrinde für die Steuerung der Handgelenksabduktoren (Muskeln, die das Handgelenk strecken) verantwortlich ist, und platzieren Sie eine transkranielle Magnetstimulationsspule über dieser Großhirnrinde, sodass die von TMS ausgesendeten Magnetimpulse dazu führen können, dass sich die Hand nach oben bewegt und den Knopf drückt.

Während des Experiments befanden sich die beiden Probanden in zwei verschiedenen Gebäuden, eine Meile voneinander entfernt, und konnten einander weder hören noch sehen. Der Sender stellt sich vor, sein Handgelenk zu bewegen, um EEG-Signale zu erzeugen, die dann erkannt und drahtlos an das TMS-Gerät des Empfängers übertragen werden, das die Spule steuert, um entsprechende magnetische Impulse zu senden, die den Probanden dazu veranlassen, sein Handgelenk zu bewegen und einen Knopf zu drücken. Dies ermöglichte den beiden Probanden, einfach über die Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle am Spiel zusammenzuarbeiten.

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine nicht-invasive, schmerzlose und nicht-destruktive Hirnstimulation. Bei der TMS-Technologie wird ein gepulstes Magnetfeld verwendet, um auf die Großhirnrinde einzuwirken. Dadurch wird das Membranpotential der kortikalen Nervenzellen verändert, wodurch diese induzierte Ströme erzeugen, die den Gehirnstoffwechsel und die neuronale elektrische Aktivität beeinflussen und dadurch physiologische und biochemische Reaktionen auslösen (wie etwa das Verursachen einer einfachen Bewegung).

Versuch 2[11]

Bei diesem Experiment saßen drei Probanden – zwei Sender und ein Empfänger – in verschiedenen Räumen und spielten gemeinsam ein Tetris-Spiel. Die Spielregeln sind unten aufgeführt:

Dabei ist die Zusammenarbeit zwischen Sender und Empfänger erforderlich: Der Sender entscheidet, ob die fallenden Blöcke gedreht werden müssen und „teilt“ dem Empfänger seine Entscheidung über die Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle mit. Der Empfänger platziert dann die Blöcke und eliminiert die Blöcke in der unteren Reihe.

Auf beiden Seiten des Bildschirms des Absenders wird auf der einen Seite das Wort „Ja“ angezeigt, was darauf hinweist, dass der Baustein gedreht werden muss, und darunter blinkt eine Leuchtdiode 17 Mal pro Sekunde; Auf der anderen Seite wird das Wort „Nein“ angezeigt, was bedeutet, dass keine Drehung erforderlich ist, und eine Leuchtdiode darunter blinkt 15 Mal pro Sekunde. Verschiedene Flimmerfrequenzen können EEG-Komponenten unterschiedlicher Frequenz induzieren.

Wenn der Sender eine Beurteilung vornimmt und ein bestimmtes Wort betrachtet, entscheidet das Steuergerät, ob die TMS-Spule hinter dem Gehirn des Empfängers basierend auf der von seinem Kopf erfassten EEG-Frequenz magnetische Impulse aussenden soll. Die magnetischen Impulse stimulierten den Okzipitalkortex im hinteren Teil des Gehirns des Empfängers (verantwortlich für die Verarbeitung visueller Informationen), wodurch der Empfänger Lichtblitze sah, die gemäß der vorherigen Vereinbarung bedeuteten, dass der Sender „die Blöcke drehen“ wollte.

Schematische Darstellung der Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle (also des Steuergeräts in der Abbildung). Das Steuergerät wandelt die Gehirnwellensignale des Senders in Impulssignale um, um den Empfänger zu stimulieren. Das Foto oben stammt von Mark Stone/University of Washington[12]

Um das gesamte Spiel abzuschließen, müssen drei Personen kommunizieren und zusammenarbeiten. Der Empfänger entscheidet, ob der Block gedreht werden soll, nachdem er Anweisungen (visuelle Signale) von den beiden Sendern erhalten hat. Auch die EEG-Signale des Empfängers werden erfasst und auf ähnliche Weise an den Sender übermittelt, sodass dieser die Entscheidung des Empfängers kennt und ihm wiederum Feedback geben kann. Dieser Austausch geht weiter und schließlich wird das Ergebnis des Spiels allen drei Personen gleichzeitig mitgeteilt.

Hybride Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen zwischen verschiedenen Arten

Bei Experimenten, bei denen das menschliche Gehirn zur Steuerung von Tieren eingesetzt wird, verwenden die Forscher im Allgemeinen eine hybride Gehirn-Gehirn-Schnittstelle, um Gehirnsignale von Menschen auf nicht-invasive Weise zu erfassen, während sie den Tieren Mikroelektroden implantieren, um ihre Bewegungen zu steuern. Relativ gesehen sind die Auswirkungen invasiver Schnittstellen subtiler und präziser.

Zhang Shaomin et al. von der Zhejiang-Universität [13] entwickelten eine Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle vom menschlichen Gehirn zum Rattenhirn. Im Experiment stellten sich die Teilnehmer vor, mit dem linken oder rechten Arm zu winken. Die zugehörigen EEG-Signale wurden in Steuersignale zum Links- oder Rechtsabbiegen umgewandelt und drahtlos an die im Motorkortex der Ratte installierten Mikroelektroden gesendet, die das Rattenhirn entluden und stimulierten.

Der Controller konnte die Ratte im Labyrinth auf einem Bildschirm sehen. Die Forscher verwendeten ein komplexes dreidimensionales Labyrinth (unten), in dem die Ratten bergauf und Treppen hinunter laufen, Hindernissen ausweichen, Gänge überqueren usw. mussten. Im Experiment kann der Controller seine Vorstellungskraft nutzen, um die Ratten dazu zu bringen, innerhalb einer bestimmten Zeit erfolgreich ein komplexes Labyrinth entlang einer vorgegebenen Route zu patrouillieren.

Abbildung 3: Schematische Darstellung des komplexen Labyrinths, das von Zhang Shaomin et al. verwendet wurde. von der Zhejiang-Universität. [13]

Aus den oben genannten repräsentativen Studien ist ersichtlich, dass man bei den meisten bisherigen Forschungen zur Gehirn-Gehirn-Schnittstelle kaum von echter „Telepathie“ sprechen kann. Dies könnte erklären, warum Nicolelis, ein erfahrener Experte für Gehirn-Computer-Schnittstellen, glaubt, dass Musks „Telepathie“ eine „Marketingstrategie“ sei.

Wenn wir uns die oberflächlichen Phänomene des Verhaltens ansehen, zeigen alle diese Experimente, dass der Empfänger die vom Experimentator gewünschten Aktionen ausführen kann, indem er einfach den Befehlen folgt, die sich der Sender ausgedacht hat – und nicht verbalen Anweisungen. Wenn wir die Gehirnsignale des Senders mit „Gedanken“ oder „Absichten“ verwechseln und die Handlungen des Empfängers als Akzeptanz der „Gedanken“ oder „Absichten“ des Senders verstehen, dann würden wir behaupten, dass es sich um „Telepathie“ handelt. Gehirnsignale sind jedoch nicht dasselbe wie „Gedanken“ oder „Absichten“. Aus dem klassischen Experiment von Benjamin Libet wissen wir schon lange, dass das damit verbundene „Bereitschaftspotenzial“ im Gehirn gespeichert werden kann, bevor wir erkennen, dass wir unsere Handgelenke drehen möchten. Daher geht das Bereitschaftspotential (Gehirnsignal) der „Absicht“, die wir selbst wahrnehmen, voraus. Mit EEG-Geräten können wir das Bereitschaftspotenzial erfassen und dieses Potenzial natürlich auch verarbeiten, um das Gehirn einer anderen Person zu bestimmten Aktionen anzuregen. Meiner Meinung nach kann dies nicht als Telepathie betrachtet werden. Denn aus der Perspektive des Empfängers weiß der Experimentator bereits im Voraus, welche Art von Stimulation und welcher Teil des Gehirns des Empfängers stimuliert wird, um den Empfänger zu der Aktion zu veranlassen, die der Experimentator sehen möchte. Dies ist eigentlich nur ein Reflex.

Libets Experiment

Anfang der 1980er Jahre führte der amerikanische Neuropsychologe Libet ein Experiment durch, bei dem er die Versuchspersonen bat, selbst zu entscheiden, wann sie ihre Handgelenke bewegen sollten. Außerdem zeichnete er ihre Elektromyographie und ihr Elektroenzephalogramm auf.

Es ist seit langem bekannt, dass bei Muskelbewegungen die Myoelektrizität an den entsprechenden Stellen zum Zeitpunkt des Bewegungsbeginns aufgezeichnet werden kann. Darüber hinaus wird die Muskelbewegung durch den primären motorischen Kortex des Gehirns gesteuert. Zuvor haben einige Hirnareale bereits Bewegungspläne erstellt und diese an den primären Motorkortex gesendet, der dann Befehle zur Steuerung der Muskelbewegungen erteilt. Aktivitäten im Zusammenhang mit einer früheren „motorischen Planung“ können im Elektroenzephalogramm als Gehirnwellenkomponente namens „Bereitschaftspotential“ aufgezeichnet werden. Das Bereitschaftspotential tritt 1 Sekunde oder länger vor Beginn der eigentlichen Bewegung auf.

Die meisten Menschen würden denken, dass wir zuerst den Gedanken (die Entscheidung) „Ich möchte trainieren“ entwickeln und dann der für die Bewegungsplanung zuständige Kortex einen Plan erstellt und Befehle durch den primären motorischen Kortex sendet, um die Bewegung der Handgelenksmuskulatur zu steuern (die Myographie wird gemessen).

Libet bat die Probanden, auf Lichtpunkte zu starren, die sich entlang eines Zifferblatts auf einem Bildschirm drehten, während sie ihre Handgelenke drehten (siehe Abbildung). Er bat die Probanden, anschließend mitzuteilen, an welche Position sich der Lichtpunkt bewegte, als sie beschlossen, ihr Handgelenk zu drehen. Als Ergebnis stellte Libet fest, dass das Bereitschaftspotenzial bereits vor der Entscheidungsfindung der Versuchspersonen auftrat, also mehr als eine halbe Sekunde früher. Dieses Ergebnis zeigt, dass das Bereitschaftspotential auftritt, bevor man sich der Bewegung des Handgelenks (Absicht) bewusst ist, und dass das EEG-Signal nicht der Absicht selbst entspricht. Tatsächlich ist noch immer unklar, was das neuronale Substrat des Denkens ist, und auch, in welchem ​​Gehirnbereich es stattfindet.

Abbildung 1 ist eine schematische Darstellung des Libet-Experiments. (Zitat aus Blackmore, 2005)

Die in diesem Artikel bisher vorgestellten Brain-to-Brain-Interface-Experimente lassen sich in zwei Teile unterteilen. Ein Teil besteht darin, ein bestimmtes Gehirnsignal zu messen, das mit dem Sender in Zusammenhang steht, wenn er denkt (es handelt sich nur um eine Korrelation, nicht um eine Kausalität! Wir wissen nicht, was die neuronale Matrix dieses „Denkens“ ist). Der andere Teil besteht darin, zu untersuchen, welche Art von Stimulationsmuster und welcher Teil des Gehirns des Empfängers verwendet werden sollte, um den Empfänger dazu zu bringen, die von den Forschern gewünschten Aktionen auszuführen. Dabei handelt es sich eigentlich nur um eine „Reiz-Reaktion“ und nicht um „Verständnis“. Abschließend werden die aufgezeichneten Gehirnsignale des Senders durch maschinelles Lernen in das vom Experimentator gewünschte Stimulationsmuster umgewandelt. Auf diese Weise werden die ersten beiden Teile zu einem einzigen verbunden, was den Menschen den Eindruck einer „Gedankenübertragung“ vermittelt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Aktion eine Auswahl zwischen zwei Optionen ist (was bei allen Experimenten in diesem Artikel der Fall ist, mit Ausnahme des optischen Gehirn-Gehirn-Schnittstellenexperiments aus Luo Minmins Labor).

Es ist erwähnenswert, dass die zweite Hälfte aller Experimente darin besteht, die Bewegung des Empfängers zu kontrollieren. Dies liegt daran, dass die Experimentatoren wissen, wo sich der Gehirnbereich befindet, der diese Bewegung steuert. Gleichzeitig handelt es sich bei der neuronalen Kodierung der Bewegungssteuerung um eine Gruppenkodierung, und es besteht keine Notwendigkeit, bestimmte Neuronen zu finden. Auf diese Weise können die Experimentatoren im Voraus wissen, welcher Teil des Gehirns auf welche Weise stimuliert werden soll. Grundlage dieser Arbeiten ist das in der Hirnforschung relativ eindeutig nachgewiesene Gruppenkodierungsprinzip der motorischen Kontrolle. Wenn vom Empfänger eine geistige Aktivität und nicht eine motorische Aufgabe verlangt wird, ist dies nicht möglich, da wir den neuronalen Mechanismus dieser Aktivität nicht kennen und nicht wissen, welche Art von Stimulation gegeben werden muss, um die entsprechende geistige Aktivität hervorzurufen. Greg Horwitz, Neurowissenschaftler an der University of Washington, drückt es so aus: „Wenn Sie möchten, dass ich meinen Arm bewege, weiß ich, wo ich die Elektroden anbringen muss“, aber „selbst wenn Sie überall in meinem Gehirn Elektroden anbringen könnten, wüsste ich nicht, wo Sie stimulieren müssten, um das zu erreichen, wenn Sie wollten, dass ich für Biden oder Trump stimme, oder in welchem ​​Muster.“[14]

Mehr als zehn Jahre sind vergangen, seit Nicolelis die Gehirn-Gehirn-Schnittstelle offiziell vorgeschlagen hat. Obwohl in verschiedenen Bereichen Fortschritte erzielt wurden, ist es bei den oben genannten Problemen zu keinem Durchbruch gekommen. Dieses Problem lässt sich nicht einfach durch die Verbesserung der Gehirnimplantattechnologie lösen. Es ist fünf Jahre her, seit Musk vorschlug, dass Telepathie innerhalb von acht bis zehn Jahren erreicht werden könnte. Dies ist wahrscheinlich ein Versprechen, das nicht eingehalten werden kann.

Natürlich sollte die Wissenschaft kühne Annahmen nicht ausschließen. Solche Annahmen inspirieren Wissenschaftler dazu, das Unbekannte zu erforschen, und könnten sich eines Tages bewahrheiten. Allerdings sollten wir Vorstellungskraft nicht mit Realität verwechseln. Wir können sehen, welche anderen Ideen es zu Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen gibt——

Nicolelis et al. vorgeschlagen: „Abschließend muss betont werden, dass die Topologie von Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen nicht auf nur einen Sender und einen Empfänger beschränkt sein muss. Im Gegenteil, wir haben darauf hingewiesen, dass die Genauigkeit des Kanals theoretisch verbessert werden könnte, wenn man statt nur zwei Gehirnen ein Gitter aus vielen miteinander verbundenen Gehirnen verwenden würde. Eine solche Computerstruktur könnte erstmals einen ‚organischen Computer‘ schaffen, der heuristische Probleme lösen könnte, die gewöhnliche Turingmaschinen nicht lösen können.“ [15]

Wenn viele Gehirne miteinander verbunden wären und direkt miteinander kommunizieren könnten, könnten sie ein „Riesengehirn“ bilden, so wie Neuronen miteinander verbunden sind, um ein Gehirn zu bilden, das viel leistungsfähiger ist als es selbst. Es ist noch schwer vorstellbar, welche neuen Phänomene ein solch riesiges Gehirn hervorbringen wird.

Rao et al. schlug vor, dass „eine große Menge an Informationen in unserem Gehirn nicht durch Introspektion ins Bewusstsein gelangen kann und daher nicht nach Belieben in Sprache ausgedrückt werden kann“ [8]. Aus diesem Grund fällt es Chirurgen und Musikmeistern schwer, ihr Wissen und ihre Expertise an Laien weiterzugeben. Sie sind nicht in der Lage, den Schülern beizubringen, wie sie „ihre Finger bei der Ausführung von Tastenaktionen richtig positionieren und bewegen“ [8]. Sie hoffen, dass Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen solche inhärenten Probleme der Sprachkommunikation möglicherweise beseitigen könnten.

Natürlich machen sich manche Menschen Sorgen über die negativen Auswirkungen von Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen. Sie fragten[16]: Würden Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen dazu führen, dass der Sender eine Art Zwangseinfluss auf den Empfänger ausübt, wodurch dieser ein Stück weit sein Gefühl der Autonomie verliert? Verletzt das Extrahieren von Informationen aus der Gehirnaufzeichnung des Absenders dessen Datenschutzrechte? Was die Leute nicht sagen, ist oft wichtiger als das, was sie sagen. Die Privatsphäre im menschlichen Gehirn ist der Kern der individuellen Autonomie. Die Entwicklung von Gehirn-Gehirn-Schnittstellen ist die Kosten möglicherweise nicht wert. Natürlich können die Visionen einiger Experten angesichts der aktuellen Entwicklung von Gehirn-Gehirn-Schnittstellen in absehbarer Zukunft nicht verwirklicht werden, daher sind diese Bedenken noch verfrüht. Dennoch kann es sinnvoll sein, Alarm zu schlagen und darüber nachzudenken, wie man in diesem Bereich auf gesunde Weise Forschung betreiben kann.

Verweise

[1] Tim Urban (2017) Neuralink und die magische Zukunft des Gehirns. Warten Sie, aber warum 20. April 2017 (
https://waitbutwhy.com/2017/04/neuralink.html)

[2] https://www.wired.com/story/elon-musk-neuralink-brain-implant-v2-demo/?bxid=5cec254afc942d3ada0b6b70&cndid=48167859&esrc=&source=EDT_WIR_NEWS LETTER_0_SCIENCE_ZZ&utm_brand=wired&utm_campaign=aud-dev&utm_mailing=WIR_Daily_082820_Science&utm_medium=email&utm_source=nl&utm_term=list1_p2

[3] Murray Gell-Mann (1994) Quark und der Jaguar. WH Freeman und Company.

Chinesische Übersetzung: Gell-Mann, übersetzt von Yang Jianye et al. (2002) "Quarks und Jaguare", Hunan Science and Technology Press

[4] Miguel Nicolelis (2011) Beyond Boundaries: Die neue Neurowissenschaft der Verbindung von Gehirnen mit Maschinen – und wie sie unser Leben verändern wird. Times-Bücher.

[5] https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2020/11/358719.shtm

[6] Miguel Pais-Vieira et al. (2013) Eine Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle für den Echtzeit-Austausch sensorischer und motorischer Informationen. Nature WISSENSCHAFTLICHE BERICHTE, 3: 1319 | DOI: 10.1038/srep01319

[7] Lu, L., Wang, R. und Luo, M. (2020). Eine optische Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle unterstützt eine schnelle Informationsübertragung für eine präzise Fortbewegungssteuerung. Sci China Life Sci 63(6):875-885, https://doi.org/10.1007/s11427-020-1675-x

[8] https://www.theguardian.com/world/2022/feb/15/elon-musk-neuralink-animal-cruelty-allegations

[9] https://en.wikipedia.org/wiki/Rajesh_P._N._Rao

[10] Rao, Rajesh et al. „Eine direkte Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle beim Menschen.“ PLOS ONE 2014: 1-12.

[11] Linxing Jiang, Andrea Stocco, Darby M. Losey, Justin A. Abernethy, Chantel S. Prat, Rajesh PN Rao. (2019) BrainNet: Eine Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle für mehrere Personen zur direkten Zusammenarbeit zwischen Gehirnen. Wissenschaftliche Berichte, 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-019-41895-7

[12] Anthony Cuthbertson (2019) Erste Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle zur Kommunikation nur mit dem Verstand erfolgreich getestet, behaupten Forscher. (https://www.independent.co.uk/life-style/gadgets-and-tech/news/computer-brain-interface-university-washington-neuralink-a8984201.html)

[13] Shaomin Zhang et al. (2019) Menschliche Gedankenkontrolle der kontinuierlichen Fortbewegung des Ratten-Cyborgs mit drahtloser Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle. Scientific Reports, 9:1321 ( https://doi.org/10.1038/s41598-018-36885-0)

[14] Adam Rogers (2020) Neuralink ist eine beeindruckende Technologie, verpackt in Musk-Hype. Wired 04.09.2020 (https://www.wired.com/story/neuralink-is-impressive-tech-wrapped-in-musk-hype/?bxid=5cec254afc942d3ada0b6b70&cndid=48167859&esrc=desktopInterstitial&source=EDT _WIR_NEWSLETTER_0_DAILY_ZZ&utm_brand=wired&utm_campaign=aud-dev&utm_content=Final&utm_mailing=WIR_Daily_090620&utm_medium=email&utm_source=nl&utm_term=list2_p5)

[15] Pais-Vieira, Miguel; Michail Lebedew; Carolina Kunicki; Jing Wang; Miguel AL Nicolelis (2013). Eine Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle für den Echtzeit-Austausch sensorischer und motorischer Informationen. Wissenschaftliche Berichte. Nature-Verlagsgruppe. 3: 1319. doi:10.1038/srep01319 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3584574).

[16] Martone, Robert. (2020) Wissenschaftler demonstrieren direkte Gehirn-zu-Gehirn-Kommunikation beim Menschen. Wissenschaftlicher amerikanischer Geist. 31 (1):7-10

Besondere Tipps

1. Gehen Sie zur „Featured Column“ unten im Menü des öffentlichen WeChat-Kontos „Fanpu“, um eine Reihe populärwissenschaftlicher Artikel zu verschiedenen Themen zu lesen.

2. „Fanpu“ bietet die Funktion, Artikel nach Monat zu suchen. Folgen Sie dem offiziellen Account und antworten Sie mit der vierstelligen Jahreszahl + Monat, also etwa „1903“, um den Artikelindex für März 2019 zu erhalten, usw.

Copyright-Erklärung: Einzelpersonen können diesen Artikel gerne weiterleiten, es ist jedoch keinem Medium und keiner Organisation gestattet, ihn ohne Genehmigung nachzudrucken oder Auszüge daraus zu verwenden. Für eine Nachdruckgenehmigung wenden Sie sich bitte an den Backstage-Bereich des öffentlichen WeChat-Kontos „Fanpu“.