Het idee van een Brain Machine Interface (BMI) bestaat in de medische wereld al tientallen jaren. Daarvoor was de Science Fiction-scene er al uitgebreid mee aan de slag gegaan. De SF had het over implantaten die bijvoorbeeld de menselijk visus vervingen en deels bionische robots zoals de Borg (Star Trek). Andere auteurs schrokken er niet voor terug om het gehele menselijke brein in een robotlichaam te plaatsen.
De futurist en publicist Ray Kurzweil voorspelde al decennia lang dat implantaten, BMI, een neural link connectivity en zelfs een aan de cloud gekoppelde mens in het verschiet lagen. Geleidelijk aan maakte de medische techniek deze voorspellingen werkelijkheid. Het eerste BMI werd al in 1998 geplaatst.
Er zijn implantaten voor de zintuigen en het gehoor, besturing van robotarmen en handen, een gekoppeld exoskelet voor patiënten met een dwarslaesie, spraaksynthese voor locked-in of herseninfarcten en onderdrukkers van de verschijnselen bij Parkinson en epilepsie. Zelfs het (deels) terugkrijgen van verloren gevoel en het bijsturen van ongewenste emoties behoren tot de mogelijkheden.
Neuralink boost
De onvermoeibare techneut en zakenman Elon Musk met zijn miljardenimperium gaf de neural link en human interfacing een grote boost met Neuralink. Binnen zes maanden is de neuralink gewoon verkrijgbaar voor de mens luidden de enthousiaste persberichten. En als het kapitaal van Musk er achter zit, moet het wel wat gaan worden, denkt menigeen dan.
Waar gaat het bij Neuralink nu eigenlijk over? Als eerste de te verwachten toestemming van de Amerikaanse FDA (de geneesmiddelenwaakhond) om hersenimplantaten ter grootte van een muntstuk op menselijke proefpersonen te mogen uittesten. Bij dierproeven is dit al mogelijk, al was er de nodige kritiek over slechte behandeling van de proefdieren.
Neuralink richt haar toepassingspijlen met name op de besturing vanuit de hersenen bij verlamde personen, implantaten en het bijsturen van ongewenste of slechtwerkende hersenfuncties. De neurale link is in de eerste instantie met een computer of ander besturend AI-device maar koppeling aan een omgevingsnetwerk of zelfs een cloud-toepassing behoort zeker tot de mogelijkheden.
Meer bandbreedte
Een verschil met eerdere neural link- en BMI-toepassingen is dat Neuralink een aanmerkelijk grotere bandbreedte gebruikt voor de interface-koppeling. Meerdere electrode threads faciliteren een veel groter dataverkeer en meer verfijnde besturingsmethoden: zowel bij motorische als sensorische toepassingen. Op een chipplaatje van 23 x 18,5 x 2 mm passen 3.072 kanalen. En een USB-C-kabeltje voorziet in datastromen over de gehele bandbreedte vanuit het aangesloten device. Draadloos kan eveneens via Bluetooth.
Een tweede verschil betreft de toepassingen van flexibele versusd rigide verbindingsdraadjes. Deze probes wekken tevens veel minder immuunrespons op. Dat betekent een grote verandering bij het aanbrengen van elektrodenpaden in het menselijk brein.
Logisch idee
In principe is neural interfacing bij mensen een volkomen logisch idee. Het gaat in feite immers om een besturingscomputer (onze hersenen), een netwerk (het zenuwstelsel), actuatoren (spieren en uitvoeringsorganen) en sensoren. De infrastructuur ligt er al en is in principe gereed om te koppelen met andere interne of externe stimulatoren en kunstmatig intelligente apparaten.
Er zijn diverse redenen, locaties en mogelijkheden om aan het netwerk mens te koppelen. Je kunt dan kiezen uit het vervangen van, het herstellen van uitgevallen verbindingen of sensoren, het bijsturen van malfunctioneren en aanvullende de kwaliteit van leven verbeterende functies. Bij de verbetering van de kwaliteit van leven bijvoorbeeld het verouderende brein De teruggang van cognitieve en motorische (ADL) functies kan deels ondervangen worden met BMI’s. De theorie is er, nu alleen nog de praktijk. En daar vallen recentelijk baanbrekende ontwikkelingen te bespeuren.
Het BMI en BCI
Er zijn twee benamingen die ongeveer het zelfde berekenen. Het Brain Machine Interface (BMI) en het Brain Computer Interface (BICI). Het Brain Machine Interface verricht in de praktijk de volgende taken: het neemt de door de hersenen en CZS afgegeven signalen op, bewerkt deze tot een geschikt dataformaat en geeft deze vervolgens door aan het uitvoerende orgaan.
De auteurs Schalk en Allison geven de volgende definitie van Brain Computer Interfaces (BCI) in hun bijdrage in het boek Neuromodulation (2018): BCI is een systeem dat de activiteit van het centrale zenuwstelsel meet en omzet in kunstmatige output dat de natuurlijke output van het zenuwstelsel vervangt, herstelt, aanvult of verbetert, en daardoor de voortdurende interacties tussen het zenuwstelsel en zijn externe of interne omgeving.
Deze rechtstreekse communicatie van het BMI / BCI maakt veel breder, sneller en echt direct gekoppeld aan de persoon mogelijk. Je kunt de gedachten in woorden, motorische daden, schrift en creatieve zaken zoals foto’s of tekeningen omzetten.
Een andere belangrijke functie van het BMI is stimulatie van het brein. Bekend is inmiddels het terugdringen van de verschijnselen bij Parkinson met een hersenimplantaat.
Smart neural link
Koppel de patiënt met een slimme neural link aan de computer van de dokter en er gaat een wereld aan diagnostische en behandelingsmogelijkheden open. Je kunt als het ware de neurale processen in de mens direct bekijken en analyseren. Het bedrijf Neuralink ziet hier een grote toekomst in.
Met behulp van deep en machine learning kunnen de ziekte en de daarvoor benodigde behandelingsinterventie beter begrepen worden. Het lijkt allemaal wel een beetje op de auto die via de computerlink van de garage op diens correct functioneren gecontroleerd wordt. Vergaand onderzoek van de breinziekten Alzheimer, Dementie en tal van GGZ-problematiek is naar verwachting in de nabije toekomst zeer wel mogelijk.
Breinchips toekomst van Health IoT?
Nu het Internet of Things (IoT) niet meer weg de denken valt uit de connectivity bij e-health, reist de vraag of de breinchip met neuralink de volgende grote doorbraak gaat worden. Daar ziet het inderdaad naar uit. Zowel de voortschrijdende techniek en inzichten bij het BMI en neural link plus draagvlak voor dergelijke medische toepassingen maken het gewoon mogelijk.
Neuroprosthetic control van robot-ledematen, spraaksynthesizers en de cursor van computerprogramma’s zijn inmiddels al gemeengoed geworden. Hertzelfde geldt voor (deels nog rudimentaire) visusimplants en hightech gehoorapparaten (cochleaire implantaten) met AI aan boord.
Brein in de cloud
Futuristen voorspellen het koppelen van het menselijk brein aan ‘de cloud’. Straks wellicht de beste manier om alle benodigde informatiestromen tijdig en overal te kunnen ontvangen plus te analyseren. De matrix van het infobrain per BMI. De vraag rijst uiteraard of iedereen daar nu ook echt op staat te wachten? Kan het ook uit als je eens rust wilt? En wie bepaalt welke informatiestromen straks wie, wanneer en waar bereikt? Een ethische discussie van jewelste.
Handig is natuurlijk wel een chirurg die vanuit elders via de cloud met diens hersenen een operatierobot in het veld aanstuurt. Maar of wij straks de social media moeten vervangen door een BMI achter het oor in verbinding met de cloud, blijft heel discutabel.
Mind control
Een ander heet hangijzer vormt de controle van emoties met implantaten. Het einde van agressie, vandalisme, seksueel geweld en hufterigheid? Het zou zomaar kunnen, maar willen wij daarvoor ook de prijs - onze menselijkheid (deels) verliezen - betalen? Geen angst, depressie, paranoïde wanen en geweldsimpulsen af, is een mooi doel. Maar allemaal de braafste jongetjes uit de klas worden, stuit beslist op bezwaren. Zeker als bepaalde autoritaire leiders daarmee hun kans zien om de bevolking precies te laten doen wat zij willen.
Met BMI en neural links heeft e-health goud in handen bij zowel diagnose en behandeling als preventie van neurale disorders. De techniek is er en het draagvlak voor de toepassingen groeit gestadig. Toch zijn er een aantal gevallen die wij echt niet willen. Waakzaamheid is geboden.
