Heikle Schnittstellen: Gehirn-computer-Schnittstellen sind immer noch ein langer Weg
Es wird noch eine lange Zeit vor der Gehirn-computer-Schnittstellen in der Lage sind Gedanken Lesen. Und viele Einschränkungen berücksichtigt werden müssen, nach Roger Gassert.
Brain-computer interfaces (BCIs) ermöglichen Menschen mit schweren physischen oder Behinderungen Rede zu interagieren und kommunizieren mit Ihrer Umgebung über Ihre Gedanken, interpretiert von einem computer. Elon Musk ist Neuralink kürzlich präsentierte das Unternehmen die Pläne für die Verwendung der innovativen „threads“—ultradünne, flexible Elektroden, die eingesetzt werden könnte, die in der Hirnrinde zu verbinden Menschen mit der digitalen Welt.
Die Forschung hat bereits beeindruckende Ergebnisse der letzten Jahrzehnte: in mehreren Studien, finger-Größe, die neuronale Schnittstellen die Integration von ein hundert-minute-Elektroden implantiert wurden, die in der Großhirnrinde des Menschen mit tetraplegia. Diese Schnittstelle erlaubt diese Leute Steuern einen Roboter-arm zu führen Reichweite und erfassen Bewegungen, durch das denken über eine Verlagerung Ihrer eigenen, gelähmt, Körper. Im weiteren bahnbrechenden Studie, Personen, die in einem vollständig verriegelten Zustand in der Lage waren, Fragen zu beantworten mit „ja“ oder „Nein“ Antworten. In diesem Fall, funktionelle nah-Infrarot-Spektroskopie wurde verwendet, als eine nicht-invasive Möglichkeit zur Messung von änderungen in der Oxygenierung des Blutes und die Ergebnisse analysiert mit Hilfe einer machine-learning-Algorithmus. Die Menschen in der vollständig verriegelten Zustand nicht in der Lage sind, sich zu bewegen, Ihre Muskeln freiwillig, so haben Sie keine andere Möglichkeit sich auszudrücken.
Nur ein paar einfache Alltag nutzt derzeit
Aber solche spektakulären Ankündigungen und Forschung Geschichten können nicht darüber hinwegtäuschen, dass die BCI-Technologie als ganzes ist noch sehr in den Kinderschuhen. BCIs sind sehr selten begegnet man im Alltag, wenn überhaupt—selbst bei Menschen mit einer schweren körperlichen Behinderung. Die einzige Anwendung, die ich mir bewusst bin ist, wo Personen mit schwerer körperlicher Behinderung betreiben eines Rechtschreib-Gerät, entweder als Ergänzung zu Ihren üblichen Gerät gesteuert durch Augenbewegungen (die kann anstrengend sein, über längere Perioden) oder in Fällen, in denen vollständige Lähmung verursacht einen vollständig verriegelten Zustand, und Sie sind nicht in der Lage zu kontrollieren, Ihre Muskeln des Auges.
Es gibt viele Gründe für die begrenzte übertragung von BCIs in die routine-Anwendungen. Invasive BCI-Systeme, die mit implantierten Elektroden, zum Beispiel, erfordern, Neurochirurgie, tragen das Risiko von Infektionen und die Signalqualität der Elektroden, die derzeit verwendet werden, verschlechtert sich im Laufe der Monate. Diese Art der intervention ist daher nur dann gerechtfertigt, in Fällen von schwerer chronischer Behinderung, und bisher nur im Rahmen von Studien.
Obwohl nicht-invasive BCI-Systeme sind viel sicherer und häufiger, Sie haben auch viele Schwächen: die Signalqualität ist viel schlimmer, als wenn die Elektroden implantiert werden, durch eine Operation, wie die Entfernung zum Gehirn größer ist. Zusätzlich werden Bewegungen von der Stirn -, Augen-oder Hals-Muskeln können das signal stören. Selbst bei gut geschulten Anwendern, BCIs nur interpretieren einfache Befehle korrekt in 60 bis 90 Prozent der Fälle. Dies ist nicht ausreichend für Anwendungen, bei denen Sicherheit entscheidend ist, wie die Steuerung eines elektrischen Rollstuhls. Mittels EEG-BCI-Technologie zur Ausgabe von Befehlen erfordert auch einen relativ hohen kognitiven Aufwand vom Benutzer, und rund ein Fünftel der Probanden nicht gelingt, Steuern die Gehirn-computer-Schnittstellen zuverlässig. Dies bezeichnet man auch als BCI-Analphabetismus.
Erzeugen von Befehlen, die durch Gedanken, nicht Gedankenlesen
Man muss auch Folgendes berücksichtigen: BCIs sind nicht in der Lage, „Gedankenlesen“ nicht jetzt, noch in absehbarer Zukunft. BCI-Systeme erkennen neuronale Aktivitätsmuster erzeugt durch bestimmte Gedanken oder kognitiven Aufgaben. Erzeugen von Befehlen, die durch Gedanken, jedoch, ist nicht das gleiche wie „Gedankenlesen.“
Dennoch, wir müssen berücksichtigen die moralischen und ethischen Implikationen, das könnte mehr werden in Zukunft entscheidend—vor allem die Privatsphäre und die Fähigkeit zu denken und zu handeln frei. Wir halten viele unserer Gedanken auf uns selbst und nicht vocalise Sie oder übersetzen Sie in Aktion. Wer wäre verantwortlich, wenn ein BCI stellt eine bösartige dachte, das war nie so gedacht, gehandelt werden? Es ist auch denkbar, dass die Gedanken manipuliert werden könnten extern, sobald Sie Digital bearbeitet („brain hacking“). Und wenn in Zukunft es in der Tat möglich wird, BCIs zu Lesen, sich Gedanken in Echtzeit und kombinieren Sie diese mit künstlicher Intelligenz, BCI-Nutzer erwerben konnte übermenschlichen Fähigkeiten dazu führen könnte, dass soziale Ungleichgewichte.
Bessere Dokumentation
Es ist an Forscher und Medien deutlich hervorheben, der nicht nur die Möglichkeiten, sondern auch die Grenzen und ethischen Konsequenzen von BCIs. Im Falle von wissenschaftlichen Studien zu dieser Technologie, die verwendeten Methoden müssen besser dokumentiert, die Daten-sets öffentlich verfügbar gemacht werden, und die Einschränkungen kommuniziert effektiver. Derzeit BCIs sind oft immer noch behandelt wie eine black-box, und selbst Experten haben manchmal Schwierigkeiten, Interpretation der Ergebnisse der Studien.
Dies wurde auch deutlich bei der Analyse der Ergebnisse der BCI-Rennen in CYBATHLON 2016 in Zürich. Es war nicht möglich zu bestimmen, die genauen Gründe für die erfolgreiche performance der Gewinner-teams6. Die bahnbrechende Studie erwähnt, wo Personen in der vollständig verriegelten Zustand waren, geholfen, das zu kommunizieren, ist ein anderes Beispiel: anderer Wissenschaftler waren nicht in der Lage zu replizieren die Studie, und so war es in Frage gestellt öffentlich. Hatte die Studie wurden besser dokumentiert, kann dieses problem nicht aufgetreten.
Potenzial in Forschung und Therapie
Trotz dieser Herausforderungen, BCIs sind wichtige recherche-tools. Sie machen es möglich zu lernen, mehr über die Funktion und organisation des Gehirns, zum Beispiel die Art und Weise es wird eine Neugliederung nach einem Schlaganfall. Darüber hinaus wurden mehrere Studien in den vergangenen Jahren haben gezeigt, dass BCI-gesteuerte Therapie-Systeme können die Unterstützung der Regeneration bei Schlaganfall-Patienten mit schweren Lähmungen.
