Τετάρτη, 4 Μαρτίου 2009

Τσιπάροντας τον ανθρώπινο εγκέφαλο

Η ιδέα της μόνιμης εγκατάστασης ή της πρόσκαιρης, έστω, διασύνδεσης του ανθρώπινου σώματος με υπολογιστικές μηχανές περιγράφεται εκτενώς, κατά τη δεκαετία του 1980, σε κάποια διηγήματα επιστημονικής φαντασίας, οι συγγραφείς των οποίων συνήθως αυτοπροσδιορίζονται ως «κυβερνοπάνκ».

Με το πρώτο συνθετικό του ο ίδιος ο νεολογισμός υποδηλώνει τη σαφή αναφορά αυτού του λογοτεχνικού είδους στην ψηφιακή τεχνολογία και στις καινοφανείς τότε σχέσεις των ανθρώπων με τους υπολογιστές, ενώ το «πανκ» αναφέρεται στο σκληρό και προκλητικό στιλ γραφής.

Τα κείμενα των πιο διάσημων κυβερνοπάνκ συγγραφέων -W. Gibson, R. Rucker, L. Shepard, Β. Sterling- ενδιέφεραν αρχικά μια ιδιόμορφη και περιορισμένη κατηγορία αναγνωστών: από τα ασυνήθη ροκ φρικιά μέχρι ορισμένους εναλλακτικούς επιστήμονες της πληροφορικής.

Στις αρχές, όμως, της δεκαετίας του ‘90 κάποιες εντυπωσιακές κινηματογραφικές ταινίες ανέλαβαν να μεταφέρουν στο ευρύ κοινό μια απλοϊκή και μάλλον εύπεπτη εκδοχή της κυβερνοπάνκ λογοτεχνίας και των εφιαλτικών κοινωνικών της προβλέψεων.

Ποιος δεν εντυπωσιάστηκε ακούγοντας τον πρωταγωνιστή της ταινίας «Johnny Mnemonic» να ισχυρίζεται ότι «στον εγκέφαλό μου υπάρχουν αρχειοθετημένα εκατοντάδες παράνομα Megabyte» ή βλέποντάς τον να συνδέει μέσω ενός βύσματος το κινητό του τηλέφωνο με τον εγκέφαλό του για να «κατεβάσει» όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για την οδήγηση ελικοπτέρου.

Πέρα από τέτοιες χολιγουντιανές υπερβολές, τα τελευταία δέκα χρόνια έχουν πράγματι εμφανιστεί κάποια τεχνολογικά επιτεύγματα που προαναγγέλλουν την είσοδό μας στη νέα νευροτεχνολογική εποχή. Αν και λιγότερο εντυπωσιακά από τις προβλέψεις των κυβερνοπάνκ συγγραφέων, επιβεβαιώνουν τις εντυπωσιακές τους διαισθήσεις σχετικά με τις ριζικές ανατροπές που θα επιφέρει η γενικευμένη τεχνολογική σύντηξη των ανθρώπινων σωμάτων με τις υπολογιστικές μηχανές.

Βέβαια, η σημερινή νευροτεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε εμβρυακό στάδιο· όμως, η προβλεπόμενη ταχύτατη ανάπτυξή της τα αμέσως επόμενα χρόνια φαίνεται να οδηγεί αναπόφευκτα στην ευρύτερη μηχανοποίηση της ανθρώπινης ζωής και παράλληλα στον μεγαλύτερο εξανθρωπισμό των μηχανών. Επί του παρόντος, θα πρέπει να σταθούμε στα σημερινά επιστημονικά δεδομένα για να εκτιμήσουμε πόσο αισιόδοξες ή δυσοίωνες διαφαίνονται οι προοπτικές αυτής της πρόσφατης τεχνοεπιστημονικής επανάστασης.

Η ανάκτηση των χαμένων αισθήσεων

Εδώ και πάρα πολλά χρόνια, η ιατρική επιστήμη προσπαθεί να βελτιώσει τη ζωή των ατόμων που έχουν πληγεί είτε από νευροεκφυλιστικές ασθένειες είτε από σοβαρά εγκεφαλικά επεισόδια, παθήσεις που μπορεί να οδηγήσουν σε ολική ή μερική παράλυση ή σε απώλεια κάποιων ζωτικών αισθήσεων (όραση, ακοή).

Παρά τις φιλότιμες προσπάθειές τους, οι κλασικές θεραπευτικές προσεγγίσεις αποδεικνύονται συνήθως αναποτελεσματικές. Ισως γι’ αυτό μια νέα γενιά ερευνητών γιατρών άρχισε, πριν από αρκετά χρόνια, να πειραματίζεται με τεχνητά νευρολογικά μέλη ή, όπως συνήθως ονομάζονται, με «νευροπροθέσεις».

Τι ακριβώς όμως κάνουν αυτές οι τεχνητές «προθέσεις»; Προσπαθούν να παρακάμψουν το νευρολογικό πρόβλημα αποκαθιστώντας την επικοινωνία, που έχει διακοπεί εξαιτίας της ασθένειας, μεταξύ περιφερικών οργάνων του σώματος και του εγκεφάλου.

Μια τέτοια πολύ επιτυχής «πρόθεση» είναι, για παράδειγμα, τα κοχλιακά εμφυτεύματα, τα περιβόητα βιονικά αυτιά ή κοχλιακές προσθετικές συσκευές. Χάρη σε ένα πολύ μικρό εξωτερικό μικρόφωνο αυτή η θαυματουργή μηχανή είναι ικανή να μετατρέπει τους ήχους που καταγράφει σε ηλεκτρικές ώσεις, οι οποίες μπορούν να ερεθίζουν κατευθείαν το ακουστικό νεύρο, επιτρέποντας έτσι σε πάνω από ένα εκατομμύριο ανθρώπους να ανακτήσουν την ικανότητα να ακούνε.

Οι ερευνητές όμως πειραματίζονται ήδη με ένα νέο, πολύ πιο δραστικό, τύπο νευρολογικών προθέσεων. Αυτές οι μικροσκοπικές ηλεκτρονικές συσκευές έχουν σχεδιαστεί για να εμφυτεύονται κατευθείαν μέσα στον εγκέφαλο και συνεπώς να επηρεάζουν άμεσα τις εσωτερικές λειτουργίες του!

Ωστόσο, εκτός από την εμφανή θεραπευτική αξία αυτών των πρόσφατων ερευνών, οι νευροτεχνολογικές κατακτήσεις θα μπορούσαν κάλλιστα να εφαρμοστούν τόσο για τη διαμόρφωση καλύτερων εκπαιδευτικών προγραμμάτων όσο, δυστυχώς, και για τη δημιουργία αποτελεσματικότερων μεθόδων κοινωνικής χειραγώγησης του ανθρώπινου νου.

Νευροτεχνολογικά υβρίδια: είναι οπωσδήποτε το μέλλον μας;

Ερευνητικές ομάδες σε όλο τον κόσμο εργάζονται σήμερα πυρετωδώς για την υλοποίηση αυτού του πρωτοποριακού προγράμματος ενσωμάτωσης στο ανθρώπινο σώμα των νέων μικρό- και νάνο- μηχανών. Και ας σημειωθεί ότι όλες αυτές οι έρευνες είναι αυστηρά διεπιστημονικές· συμμετέχουν απαραίτητα ερευνητές από εντελώς διαφορετικά επιστημονικά πεδία: μηχανολόγοι, πληροφορικοί, βιολόγοι και νευρολόγοι.

Η αναγκαιότητα αυτής της διεπιστημονικής προσέγγισης προκύπτει από το ίδιο το αντικείμενο της έρευνας, τη δημιουργία δηλαδή μιας επιφάνειας «διεπαφής» (interface), η οποία θα επιτρέπει την απρόσκοπτη επικοινωνία ενός βιολογικού εγκεφάλου με έναν ψηφιακό υπολογιστή.

Χάρη στη δημιουργία τέτοιων διεπαφών ανθρώπου-μηχανής, οι ερευνητές κατάφεραν να μεταφράσουν τα νευρικά σήματα που διαμορφώνονται από τους νευρώνες του εγκεφάλου σε ηλεκτρικά σήματα τα οποία μέσω ενός υπολογιστή μπορούν π.χ. να μετακινούν τους μηχανικούς βραχίονες ενός ρομπότ.

Ενα διάσημο παράδειγμα νευρολογικής πρόθεσης είναι το «Freehand System», που δημιουργήθηκε πρόσφατα και εγκρίθηκε επίσημα από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) των ΗΠΑ. Αυτή η εκπληκτική συσκευή επιτρέπει τη μερική ανάκτηση της ικανότητας κίνησης των χεριών από τετραπληγικά άτομα, που ως γνωστόν έχουν απολέσει την ικανότητα κίνησης των άνω και κάτω άκρων.

Σε πειραματικό όμως στάδιο βρίσκονται και άλλα, πιο τολμηρά νεύρο-υπολογιστικά συστήματα: είναι σε θέση να «ακούνε» επιλεκτικά τα νευρικά σήματα που παράγονται στο εσωτερικό του εγκεφάλου και έτσι επιτρέπουν σε παράλυτα άτομα να χειρίζονται, μέσω εγκεφαλικών σημάτων, εξωτερικές συσκευές, όπως είναι οι υπολογιστές.

Σε αυτό το πεδίο πρωτοποριακές είναι οι έρευνες του διάσημου Γερμανού νευροεπιστήμονα Niels Birbaumer, ο οποίος κατάφερε να δημιουργήσει μια νεύρο-υπολογιστική συσκευή «μετάφρασης της σκέψης», η οποία είναι σε θέση να μεταφράζει τη νευρωνική δραστηριότητα του εγκεφάλου σε κίνηση ενός μεταλλικού βραχίονα!

Οι περισσότερες από τις νευροτεχνολογικές προθέσεις που παρουσιάσαμε μέχρι τώρα, είτε βρίσκονται εμφυτευμένες μέσα στα κυκλώματα του εγκεφάλου είτε απλώς συνδέονται και επικοινωνούν μαζί τους εξωτερικά, είναι συσκευές «ανάγνωσης»: ανιχνεύουν και μεταδίδουν ήδη υπαρκτές νευρικές πληροφορίες, χωρίς να μπορούν να παράγουν κανένα νέο σήμα.

Υπάρχουν όμως και εξωτερικές νευρολογικές προθέσεις «εγγραφής». Αυτές κάνουν ακριβώς το αντίθετο: μεταδίδουν πληροφορίες από το εξωτερικό περιβάλλον προς τον εγκέφαλο και διεγείρουν τα αισθητικά κέντρα, παράγοντας έτσι αισθητηριακές αντιλήψεις. Τυπικό παράδειγμα είναι η κοχλιακή συσκευή που επιτρέπει την ανάκτηση της ακουστικής ικανότητας.

Μια ανάλογη προθετική συσκευή για την όραση βρίσκεται ακόμη σε πειραματικό στάδιο. Δημιουργήθηκε στην Καλιφόρνια από ερευνητές του Second Sight Medical Products. Είναι σε θέση να μεταδίδει εικόνες καταγεγραμμένες από μια βιντεοκάμερα σε μια σειρά από ηλεκτρόδια τοποθετημένα στον αμφιβληστροειδή χιτώνα του ματιού ενός ασθενούς. Οι εθελοντές που το δοκίμασαν κατάφεραν να διακρίνουν κάποια απλά σχήματα και τις διαφορές φωτεινότητας ανάμεσα σε διαφορετικά αντικείμενα.

Οι περισσότεροι ειδικοί προβλέπουν ότι τα επόμενα πέντε χρόνια οι πιο εξελιγμένες επιφάνειες διεπαφής ανθρώπου-υπολογιστή θα επιτρέψουν σε παράλυτους ασθενείς να σηκώνουν και να πίνουν ένα ποτήρι νερό, ενώ σε ένα απώτερο μέλλον τα ίδια άτομα θα είναι σε θέση να παρακάμψουν, μέσω μηχανών, σχεδόν όλους τους σημερινούς περιορισμούς που τους επιβάλλει η κατάστασή τους.

Θα πρέπει όμως να σημειωθεί ότι τέτοιες εξωτερικές τεχνολογικές «προθέσεις εγγραφής» συνδέονται με περιφερειακά νεύρα και επομένως δεν μπορούν καθόλου να βοηθήσουν όσους ασθενείς έχουν απολέσει, λόγω ασθένειας ή ατυχήματος, τις κεντρικές διασυνδέσεις ανάμεσα στα εγκεφαλικά κέντρα και τα περιφερειακά όργανα.

Γι’ αυτό ορισμένοι ερευνητές σκέφτηκαν να τοποθετήσουν τα κατάλληλα μικροτσίπ κατευθείαν πάνω στον εγκεφαλικό φλοιό, σε συγκεκριμένα αισθητηριακά κέντρα. Ομως, τόσο η ασύλληπτη πολυπλοκότητα των εγκεφαλικών λειτουργιών όσο και η άγνοιά μας σχετικά με τον ακριβή εγκεφαλικό εντοπισμό αυτών των λειτουργιών εμποδίζουν, για την ώρα, την επίτευξη αυτού του φιλόδοξου ερευνητικού προγράμματος.

Ολες αυτές οι πρόσφατες εξελίξεις δημιουργούν βέβαια σοβαρά ηθικά και κοινωνικά ερωτήματα, με τα οποία η επιστήμη και η τεχνολογία του εγκεφάλου θα βρεθεί σύντομα αντιμέτωπη και στα οποία οφείλει να δώσει μια σαφή απάντηση.

Πράγματι, όσο βαθαίνουν οι γνώσεις και οι τεχνολογικές μας δυνατότητες παρέμβασης στη φύση του ανθρώπινου εγκεφάλου τόσο περισσότερο διατρέχουμε τον κίνδυνο να παραβιάσουμε τη λεπτή, αλλά υπαρκτή, διαχωριστική γραμμή που χωρίζει τη γνώση από τη χειραγώγηση της ανθρώπινης ταυτότητας. *

Διαβάζοντας τις σκέψεις του άλλου μέσω υπολογιστή

Η είδηση έκανε τον γύρο του κόσμου μόλις πριν από δύο μήνες. Μια ομάδα ερευνητών στα Εργαστήρια Υπολογιστικής Νευροεπιστήμης στο Κιότο της Ιαπωνίας κατάφερε, συνδυάζοντας την τεχνική της λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI) με υπολογιστικά προγράμματα αναπαράστασης, να παρακολουθήσει στην οθόνη ενός υπολογιστή τις εικόνες που σχηματίζονταν στο μυαλό των εθελοντών!

Το πρόγραμμα του υπολογιστή, βασιζόμενο στις πληροφορίες που έχει καταγράψει ο λειτουργικός μαγνητικός τομογράφος, είναι σε θέση να αναπαράγει ψηφιακά τις εικόνες ή τις λέξεις που μόλις έχει διαβάσει ένας εθελοντής και να τις προβάλλει στην οθόνη του υπολογιστή.

Με άλλα λόγια, απέδειξαν ότι μπορούμε να ανασυγκροτήσουμε επακριβώς διάφορες εσωτερικές οπτικές διεργασίες του εγκεφάλου βασιζόμενοι «απλώς» στη λεπτομερή καταγραφή, μέσω ενός τομογράφου, της ροής του αίματος στον εγκέφαλο.

Αρχικά κατέγραψαν μέσω τομογραφίας τις αλλαγές στη ροή του αίματος σε συνάρτηση με τη διαδοχή των εικόνων που παρακολουθούσε ο εθελοντής, ενώ ο υπολογιστής ανέλυε τα δεδομένα και συσχέτιζε τις αλλαγές. Για την ώρα το πείραμα έγινε με 400 ασπρόμαυρες εικόνες (10×10 pixels), όμως οι ερευνητές είναι βέβαιοι ότι σύντομα η μέθοδός τους θα είναι σε θέση να αντιμετωπίσει πιο σύνθετες καταστάσεις. Και ίσως σε ένα όχι και τόσο μακρινό μέλλον να καταφέρει να αναπαραγάγει πιστά τις εικόνες ή τα όνειρα που βλέπει ένα άτομο. Σύμφωνα μάλιστα με τον καθηγητή Yukiyasu Kamitani, που διηύθυνε την έρευνα, η τεχνική αυτή μπορεί να επεκταθεί και στις άλλες αισθήσεις πλην της όρασης.

Το όνειρο της ανθρωπότητας, αλλά και κάθε εξουσίας, να καταφέρει κάποτε να «διαβάσει» τις πιο απόκρυφες σκέψεις των άλλων φαίνεται πως έχει αρχίσει να πραγματοποιείται χάρη στις απίστευτες προόδους των μεθόδων αναπαράστασης των εγκεφαλικών λειτουργιών. Ωστόσο, δεν ισχύει το ίδιο και για την αντίστροφη διεργασία: να εισαγάγουμε στο μυαλό των ανθρώπων τις γνώσεις ή τις πληροφορίες που επιθυμούμε.

Τα αίτια αυτής της αδυναμίας θα πρέπει να αναζητηθούν όχι τόσο στην τεχνολογική ή την επιστημονική μας ανεπάρκεια όσο στην εγγενή πολυπλοκότητα των νοητικών και εγκεφαλικών διεργασιών που παράγουν τη σκέψη, τη μάθηση και γενικότερα τη συνείδηση.

Η χειραγώγηση αυτών των σύνθετων νοητικών διεργασιών προϋποθέτει την αποκάλυψη αφενός των «εσωτερικών» νευρωνικών κωδίκων που τα παράγουν και αφετέρου των περίπλοκων «εξωτερικών» αλληλεπιδράσεων με τις άλλες νοήσεις (δηλαδή τους συνανθρώπους μας) που τα συν-καθορίζουν.

Του ΣΠΥΡΟΥ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗ

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου