Πόσο επικίνδυνα είναι τα τσιπ του εγκεφάλου; Επιστήμονες απαντούν

Παρότι οι διεπαφές εγκέφαλου–υπολογιστή βοηθούν στη διαχείριση σοβαρών νόσων, μελέτες εκφράζουν φόβους ότι η νέα αυτή τεχνολογία μπορεί να επηρεάσει το μυαλό μας με περίεργους και ανησυχητικούς τρόπους.

Στην ταινία επιστημονικής φαντασίας του 1974 «The Terminal Man» ένας άνδρας δέχεται επεμβατικά ένα εγκεφαλικό εμφύτευμα για να αντιμετωπίσει τις κρίσεις του. Και ενώ η εγχείρηση αρχικά δείχνει επιτυχημένη, τα πράγματα πάνε στραβά όταν η παρατεταμένη λειτουργία του τσιπ του προκαλεί μια ψυχωτική έξαρση.

Πίσω στην

πραγματικότητα, τον Ιούλιο του 2021, ο Δρ. Έντουαρντ Τσάνγκ στο UCSF Weill Institute for Neurosciences στο Σαν Φρανσίσκο ηγήθηκε μιας πρωτοποριακής μελέτης, που χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από το Facebook, για να μεταφράσει σε λέξεις στην οθόνη υπολογιστή τα εγκεφαλικά σήματα ενός παράλυτου άνδρα που είχε υποστεί ένα ισχυρό εγκεφαλικό στα 20 του χρόνια και που ζούσε επί 15 χρόνια με παράλυση. Ο ερευνητής και οι συνεργάτες του εμφύτευσαν μια συστοιχία 128 μικροηλεκτροδίων, μεγέθους πιστωτικής κάρτας, σε περιοχές που εμπλέκονται στην ομιλία, στην επιφάνεια του εγκεφάλου του εθελοντή.

«Το εγκεφαλικό κατέστρεψε σοβαρά την εγκεφαλική σύνδεση με τη φωνητική οδό και τα άκρα του, προκαλώντας περιορισμό στις κινήσεις του κεφαλιού, του λαιμού και των άκρων», μου περιέγραψε ο επιστήμονας, οποίος θεωρείται ένας από τους μετρ της νευροπρόθεσης. Τον Μάρτιο του 2022 άλλη μια ομάδα ερευνητών, ανάμεσά τους και Έλληνες, από το Πανεπιστήμιο του Τίμπινγκεν και του Κέντρου Βιο-και Νευροαπεικόνισης Wyss της Γενεύης, με δημοσίευση στο περιοδικό Nature Communications, περιέγραψαν το πώς κατάφεραν να επιτύχουν, με τη χρήση μιας διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή, λεκτική επικοινωνία με έναν 34χρονο ασθενή με αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS), που βρισκόταν σε πλήρως παραλυτική κατάσταση εγκλεισμού (locked-in state) στο σώμα του, δηλαδή, δεν μπορούσε να μιλήσει και να κινηθεί.

«Ο εν λόγω ασθενής βρισκόταν σε πολύ προχωρημένη κατάσταση. Από ό,τι γνωρίζουμε αυτή ήταν η πρώτη φορά που επιτεύχθηκε κάτι τέτοιο, δηλ. η επικοινωνία με ασθενή με complete locked-in ALS μέσω εμφυτεύματος», σχολιάζει ο νευρο-μηχανικός Ιωάννης Βλάχος, ερευνητής του Κέντρου Wyss, που συμμετείχε στη μελέτη.

Από την επιστημονική φαντασία σε μια βιομηχανία δισεκατομμυρίων δολαρίων

Οι παραπάνω ασθενείς-εθελοντές είναι μόνο δυο από τους δεκάδες ανθρώπους στον πλανήτη που δοκιμάζουν ενσωματωμένες διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI) στο πλαίσιο κλινικών πειραμάτων. Επί της ουσίας, δοκιμάζουν τα όρια μιας τεχνολογίας που προσφέρει τη δυνατότητα σε χιλιάδες ανθρώπους με παράλυση να επικοινωνήσουν προς τα έξω τουλάχιστον μερικά από όσα συμβαίνουν μέσα στο κεφάλι τους. «Χάρη στις παράλληλες προόδους στις νευροεπιστήμες, τη μηχανική και την τεχνητή νοημοσύνη την τελευταία δεκαετία, το ακόμα μικρό αλλά αναπτυσσόμενο πεδίο BCI (Brain Computer Interface) κινείται πολύ γρήγορα», προσθέτει ο Δρ. Ιωάννης Βλάχος.

Ήδη, οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή για άτομα με νόσο του Πάρκινσον, κατάθλιψη, ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή και επιληψία-σχεδόν με τον ίδιο μηχανισμό που παρουσιάζεται στη ταινία “The Terminal Man”-δοκιμάζονται σε ανθρώπους εδώ και χρόνια. «Η επόμενη γενιά διεπαφών θα αντιμετωπίσει ακόμη πιο περίπλοκες προκλήσεις, όπως είναι η αποκατάσταση της ομιλίας και η ρύθμιση της διάθεσης», σχολιάζει ο Δρ. Τσάνγκ.

Οι πρόσφατες εξελίξεις στην τεχνητή νοημοσύνη και στην επιστήμη των υλικών έχουν κάνει τα συστήματα διάδρασης εγκέφαλου-υπολογιστή λιγότερο επεμβατικά και πιο επεκτάσιμα, κάτι που φυσικά προσελκύει ένα κύμα, ιδιωτικής κυρίως, χρηματοδότησης.

Φωτο: UCSF

Η Paradromics, η Blackrock Neurotech και η Synchron είναι μόνο μερικοί ανταγωνιστές που εργάζονται σε συσκευές για άτομα με παράλυση. Τον περασμένο Νοέμβριο, μια startup που ονομάζεται Science αποκάλυψε μια βιοηλεκτρική διεπαφή (οπτική νευροπρόσθεση) με την ονομασία Science Eye που υπόσχεται να βοηθήσει στη θεραπεία της τύφλωσης. Τον περασμένο Σεπτέμβριο, η Magnus Medical έλαβε έγκριση από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων για μια στοχευμένη θεραπεία διέγερσης του εγκεφάλου με την ονομασία SAINT Neuromodulation System για τη μείζονα καταθλιπτική διαταραχή.

Σε μια έκθεσή της η εταιρεία Grand View Research αποτίμησε την παγκόσμια αγορά εγκεφαλικών εμφυτευμάτων σε $ 4,9 δισεκατομμύρια το 2021, ενώ άλλες εταιρείες πρόβλεψαν ότι το ποσό θα μπορούσε να διπλασιαστεί μέχρι το 2030.

Η νεοσύστατη εταιρεία νευροτεχνολογίας του Έλον Μασκ, Neuralink, φιλοδοξεί να εμφυτεύσει τσιπ σε ανθρώπινο εγκέφαλο, ένα “Fitbit όπως λέει, από τότε που ιδρύθηκε το 2016, παρότι εστίασε αρχικά σε ιατρικές χρήσεις.
Μετά από χρόνια δοκιμών σε πειραματόζωα, ο Μασκ ανακοίνωσε τον περασμένο Δεκέμβριο ότι η εταιρεία σχεδίαζε να ξεκινήσει δοκιμές σε ανθρώπους εντός έξι μηνών-αν και δεν ήταν η πρώτη φορά που έλεγε ότι αυτές οι δοκιμές ήταν στον ορίζοντα. Ωστόσο και το τελευταίο αίτημά του στον FDA για χρήση των εμφυτευμάτων της στους ανθρώπους απορρίφθηκε.

Η Neuralink έχει περάσει περισσότερο από μισή δεκαετία για να βρει το πως να μεταφράσει τα σήματα του εγκεφάλου σε ψηφιακές εξόδους. Για την ακρίβεια κατασκευάζει ένα ηλεκτρονικό τσιπ το οποίο συλλέγει εγκεφαλικά σήματα από ηλεκτρόδια που μπορεί να φτάνουν και τα 10.000 σε αριθμό. Ο στόχος της είναι να εμφυτεύσει με την βοήθεια χειρουργικού ρομπότ εύκαμπτα νήματα που περιέχουν τα ηλεκτρόδια. Το εγχείρημα όμως, σύμφωνα με ειδικούς, δεν είναι εύκολο, διότι τα νήματα αυτά είναι πολύ πιο λεπτά από την ανθρώπινη τρίχα.

Η «ηθική» διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή

«Γίνεται μέρος του εαυτού σου», ανέφερε η “ασθενής 6” στον Frederic Gilbert, έναν ειδικό που μελετά τις διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BCIs) στο Πανεπιστήμιο της Τασμανίας στο Χόμπαρτ της Αυστραλίας, περιγράφοντας την τεχνολογία που της έδωσε τη δυνατότητα, μετά από 45 χρόνια σοβαρής επιληψίας, να σταματήσει τις κρίσεις της. Στην επιφάνεια του εγκεφάλου της υπάρχει ένα εμφύτευμα, τα ηλεκτρόδια του οποίου στέλνουν ένα σήμα σε μια συσκευή χειρός όταν ανιχνεύουν επικείμενη επιληπτική δραστηριότητα. Όταν η ασθενής λαμβάνει μια προειδοποίηση από τη συσκευή για επερχόμενη κρίση παίρνει μια δόση φαρμάκου για να την προλάβει.

Φωτο: WIKIMEDIA

Ο Δρ Gilbert παρακολουθώντας ασθενείς με συσκευές διεπαφής εγκεφάλου, αναδεικνύει τα ηθικά ερωτήματα που αναδύονται από αυτές τις επεμβατικές τεχνολογίες. Το 2019 ο ίδιος πήρε συνεντεύξεις από έξι άτομα που συμμετείχαν στην πρώτη κλινική δοκιμή ενός προγνωστικού συστήματος BCI, για να κατανοήσει πώς ένας υπολογιστής που παρακολουθεί την εγκεφαλική δραστηριότητα των ατόμων επηρεάζει άμεσα τη ψυχολογία τους. Αδιάσειστα στοιχεία δείχνουν ότι οι εμφυτεύσιμες συσκευές μπορούν να προκαλέσουν γνωστικές αλλαγές πέρα ​​από το πεδίο των προβλεπόμενων εφαρμογών τους. Όπως το θέτει η Δρ. Anna Wexler, επίκουρη καθηγήτρια φιλοσοφίας στο Τμήμα Ιατρικής Ηθικής και Πολιτικής Υγείας στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια: «Φυσικά και προκαλούν αλλαγές. Το ερώτημα είναι τι είδους αλλαγές και πόσο σημαντικές είναι αυτές;»

Σύμφωνα με το περιοδικό Nature, οι τεχνολογίες διεπαφής εγκέφαλου-υπολογιστή διακρίνονται σε αυτές που «διαβάζουν» τον εγκέφαλο για να καταγράψουν την εγκεφαλική δραστηριότητα και να αποκωδικοποιήσουν το νόημά της, και σε εκείνες που «γράφουν» πάνω στον εγκέφαλο για να χειραγωγήσουν τη δραστηριότητά του σε συγκεκριμένες περιοχές και να επηρεάσουν τη λειτουργία του. Οι δεύτερες αποτελούν κυρίως το πεδίο ενδιαφέροντος εταιρειών νευροτεχνολογίας όπως της Kernel στο Λος Άντζελες και της Neuralink στο Σαν Φρανσίσκο, οι οποίες προσβλέπουν σε μια αμφίδρομη σύζευξη κατά την οποία οι υπολογιστές ανταποκρίνονται στην εγκεφαλική δραστηριότητα των ανθρώπων και εισάγουν πληροφορίες στο νευρικό τους κύκλωμα.

Αυτή η διαδικασία παρακολουθείται με ενδιαφέρον από ερευνητές της Νευροηθικής, ενός υποπεδίου της Βιοηθικής που έχει εμφανιστεί τα τελευταία 15 χρόνια για να διασφαλιστεί ότι οι τεχνολογίες που επηρεάζουν άμεσα τον εγκέφαλο αναπτύσσονται βάσει βιοηθικής.

Η συγχώνευση ψηφιακών τεχνολογιών με ανθρώπινους εγκεφάλους διεγείρει σημαντικά ερωτήματα ιδίως αναφορικά με την ικανότητα των ανθρώπων να ενεργούν ελεύθερα και βάσει των δικών τους επιλογών. Αν και προτεραιότητα των νευροηθικών είναι η βελτιστοποίηση της ιατρικής πρακτικής, οι παρατηρήσεις τους διαμορφώνουν τη συζήτηση για την ανάπτυξη και εφαρμογή των εμπορικών νευροτεχνολογιών. Η παρέμβαση στην ευαίσθητη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι μια δύσκολη υπόθεση, της οποίας τα αποτελέσματα δεν είναι πάντα τα επιθυμητά. Τα άτομα που χρησιμοποιούν BCI μπορεί να αισθάνονται μια βαθιά εξάρτηση από τις συσκευές ή να νιώθουν ότι δεν έχουν την αίσθηση του εαυτού τους, πράγμα που σύμφωνα με τον Δρα. Ιωάννη Βλάχο, ισχύει και για άλλες συσκευές, π.χ. κινητό τηλέφωνο κτλ. «Δεν θεωρώ ότι το πρόβλημα είναι αποκλειστικά με εμφυτεύσιμες συσκευές», επισημαίνει ο Έλληνας ερευνητής.

Αλλάζει το μυαλό;

Ο FDA το 1997 ενέκρινε τη χρήση της εν τω βάθει εγκεφαλικής διέγερσης με εμφύτευση νευροδιεγέρτη (Deep Brain Stimulation, DBS) σε άτομα με νόσο του Πάρκινσον. Έκτοτε, η τεχνολογία χρησιμοποιείται και για τη θεραπεία της ιδεοψυχαναγκαστικής διαταραχής και της επιληψίας και διερευνάται η χρήση της σε καταστάσεις ψυχικής υγείας όπως η κατάθλιψη και η ανορεξία. Γενικά οι εμφυτεύσιμες συσκευές προορίζονται να αλλάξουν ορισμένα πράγματα στους χρήστες τους και όχι απαραίτητα προς το κακό.

Φωτο: UCSF

Η Δρ. Anna Wexler πήρε συνεντεύξεις από παρκινσονικά άτομα που υποβάλλονταν σε βαθιά εγκεφαλική διέγερση και διαπίστωσε ότι πολλά από αυτά είχαν χάσει την αίσθηση του εαυτού τους πριν τη θεραπεία. «Πολλοί ένιωθαν ότι η ασθένεια τους είχε κλέψει, κατά κάποιο τρόπο, αυτό που ήταν», περιέγραψε στο Business Insider. «Αν δεν μπορείς να κάνεις τα πράγματα που εσύ θεωρείς ότι μπορείς να κάνεις επηρεάζεται πραγματικά η ταυτότητά σου». Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι συσκευές έδωσαν την αίσθηση στους ασθενείς ότι ξαναβρήκαν τον εαυτό τους.

Ωστόσο, υπάρχουν και αναφορές για μια μειοψηφία παρκινσονικών που υποβάλλονται σε DBS, οι οποίοι γίνονται υπερσεξουαλικοί, δεν ελέγχουν τις παρορμήσεις τους ή αναπτύσσουν άλλα προβλήματα. Ένα άτομο, για παράδειγμα, έγινε βαθιά απαθές μετά τη θεραπεία με DBS.

Σε μελέτες βάσει συνεντεύξεων, ο Gilbert αναφέρει ότι οι ασθενείς δεν αναγνωρίζουν τον εαυτό τους ή αυτό που συνήθως αναφέρεται ως «αποξένωση» στην έρευνα. «Γνωρίζουν ότι είναι ο εαυτός τους, αλλά δεν είναι όπως ήταν πριν από την εμφύτευση», λέει στο Business Insider. Μερικοί νιώθουν ότι έχουν νέες ικανότητες που δεν σχετίζονται με τα εμφυτεύματα τους, όπως μια γυναίκα γύρω στα 60 που αυτοτραυματίστηκε ενώ προσπαθούσε να σηκώσει ένα τραπέζι μπιλιάρδου το οποίο πίστευε ότι μπορούσε να το μετακινήσει μόνη της. Και ενώ κάποια αποξένωση θα μπορούσε να είναι ευεργετική - εάν έχει ως αποτέλεσμα μια υγιή αίσθηση αυτοεκτίμησης, για παράδειγμα - οι αρνητικές περιπτώσεις, μπορεί να είναι αρκετά ενοχλητικές. «Έχουν αναφερθεί ακραίες περιπτώσεις που έχουν φτάσει και μέχρι απόπειρα αυτοκτονίας», προσθέτει ο Gilbert.

«Ορισμένες επιδράσεις που θα μπορούσαν να περιγραφούν ως αλλαγές προσωπικότητας είναι πιο προβληματικές από άλλες», σχολιάζει στο Nature η νευροηθικός Hannah Maslen, στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Ένα κρίσιμο ερώτημα είναι εάν το άτομο που υποβάλλεται σε εγκεφαλική διέγερση μπορεί να συνειδητοποιήσει ότι έχει αλλάξει. Ο Gilbert, για παράδειγμα, περιγράφει έναν ασθενή με DBS που άρχισε να τζογάρει ξοδεύοντας όλες τις οικονομίες της οικογένειάς του δείχνοντας να μην τον νοιάζει. Μπορούσε άραγε να αντιληφθεί πόσο προβληματική ήταν η συμπεριφορά του όταν η διέγερση ήταν απενεργοποιημένη;

Ένα smartphone στον εγκέφαλό μας

Καθώς οι διεπαφές βελτιώνονται, φαίνεται πως πλησιάζουμε πιο κοντά στο όραμα του Έλον Μασκ. Ωστόσο, υπάρχει σοβαρός λόγος να είμαστε προσεκτικοί. Σε τελική ανάλυση, αφού είναι εύκολο να εθιστούμε στο smartphone μας, σκεφτείτε πόσο πιο εθιστικό θα ήταν αν μπορούσε η συσκευή να συνδεθεί απευθείας στον εγκέφαλό μας. Για πέντε από τους έξι ασθενείς που πήρε συνέντευξη ο Gilbert, η διεπαφή τους βοήθησε στη λήψη αποφάσεων για τη ζωή τους. Ο έκτος την αγνόησε συστηματικά. Ένας ασθενής την αποδέχτηκε ως αναπόσπαστο μέρος του νέου του εαυτού, ενώ άλλοι τρεις, χωρίς να αισθάνονται ότι είχε μεταβληθεί ριζικά η αίσθηση του εαυτού τους, ήταν ευτυχείς που βασίζονταν στο σύστημα. Ωστόσο, ένας άλλος βυθίστηκε σε κατάθλιψη αναφέροντας ότι η συσκευή «τον έκανε να νιώσει ότι δεν είχε κανέναν έλεγχο».

«Έχουν την τελική απόφαση», λέει ο Gilbert, «αλλά μόλις συνειδητοποιήσουν ότι η συσκευή είναι πιο αποτελεσματική, δεν θα ακούσουν καν τη δική τους κρίση. Θα βασιστούν στη συσκευή. Δεν υπάρχει τίποτα κακό με το να έχεις μια συσκευή που ολοκληρώνει μια απόφαση», σχολίασε ο Gilbert στο Business Insider «αλλά στο τέλος, η συσκευή αντικαθιστά το άτομο που παίρνει την απόφαση!, συμπληρώνοντας πως μερικές φορές ένας ασθενής μπορεί να βασίζεται τόσο πολύ στη συσκευή που νιώθει ότι δεν μπορεί να λειτουργήσει χωρίς αυτήν.

Ωστόσο, ο Δρ. Ιωάννης Βλάχος θεωρεί πως ο Gilbert υπερβάλει: «Στην τελική ανάλυση, το εμφύτευμα είναι ένα εργαλείο που κάνει την ζωή των ασθενών πιο εύκολη. Δεν διαφέρει ουσιαστικά από άλλα βοηθητικά εργαλεία, όπως είναι για παράδειγμα, τα γυαλιά μυωπίας. Και σε αυτήν την περίπτωση ο χρήστης έχει μάθει να εμπιστεύεται στην όραση που του παρέχουν τα γυαλιά», λέει.
Υπάρχουν επίσης ανησυχίες σχετικά με την ιδιωτικότητα του ατόμου όταν ένας υπολογιστής αποκτά πρόσβαση στα εγκεφαλικά μας κύματα. Κάποιος χάκερ, για παράδειγμα, θα μπορούσε να μάθει πολλά μελετώντας τον εγκέφαλό μας, αν κατάφερνε να αποκτήσει πρόσβαση στα δεδομένα μας.

Ο δρ Ιωάννης Βλάχος

«Αυτός ο κίνδυνος δεν νομίζω να είναι σοβαρός με τα σημερινά δεδομένα. Υπάρχουν εκατοντάδες εργαστήρια και χιλιάδες ερευνητές ανά τον κόσμο που προσπαθούν να αποκωδικοποιήσουν εγκεφαλικά σήματα από ελεγχόμενα εργαστηριακά πειράματα με μέτρια επιτυχία. Ένας χάκερ που απλά έχει πρόσβαση στα σήματα χωρίς να έχει επιπλέον πληροφορίες δεν έχει πολλές ελπίδες να αποκωδικοποιήσει κάτι», μας καθησυχάζει ο Δρ. Βλάχος.

Παρόλα αυτά ήδη προταθεί μια τεράστια γκάμα μη ιατρικών χρήσεων για την εν λόγω τεχνολογία. Έρευνα το 2018 περιέγραψε συμμετέχοντες που χρησιμοποιούσαν συσκευές διεπαφής εγκεφάλου για διασύνδεση με πολυάριθμες εφαρμογές σε tablet Android, συμπεριλαμβανομένης της πληκτρολόγησης, της ανταλλαγής μηνυμάτων και της αναζήτησης στον ιστό μόνο με τη φαντασία σχετικών κινήσεων. Οι πιο κερδοσκοπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν την αναπαραγωγή βιντεοπαιχνιδιών, τον χειρισμό της εικονικής πραγματικότητας ή ακόμα και τη λήψη εισαγωγών δεδομένων όπως μηνύματα κειμένου ή βίντεο απευθείας, παρακάμπτοντας την ανάγκη οθόνης.

Αυτά μπορεί να ακούγονται σαν επιστημονική φαντασία, αλλά η πραγματικότητα είναι ότι έχουμε φτάσει σε ένα σημείο όπου τα πολιτιστικά και ηθικά εμπόδια σε αυτό το είδος τεχνολογίας έχουν αρχίσει να ξεπερνούν τα τεχνικά.
Εάν ένα τσιπ εγκεφάλου μπορεί να αλλάξει βασικά μέρη της προσωπικότητάς μας, οι εταιρείες δεν πρέπει να βιάζονται να τα φυτέψουν στα κεφάλια των ανθρώπων. Η Δρ. Anna Wexler εκτιμά ότι ενώ οι περισσότεροι άνθρωποι στον κλάδο δεν είναι τόσο «ανοιχτοί» στη χρήση BCI ως καταναλωτικό προϊόν, εξακολουθούν να πιστεύουν ότι δεν είναι απίθανο να συμβεί.

#ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ #ΤΣΙΠ #ΤΣΙΠΑΚΙΑ #ΚΙΝΔΥΝΟΣ #ΜΕΛΕΤΕΣ