Határok az idegtudományban

Neuroprotetikumok

Ez a cikk a kutatási téma része

Futurisztikus idegi protézisek Az összes 29 cikk megtekintése

Szerkesztette
Mihail Lebedev

Duke Egyetem, Egyesült Államok

Felülvizsgálta
Byoung-Kyong Min

Koreai Egyetem, Dél-Korea

Miguel Pais-Vieira

Biomedicina Intézet, Orvostudományi Tanszék, Aveiro Egyetem, Portugália

Andrea Stocco

Washingtoni Egyetem, Egyesült Államok

M. Dingemanse

Nyelvtudományi Központ, Radboud University Nijmegen, Hollandia

Hyungmin Kim

Koreai Tudományos és Technológiai Intézet (KIST), Dél-Korea

A szerkesztő és a lektorok kapcsolatai a legfrissebbek a Loop kutatási profiljukban, és nem feltétlenül tükrözik a felülvizsgálat idején fennálló helyzetüket.

agy-agy

  • Cikk letöltése
    • PDF letöltése
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Kiegészítő
      Anyag
  • Exportálás
    • EndNote
    • Referencia menedzser
    • Egyszerű TEXT fájl
    • BibTex
OSZD MEG

Véleménycikk

  • A szakmák etikai tanulmányainak központja, Illinois Institute of Technology, Chicago, IL, Egyesült Államok

Bár az agy-agy interfészeken (BBI) keresztül közvetlenül kommunikáló agyhálózat gondolata egyesek számára tudományos-fantasztikusnak tűnhet, valójában nem az. A BBI-k lehetővé teszik a technológia által közvetített közvetlen kommunikációt két agy között a perifériás idegrendszer bevonása nélkül. Két összetevőből állnak: egy agy-számítógép interfészből (BCI), amely érzékeli az egyik agy idegi jeleit és számítógépes parancsokká alakítja át őket, valamint egy számítógép-agy interfészből (CBI), amely a számítógépes parancsokat továbbítja egy másik agyba.

Egy nemrég megjelent publikációban Jiang et al. (2019) bemutatta az első többszemélyes, nem invazív közvetlen BBI-t, amelyben három személy a BrainNet nevű interfészt használta a Tetris játékhoz hasonló feladat együttműködéses megoldására. Két résztvevőt „küldőnek” tekintettek, agyi jeleiket elektroencefalográfia (EEG) segítségével rögzítették, majd egy dekódolási és fordítási folyamat után a hálózat harmadik személyének, a „vevőnek” küldték őket. A Tetris-szerű játék blokkjának elforgatásáról a küldők transzkranialis mágneses stimuláció (TMS) impulzusain keresztül jutottak el a vevő occipitalis kéregébe. „Igen” válasz esetén a vevő fényvillanást, azaz foszfént érzékelt. A foszfén tapasztalatok alapján a vevő eldöntötte, hogy megfordítja-e a blokkot vagy sem, egy EEG interfész segítségével. A kísérleti feladat visszacsatolási ciklust is tartalmazott, amelyen keresztül a küldők visszajelzést adhattak arról, hogy egyetértenek-e a vevő döntésével. A küldő információ megbízhatóságának változtatásával a kísérlet azt is megmutatta, hogy a vevő képes volt megtudni, hogy melyik küldő megbízhatóbb, kizárólag az agy-agy kommunikáció alapján.

Jiang és mtsai tanulmánya. bemutatja annak a koncepciónak a bizonyítékát, hogy lehetséges az együttműködési problémamegoldás többszemélyes BBI-k használatával. A tanulmány kapcsolódik a közvetlen BBI-kkel kapcsolatos újabb kutatásokhoz (Grau és mtsai, 2014; Rao és mtsai, 2014; Lee és mtsai, 2017), különösképpen azokhoz a kutatásokhoz, amelyekben két vagy három főemlős nem képes vegyenek részt a közös motorikus viselkedésben (Ramakrishnan et al., 2015).

A leírt megközelítés több mint három egyént ölelhet fel, és ezáltal megalapozza a hálózatokkal kapcsolatos közvetlen agy-agy kommunikációt. A szerzők kijelentik (Jiang et al., 2019, 1. o.): "Eredményeink felvetik a jövő agy-agy interfészek lehetőségét, amelyek lehetővé teszik az emberek kooperatív problémamegoldását az összekapcsolt agy" társadalmi hálózatának "felhasználásával." Amikor a kapcsolt agyakról beszélünk, a szerzők a társadalmi hálózatokra és a többszemélyes BCI-k és a közösségi hálózatok közötti hasonlóságokra hivatkoznak.

Fontos hangsúlyozni, hogy a vizsgálat során foszfének váltottak ki a vevőben, ami bináris igen-nem-válaszokat váltott ki, nem volt „gondolatolvasás” vagy bonyolultabb információátadás. Jiang és mtsai. (2019) megemlítik, hogy a funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) alkalmazását vizsgálják az információ-összetettség ezen korlátjának leküzdésére, amely növelné az agy-agy kommunikáció sávszélességét. Továbbá fontolóra veszik a TMS használatát a vevő magasabb rendű kérgi területeinek stimulálására, amelyeket érdemes felfedezni, hogy „bonyolultabb információkat, például szemantikai fogalmakat nyújtsanak” (Jiang et al., 2019, 8. o.). A transzkranialis fókuszált ultrahang (tFUS) egy másik agyi stimulációs modalitás, amelyet információ továbbítására használtak a BBI-kben (Lee és mtsai, 2017).

Noha a tanulmány készítői nem reflektálnak a többszemélyes, nem invazív közvetlen BBI-k jövőbeni felhasználásának lehetőségeire és kockázataira, elengedhetetlen a perspektíva kiszélesítése a pusztán technikai szempontokon túl, hogy figyelembe vegyük a kutatás lehetséges jövőbeli alkalmazási lehetőségeit és a etikai és társadalmi vonatkozások (Specker Sullivan és Illes, 2018). Annak ellenére, hogy a BBI technológia jelenlegi állása korántsem teszi lehetővé az agy-agy komplex kommunikációt, ésszerű már korán figyelembe venni az etikai szempontokat, mivel ez támogatja az egyének és a társadalom számára előnyös technológia fejlődését.

Központi fogalmak

Milyen jövőbeni összefüggései lehetnek a többszemélyes, nem invazív közvetlen BBI-knek? Orvosi területen segédeszközként szolgálhatnak megbénult betegek vagy bezárt szindrómában szenvedők számára, amelyek lehetővé teszik a közvetlen agyi kommunikáció számára, hogy üzeneteket cseréljenek másokkal. Jiang et al. (2019) elképzelhető, hogy a BBI-kkel és a felhőalapú szerveren keresztül összekapcsolt személyek nagy hálózata képzelhető el. Ennek eredményeként közösségi hálózat alakulhat ki, hasonlóan a jelenlegi közösségi média hálózatokhoz. Ezenkívül a lehetséges jövőbeni alkalmazások magukban foglalják a játékot, fejlesztést, felhasználói állapotfigyelést vagy titkosítást és néma parancsokat, például katonai környezetben (lásd Van Erp és mtsai, 2012; Cinel és mtsai, 2019; Steinert és Friedrich, 2019). Elképzelhető, hogy a technológia hasznos lehet olyan helyzetekben, amikor számos meghatározott személy együttműködésére van szükség, és amelyekben a kért eredmény csak akkor érhető el, ha mindenki helyesen járul hozzá.

Egyéni autonómia az agyhálózatokban?

A BBI-kben az autonómia különféle módon sérülhet. Elsősorban annak a kockázata révén, hogy az egyes agyakból kinyert információkat az egyén beleegyezése nélkül széles körben terjesztik a hálózat között. Döntő fontosságú, hogy a BBI-hálózatok minden résztvevője önként részt vegyen, és megadja szabad és tájékozott beleegyezését. A tájékozott beleegyezés előfeltétele, hogy minden egyén - mind a feladó, mind a címzett - tisztában legyen azzal, hogy milyen típusú jeleket rögzítenek, gyűjtenek, továbbítanak és fogadnak, és milyen következményei lehetnek. Ehhez megalapozott beleegyező űrlapokra van szükség nemcsak a technikai részletek körvonalazásához, hanem az adatvédelemre, az ügynökségre és az identitásra gyakorolt ​​lehetséges következmények leírására is. Mindezt azonban nehéz lehet elérni.

A feladó oldalán a megalapozott beleegyezés megköveteli, hogy a küldők képesek legyenek ellenőrizni a rögzítendő és továbbítandó agyjelek típusát és mennyiségét. Az egyik lehetőség az lehet, hogy nagyon specifikus agyi jeleket választunk, és ezáltal korlátozzuk a BBI funkcionalitását - ahogy ezt Jiang et al. tanulmány bináris jel használatával. Volatilisabb BBI-k, például az fMRI-t érintő helyzet esetén a helyzet sokkal összetettebb lesz, és sokkal nehezebb lesz biztosítani a küldők autonómiáját. Önállósági okokból szükség lehet a BBI-k volatilitásának és az alkalmazott technológiák spektrumának korlátozására.

Az adatvédelmi kérdések akkor merülnek fel, amikor egy személy agyadatait rögzítik és felhasználják, és az illető nincs tudatában annak, vagy nem akarja, hogy az adatokat rögzítsék, átalakítsák vagy terjesszék. Ez különösen akkor releváns, ha az adatok alapján következtetéseket lehet levonni az egyén állapotáról vagy mentális állapotáról.

Ami az idegtudomány és a neurotechnológia szabályozásának kérdését illeti, Ienca és Andorno az „agyi magánélethez való jog” mellett érvel, amelynek célja „megvédeni az embereket az agytájékoztatásukhoz való illegitim hozzáféréstől és megakadályozni az agyadatok válogatás nélküli kiszivárgását az egész világon infoszféra ”(Ienca és Andorno, 2017, 15. o.). Rámutatnak, hogy az ember agyából kinyert agyadatok védelmet érdemlő „személyazonosításra alkalmas információnak” tekinthetők. A magánélet védelme tekintetében figyelembe kell venni az egyének azonosítására szolgáló jelenlegi és lehetséges jövőbeni fejlett technikákat (lásd Rocher et al., 2019).

Annak érdekében, hogy megvédjük az egyéneket a BBI-kben és hasonló rendszerekben található érzékeny információk öntudatlan adásától, egyértelműen szükség van az agyi jelekkel kapcsolatos autonómia és magánéleti kérdések tudatosságának növelésére, átláthatónak kell lennie arról, hogy milyen adatokat rögzítenek és felhasználnak, és milyen következményekkel jár ez lehet.

A vevő oldalán az egyéni autonómia megköveteli, hogy a több agyból álló BBI-k résztvevői képesek legyenek ellenőrizni, hogy milyen típusú információt akarnak kapni, kitől és mikor. Különösen a nagy agyi hálózatok esetében lesz szükség mechanizmusra a zaj csökkentésére, a bemenet korlátozására és a nem kívánt küldők elnyomására. Nagy hálózatoknál elképzelhető valami hasonló a jelenlegi közösségi médiában a „hasonló gombokhoz” vagy a „nem tetszik gombokhoz”, amelyekkel a vevők képesek blokkolni vagy csökkenteni bizonyos típusú továbbításokat vagy küldőket. Érdekes módon Jiang et al. már megvizsgálta ezt az elvet, vagyis azt a lehetőséget, hogy a vevők "mérlegeljék" a küldő relevanciáját, és nagyobb mértékben támaszkodjanak a preferált feladókra.

Kárt okozhatnak a BBI-hálózatok vevői? Míg az átvitt jelek befolyásolni fogják idegi számításukat, egyelőre nem világos, hogy mik lehetnek ennek következményei, és fennáll-e a túlstimuláció veszélye. A kockázatok jelentősen változhatnak az alkalmazott technológiától, az átvitt jel típusától és a hálózat típusától függően. Itt az identitással kapcsolatos kérdéseket is figyelembe kell venni, különösen a változékonyabb BBI-knél (Hildt, 2015).

Számos szerző javasolta a „mentális integritáshoz való jogot”, amely lehetővé teszi az egyének számára, hogy megvédjék agyukat a lehetséges károktól (Ienca és Andorno, 2017; Lavazza, 2018). Potenciális kár esetén egy ilyen jog lehetővé teheti a vevők számára, hogy korlátozzák az agyi bevitelt a BBI-kben. A vevő oldalon azonban sokkal nagyobb rugalmasság érhető el az egyéni autonómia és a tájékozott beleegyezés hivatkozásával. Ezek a fogalmak nem korlátozódnának a lehetséges károk elleni védelemre, hanem magukba foglalnák a nem kívánt jelek elleni védelmet is.

További autonómiával kapcsolatos kérdések merülnek fel, mivel a BBI-hálózatok résztvevői nagymértékben függnek a hálózat többi tagjától és az általuk nyújtott inputtól. A címzettek feladata, hogy támaszkodjanak a beérkezett inputokra, kiderítsék, kik a legmegbízhatóbb feladók, és hogy döntéseket hozzanak az inputok és a korábbi tapasztalatok alapján. Ebben sok bizonytalanság és találgatás jár, főleg, hogy gyakran nem lesz világos, honnan származik a bemenet vagy az információ eredetileg. Az agyi hálózatokban részesülők számára az egyéni vagy autonóm döntéshozatal nagyon nehéznek, sőt szinte lehetetlennek tűnik. Ez önmagában problémás, nemcsak az álhírek vagy az agyi feltörések lehetőségére való tekintettel (Ienca és Haselager, 2016). Elképzelhető lehet itt a „kiterjesztett autonómia” fogalma, amely a kiterjesztett elme és a megismerés eszméjéhez kapcsolódik (lásd Clark és Chalmers, 1998). Ezenkívül a közös elkötelezettség tárgyalásának lehetősége, hasonlóan ahhoz, mint amit általában a nyelvi kommunikáció során végeznek, döntő fontosságú lesz a kollektív BBI-alapú ügynökség számára (Gilbert, 1990; Dingemanse, 2017).

Következtetés

A BBI-k és a BBI-hálózatok már nem tudományos-fantasztikus alkotások, elvileg technikailag megvalósíthatók, bár jelenleg a BBI-kutatás egyértelműen gyerekcipőben jár. A BBI-k számos jelenleg megoldatlan etikai kérdéssel járnak együtt, ideértve az autonómiát, a magánéletet, az ügynökséget, az elszámoltathatóságot és az identitást. Bár kérdéses, hogy a többszemélyes BBI-k széles körben alkalmazhatók-e a közeljövőben, elképzelhetőnek tűnik néhány nagyon specifikus felhasználás. Ha ezen a területen folytatni kívánják a kutatásokat, egyértelműen el kell kezdeni a gondolkodást azon, hogy miként lehet felelősségteljesen formálni a BBI-k és a közvetlen agyi kommunikáció fejlődését és jövőbeli használatát. Ennek a folyamatnak az első lépése az lehet, hogy egy interdiszciplináris kutatócsoport ajánlásokat vagy iránymutatásokat dolgoz ki, esetleg egy friss portugál dokumentum (Pais-Vieira és Pais-Vieira, 2018) felhasználásával az egyik kiindulópontként.

Szerző közreműködései

A szerző megerősíti, hogy ő a mű egyedüli közreműködője, és jóváhagyta közzététel céljából.

Összeférhetetlenség

A szerző kijelenti, hogy a kutatást olyan kereskedelmi vagy pénzügyi kapcsolatok hiányában végezték, amelyek potenciális összeférhetetlenségként értelmezhetők.

Hivatkozások

Burwell, S., Sample, M. és Racine, E. (2017). Az agy számítógépes interfészeinek etikai vonatkozásai: áttekintés. BMC Med. Etika 18:60. doi: 10.1186/s12910-017-0220-y

Cinel, C., Valeriani, D. és Poli, R. (2019). Neurotechnológiák az emberi kognitív erősítéshez: a technika jelenlegi állása és jövőbeli kilátásai. Elülső. Zümmögés. Neurosci. 13:13. doi: 10.3389/fnhum.2019.00013

Clark, A. és Chalmers, D. (1998). A kiterjesztett elme. Elemzés 58, 7–19. doi: 10.1093/analys/58.1.7

Dingemanse, M. (2017). „Agy-agy interfészek és a nyelv szerepe az ügynökség terjesztésében”, in Elosztott Ügynökség, szerk .: N. J. Enfield és P. Kockelman (Oxford; New York, NY: Oxford University Press), 59–66. doi: 10.1093/acprof: oso/9780190457204.003.0007

Fenton, A. és Alpert, S. (2008). A BCI-k bezárt szindrómára történő használatával kapcsolatos nézeteink kiterjesztése. Neuroetika 1, 119–132. doi: 10.1007/s12152-008-9014-8

Gilbert, M. (1990). Együtt járás: paradigmatikus társadalmi jelenség. Midwest Stud. Philos. 15, 1–14. doi: 10.1111/j.1475-4975.1990.tb00202.x

Grau, C., Ginhoux, R., Riera, A., Nguyen, T. L., Chauvat, H., Berg, M. és mtsai. (2014). Tudatos agy-agy kommunikáció az emberekben nem invazív technológiák alkalmazásával. PLOS ONE 9: e105225. doi: 10.1371/journal.pone.0105225

Hildt, E. (2015). Mit fog ez tenni velem és az agyammal? Etikai kérdések az agy-agy interakcióban. Elülső. Syst. Neurosci. 9:17. doi: 10.3389/fnsys.2015.00017

Ienca, M. és Andorno, R. (2017). Az új emberi jogok felé az idegtudomány és a neurotechnológia korában. Life Sci. Soc. Irányelv 13: 5. doi: 10.1186/s40504-017-0050-1

Ienca, M., és Haselager, P. (2016). Az agy feltörése: agy-számítógép interfész technológia és az idegbiztonság etikája. Etikai tájékoztató. Technol. 18, 117–129. doi: 10.1007/s10676-016-9398-9

Jiang, L., Stocco, A., Losey, D. M., Abernethy, J. A., Prat, C. S. és Rao, R. P. N. (2019). BrainNet: több ember közötti agy-agy interfész az agyak közötti közvetlen együttműködéshez. Sci. ismétlés. 9: 6115. doi: 10.1038/s41598-019-41895-7

Lavazza, A. (2018). A gondolkodás szabadsága és a mentális integritás: minden idegi protézis erkölcsi követelményei. Elülső. Neurosci. 12:82. doi: 10.3389/fnins.2018.00082

Lee, W., Kim, S., Kim, B., Lee, C., Chung, Y. A., Kim, L. és mtsai. (2017). Szenzomotoros információk nem invazív továbbítása emberben EEG/fókuszált agy-agy interfész segítségével. PLOS ONE 12: e0178476. doi: 10.1371/journal.pone.0178476

Pais-Vieira, M., és Pais-Vieira, C. (2018). Prevenção da corrupção e infrações conexas Associadas à utilização dos interfaces cérebro-máquina [Az agy-gép interfészek használatával összefüggő korrupció és kapcsolódó szabálytalanságok megelőzése]. Elérhető online: http://www.cpc.tcontas.pt/projetos/cpc_ciencia/edicao_01/premio_cpc-ciencia_2018.pdf (hozzáférés: 2019. október 23.).

Ramakrishnan, A., Ifft, P. J., Pais-Vieira, M., Byun, Y. W., Zhuang, K. Z., Lebedev, M. A. és mtsai. (2015). Karmozgások kiszámítása majom agymenettel. Sci. ismétlés. 5: 10767. doi: 10.1038/srep10767

Rao, R. P. N., Stocco, A., Bryan, M., Sarma, D., Youngquist, T. M., Wu, J. és mtsai. (2014). Közvetlen agy-agy interfész az emberekben. PLOS ONE 9: e111332. doi: 10.1371/journal.pone.0111332

Rocher, L., Hendrickx, J. M. és de Montjoye, Y.-A. (2019). A hiányos adatkészletek újra-azonosításának sikerességének becslése generatív modellek felhasználásával. Nat. Commun. 10: 3069. doi: 10.1038/s41467-019-10933-3

Specker Sullivan, L. és Illes, J. (2018). Etika a publikált agy-számítógép interfész kutatásban. J. Neural Eng. 15: 013001. doi: 10.1088/1741-2552/aa8e05

Steinert, S. és Friedrich, O. (2019). Vezetékes érzelmek: az affektív agy-számítógép interfészek etikai kérdései. Sci. Eng. Etika doi: 10.1007/s11948-019-00087-2. [Epub a nyomtatás előtt].

Trimper, J. B., Wolpe, P. R. és Rommelfanger, K. S. (2014). Amikor az „én” -ből „mi” leszünk: a feltörekvő agy-agy interfész technológiák etikai vonzatai. Elülső. Neuroeng. 7: 4. doi: 10.3389/fneng.2014.00004

Van Erp, J. B. F., Lotte, F. és Tangermann, M. (2012). Agy-számítógép interfészek: az orvosi alkalmazásokon túl. IEEE Comput. Soc. 45, 26–34. doi: 10.1109/MC.2012.107

Kulcsszavak: agy-agy interfész (B2B), agy-számítógép interfész, etika, autonómia, agyi kommunikáció, tájékozott beleegyezés

Idézet: Hildt E (2019) Többszemélyes agy-agy interfészek: etikai kérdések. Elülső. Neurosci. 13: 1177. doi: 10.3389/fnins.2019.01177

Beérkezett: 2019. július 08 .; Elfogadva: 2019. október 18 .;
Publikálva: 2019. november 05.

Mihail Lebedev, Duke Egyetem, Egyesült Államok

Hyungmin Kim, Koreai Tudományos és Technológiai Intézet (KIST), Dél-Korea
Byoung-Kyong Min, Koreai Egyetem, Dél-Korea
Miguel S. Pais-Vieira, Universidade Católica Portuguesa, Portugália
M. Dingemanse, Radboud University Nijmegen, Hollandia
Andrea Stocco, Washingtoni Egyetem, Egyesült Államok