Američki milijarder Elon Musk izazvao je lavinu reakcija nakon što je objavio da je njegova tvrtka Neuralink prvi put uspješno implantirala jedan od svojih bežičnih moždanih čipova u ljudsko tijelo. No koliko je ta tehnologija zapravo revolucionarna, što nam govori o budućnosti neuroznanosti i neurotehnologije te gdje Hrvatska stoji po tom pitanju, pitali smo doc. dr. sc. Nikolu Habeka, neuroznanstvenika i voditelja Odsjeka za neurobiologiju i staničnu neurofiziologiju pri Hrvatskom institutu za istraživanje mozga (HIIM).

Iako su brojne konkurentske tvrtke već ugradile slične uređaje u mozak čovjeka, kontroverzni poduzetnik Elon Musk, viješću kako je implementirao moždani čip u ljudsko tijelo izazvao je lavinu reakcija, ali i otvorio brojna nova pitanja.

“Tehnologija koja se razvija u kompaniji Neuralink nije ništa novo i već neviđeno, a također se niti ne radi samo o čipu kako izvještavaju brojni mediji ovih dana.

Tu je zapravo riječ o elektrokortikografiji (ECoG), odnosno elektrofiziološkoj metodi mjerenja električne aktivnosti kore mozga elektrodama koje se postavljaju izravno na površinu mozga. Znači signali mozga koji se dobivaju tom metodom slični su signalima koje danas vrlo jednostavno možemo dobiti elektroencefalografijom (EEG) samo što su signali ECoG puno jači jer se mjerenje obavlja direktno s površine mozga dok kod EEG signali trebaju proći sloj kosti lubanje, vezivnog tkiva i kože. To vam u konačnici omogućava da kod ECoG možete na mali segment površine mozga postaviti više mjernih elektroda i dobiti precizniji signal, bolju prostornu rezoluciju, ali samo za taj dio kore”, kazao je Nikola Habek za nacional.hr.

Napominje kako je metoda razvijena još 50-ih godina prošloga stoljeća na Montreal Neurological Institute (McGill University Health Centre, Kanada) od strane dvojice liječnika (neurokirurga i neurofiziologa) kao dio procedure za precizno definiranje epileptogenih žarišta moždane kore prije njihovog uklanjanja. No, nedostaci metode su to što je metoda invazivna, znači da biste postavili elektrode na površinu mozga morate pristupiti neurokirurškoj operaciji kako biste otvorili lubanju i došli do mozga, a time riskirate razvitak mnogo komplikacija, od samog učinka neuroelektroničkog uređaja na mozak, kao što je zagrijavanje tkiva, pa sve do infekcije koja se može dogoditi i u najbolje opremljenim neurokirurškim salama.

Zato se, govori, ECoG kao metoda mjerenja nikada ne radi rutinski nego u sklopu neurokirurških zahvata kada ste već pacijentu otvorili lubanju i došli do mozga, npr. najčešće kod operacije epileptogenih žarišta kada ćete prije uklanjanja samog žarišta ECoG mjerenjem precizno locirati to isto kako biste kod uklanjanja oštetili što manje ostalog moždanog tkiva.

“EEG je danas metoda izbora za bilo kakve dijagnostičke postupke, neurofiziološka, psihološka ili kognitivna istraživanja ljudskog mozga te za razvijanje sučelja između mozga i računala (eng. Brain-Computer Interface, BCI) jer je neinvazivna, široko rasprostranjena i danas su uređaji za EEG relativno jeftini”, objašnjava Habek.

Budućnost takvih uređaja

“Neuralink nije ništa drugo negoli BCI, a kad kažem da se ne radi zapravo o čipu, već se radi o malom uređaju koji se sastoji od mjernih elektroda, elektroničkih elemenata, baterije i pretvarača signala u bežični signal koji se onda očitava aplikacijom na računalu, tabletu ili mobitelu.

Da bismo mogli reći koja je budućnost takvih uređaja moramo prvo znati što sve s tim uređajima možemo raditi i kako tu tehnologiju možemo iskoristiti”, govori nam znanstvenik.

A sve počinje u mozgu, najkompleksnijoj strukturi do sad poznatoj u svemiru.

“Sačinjen od oko 86 milijardi neurona i isto toliko glija stanica gdje je svaki neuron povezan s drugim neuronima putem desetak tisuća sinapsi. Mozak prema građi i funkciji možemo podijeliti u mnogo različitih dijelova gdje svaki dio obavlja svoju usko definiranu zadaću.

Svaki od naših pokreta ruku, nogu, glave itd. započinje kao kompleksan splet elektrofizioloških zbivanja u našim neuronima u dijelu moždane kore zadužene za pokret s tim da su npr. za pokret desne ruke zaduženi neuroni s jednog malog područja, za pokret lijeve ruke neuroni s drugog područja, za pokret noge sa sljedećeg područja itd. Ta elektrofiziološka zbivanja mnoštva neurona možemo mjeriti elektrodama kao moždane valove odnosno signale i to je ono što EEG i ECoG mjere i na čemu je bazirana tehnologija BCI kao i Neuralink.

Svaki moj ili vaš pokret ruke prouzročit će unikatan električni obrazac koji možemo snimiti i naučiti računalo da kada ga prepozna, poveže s tim pokretom. Tu se pojavljuje jedan zanimljiv fenomen, a to je da ako samo pomislimo na određeni pokret, npr. ruke, naš mozak upravo u dijelu motoričke kore za pokret te ruke će proizvesti unikatan signal iako do pomaka ruke neće niti doći. Tako mjerenjem tih signala i njihovim dekodiranjem možemo naučiti računalo da na pojavu određenog signala obavi neku radnju, npr. pomakne robotsku ruku, pomakne strelicu miša itd., odnosno isključivo mislima i mozgom dobivamo mogućnost upravljanja drugim uređajima”, pojašnjava.

‘Brojne kompanije nude slična rješenja, ali ne dobivaju pozornost’

U razgovoru saznajemo kako su danas već razvijene mnoge takve tehnologije, od upravljanja bioničkih ekstremiteta pa sve do toga da uz pomoć EEG signala računalo može napisati vaše misli, odnosno tekst koji ste si zamislili: “Razvitak polja umjetne inteligencije iznimno je pridonio razvoju BCI jer sada možete istrenirati različite modele umjetne inteligencije s velikim brojem mjerenja moždanih signala da vrlo precizno prepoznaju točno određene obrasce moždane aktivnosti i prevode ih u stvarni svijet. Takve tehnologije imaju vrlo svijetlu budućnost u medicini kod rehabilitacije osobama s invaliditetom, nepokretnih pacijenata, pacijenata bez udova te nakon različitih bolesti kao što su npr. moždani udar, a sve to s ciljem povećanja kvalitete života. Dalje, u kontroli uređaja kao npr. kontrolu elektroničkih uređaja, poput invalidskih kolica, pametnih kućnih uređaja ili robotičkih pomagala. BCI tehnologiju možemo također koristiti i u znanstvene svrhe npr. u istraživanju kognitivnih procesa, edukativne svrhe, te za zabavu kao npr. kreiranje i igranje video igrica pokretanih moždanim signalima.”

Nastavlja kako je jedna od takvih tehnologija i – Neuralink te smatra kako je velika medijska pozornost usmjerena ka njihovom istraživanju uzrokovana ponajviše činjenicom da se radi o firmi Elona Muska.

“Postoji mnogo kompanija u svijetu koji nude BCI rješenja i rade istraživanja, ali se o njima ni blizu toliko ne govori niti ih se spominje. Uređaj su ugradili direktno na mozak, fantastično, ali sama invazivnost i svi rizici koje sam već nabrojao su iznimno veliki tako da će za takvu tehnologiju da bi zaživjela u puno većem opsegu biti potrebno nešto puno više od razvitka takvih uređaja, npr. razvitak superantibiotika za potpuno uklanjanje mogućnosti infekcije i mogućnost bezopasnog, ali iznimno preciznog postavljanja takvih uređaja na mozak”, ističe naš sugovornik.

Gdje stoji Hrvatska?

Kako je ranije napomenuo EEG je danas metoda izbora za bilo kakve dijagnostičke postupke, neurofiziološka, psihološka ili kognitivna istraživanja ljudskog mozga te za razvijanje sučelja između mozga i računala, a baš je to ono što koristi i njegova grupa.

“Istraživačka grupa pod mojim vodstvom u suradnji sa Zavodom za neurokirurgiju KB Dubrava i s Fizičkim odsjekom PMF-a, upravo počinje s projektom istraživanja i dešifriranja električkih signala mozga kod pacijenata oboljelih od Parkinsonove bolesti. Cilj nam je prepoznati poremećene signale i specifične, promijenjene obrasce u signalima moždane kore mjerenih EEG-om i iz dubokih dijelova mozga preko elektrode duboke mozgovne stimulacije koja se koristi u liječenju Parkinsonove bolesti otporne na lijekove.

Otkrivanjem i dešifriranjem tih električnih obrazaca moći ćemo razviti nove modalitete za bolje liječenje bolesti, povećanje kvalitete života pacijenata, ali i praćenje napretka bolesti te moguće rano otkrivanje. Koliko ja znam, mi smo jedina za sada grupa koja se bavi ovakvom vrstom istraživanja i s ovakvim pristupom kod nas”, kazao nam je voditelj Odsjeka za neurobiologiju i staničnu neurofiziologiju na Hrvatskom institutu za istraživanje mozga.

Ova tehnologija nastala je, dodaje, upravo zbog našeg razumijevanja mozga, a ne obratno, tako da trenutno ne vidi razloga za postojanje nekog straha od zloupotrebe, iako smo navikli da otkriće nepoznatoga često dovodi do straha ali i širenja lažnih informacija.

“Svako istraživanje otvara nove vidike, tako da nitko ne zna što sve novoga možemo otkriti što će se potencijalno moći zloupotrijebiti. Bitno je naglasiti da ova tehnologija ne stimulira mozak već samo bilježi prirodno nastale signale. Stimulacijom određenih regija mozga možete dovesti do promjena u funkciji mozga što se danas koristi u liječenju bolesti kao što su epilepsija, Parkinsonova bolest, depresija itd.

Takvim pristupom možemo dovesti do promjene ponašanja ljudi što se koristi kod liječenja teških oblika depresije. Ali, tehnologijom koja samo služi za snimanje signala to nije moguće. Jedino što će u nekoj dalekoj budućnosti možda biti moguće jest da ćemo moći prepoznati svaki pojedinačni moždani signal svake regije mozga i znati što on točno znači te bi s time moglo dovesti do gubitka privatnosti zbog mogućeg čitanja misli, ali tome nismo još niti blizu”, smatra doc. Habek.

Budućnost – od neuroelektronike do AI-a

Za kraj, zanimala nas je budućnost razvoja spomenutih tehnologija. Što će nam one donijeti, kako se u to uklapa umjetna inteligencija i čeka li nas budućnost slična onoj kakvu imamo priliku vidjeti u Cyberpanku – podžanru znanstvene fantastike isprepletenom tehnološkim ili biološkim usavršavanjem čovjeka.

“Cyberpunk budućnost nas sigurno čeka i ona će se po meni dogoditi prije ili kasnije samo je pitanje vremena i koliko će tehnologija se brzo uspjeti razvijati, a razvijati će se sigurno.

Svakim novim otkrićem u ovom području bliži smo tome, a razvoj će također i jako ovisi o razvoju elektronike pogotovo mikroelektronike”, kaže naš sugovornik.

Suradnja s drugim znanstvenim granama, bit će jednako važna: “Ako se sjetite da svaka i najmanja regija ili jezgra mozga izvršava točno određenu funkciju vi zapravo za promjenu isključivo te funkcije morate biti izrazito precizni, a također i ono najvažnije što manje invazivni da što manje oštetite tu regiju ili okolne regije pogotovo ako se radi o dubokim jezgrama u mozgu.

Zato vam trebaju jako mali uređaji, male elektrode, a ako želite mjeriti ili stimulirati točno određenu skupinu neurona pojedine regije onda morate ići na mikrorazinu. I to je onaj dio razvoja tehnologije o kojemu će ovisiti neuroelektronika, koliko sitno, precizno i što manje invazivno možemo ići s uređajima. Onda će ovisiti o razvoju novih materijala od kojih će uređaji biti napravljeni jer treba uzeti u obzir da je mozak živa struktura koja ima i svoj imunosni i obrambeni sustav te da na svako strano tijelo gleda kao na prijetnju koju pokušava ograditi i ukloniti.

Novi, biokompatibilni materijali smanjiti će tu obrambenu reakciju, ali i također produžiti vrijeme trajanja samih uređaja jer će ih sam mozak svojom reakcijom oštetiti u određenom vremenu i smanjiti im učinkovitost ako ih ne i potpuno ugasiti.”

Još su mnoge stvari nepoznanica, a čak i kada je u pitanju uređaj Neuralinka nitko ne zna koliko će izdržati u potpunosti funkcionalan unutar lubanje direktno na mozgu, na što upozorava i naš neuroznanstvenik: “O trajanju baterije da i ne govorim. Sigurno ne želite uređaj koji ćete u kratkom vremenom morati mijenjati pa ponovno prolaziti cijeli neurokirurški zahvat. Tako da je tu puno problema s kojima se još treba boriti kako bi ovakve tehnologije zaživjele neku veću primjenu. Da li će se to dogoditi? Sigurno hoće, ali kada, to je teško pitanje.

Korištenje ovakvih tehnologija za poboljšanje kognitivnih i drugih sposobnosti pretpostavljam da će se isto dogoditi samo je pitanje vremena odnosno otkrića koji će do toga dovesti. Onda ćemo se pitati da li tu tehnologiju omogućiti ljudima ili ju držati pod kontrolom ili zabraniti? Kome ju omogućiti i pod kojim uvjetima? Ako ju zabranimo dovest ćemo samo do razvoja crnog tržišta s daleko većim posljedicama tako da uvijek kao puno bolju opciju vidim kontrolu.”

Cijela priča, očekivano usko će se povezivati i s korištenjem umjetne inteligencije (AI), a čijem ubrzanom razvoju možemo svakodnevno svjedočiti.

“I u razvoju tehnologija sučelja mozak-računalo umjetna inteligencija se mnogo koristi jer joj je upravo to i svrha, a to je da s velikim brojem snimljenih signala mozga naučite računalo da prepoznaje specifične obrasce električne aktivnosti i prevede ih u neku funkciju. A upravo to i je umjetna inteligencija i tomu služi.

Tako da će ovaj ubrzani razvoj umjetne inteligencije, a pogotovo današnja laka dostupnost različitim modelima sigurno pomoći u razvijanju i ovih tehnologija i omogućiti većem broju znanstvenika i istraživačkih grupa da provode najmodernija, inovativna i različita istraživanja i dolaze do novih otkrića koje će se u konačnici na ovaj ili onaj način inkorporirati u tehnologije sučelja mozak-računalo.

Na kraju, istraživanje našeg mozga je kao istraživanje svemira, nismo još daleko dogurali iako su pomaci i otkrića veliki”, zaključio je Nikola Habek za nacional.hr.