På vej mod tankelæser-maskinen

Nu kan hjerneforskere genskabe den film, du kigger på, bare ved at måle dine neuroners aktivitet i en scanner. Det kan meget vel føre til, at vi en dag kan lave videoer af vores egne drømme og læse hinandens tanker.

Læs hele artiklen med kommentarer på ing.dk


Forestil dig en generel tankelæsermaskine, som kan rekonstruere en film af en persons visuelle oplevelser på et hvilket som helst tidspunkt. Sådan et apparat ville have mange videnskabelige og praktiske anvendelsesmuligheder. Man kunne for eksempel bruge det til at se, hvordan folk har forskellige måder at opfatte ting på. Man kunne aflæse hemmelige mentale processer og endda have adgang til andre menneskers drømme og fantasier.

Maskinen ville også kunne bruges til at kontrollere apparater – med det rette interface – således at vi i sidste ende ikke behøver at bruge vores stakkels arme eller ben til noget. Det vil være nok at bruge sine hjerneceller.

Forstil dig nu, at alt det er meget tættere på at blive til virkelighed, end du først troede. En gruppe hjerneforskere fra Berkeley har i grove træk kunnet genskabe indholdet af en film, som en forsøgsperson ser på, ved blot at kigge på personens hjerneaktivitet. Resultatet er både fascinerende og en lille smule uhyggeligt at se på (se videoerne på ing.dk/k#9mu8 og ing.dk/k#9mu9). Man kan endnu ikke genkende detaljer eller ansigter særlig godt, men i grove træk kan man godt ane, hvad filmen handler om.





Det vil helt sikkert ikke vare længe, før teknikken er modnet til et stadie, hvor man for alvor kan bruge hjernescanninger til følge med i, hvad en anden person kigger på.

»Vores mål er at forstå, hvordan menneskets visuelle system fungerer,« siger artiklens medforfatter, hjerneforsker Jack Gallant fra University of California, Berkeley, til Ingeniøren.

»Hjernen er faktisk en samling af flere hundrede selvstændige moduler, hvor hver enkelt af dem udfører en bestemt funktion. Hos mennesket fylder det visuelle system cirka en tredjedel af hjernen, hvilket svarer til 50-75 procent af modulerne. I dette studie har vi kun bygget en model for de mest basale moduler for de primære visuelle cortex. Der er derfor stadig meget arbejde tilbage.«


Sci-fi-scenarier
Perspektiverne er bestemt interessante, men også skræmmende og bekymrende. På den positive side vil man kunne forestille sig at kunne kontrollere computere med hjernen alene via et interface, der oversætter hjerneaktiviteten til konkrete instruktioner – såsom at køre en bil eller skrive en tekst. Det sidste kan man faktisk allerede i dag, men kun med stort besvær og kun ét bogstav ad gangen. Det er også oplagt at bruge teknikken til at hjælpe med diagnoser af sygdomme som f.eks. slagtilfælde eller demens,til at måle effekten af behandlinger og til at kontrollere neuronale proteser som cochlear-implantater, der overtager funktionen af et defekt indre øre.

På den mere tvivlsomme side kunne underholdningsindustrien være interesseret i visse personlige anvendelsesområder. Man kunne forestille sig, at vi ville kunne optage en video af vores hjerneaktivitet, mens vi sover og så gense drømmelandet på fladskærmen under morgenmaden. Hvis teknologien udvikles til mobile enheder vil man kunne ‘tankeoverføre’ aktivt, mens man samarbejder, og hvis teknologien kunne ‘pådutte’ os nye tanker, kunne vi lære ting lige så hurtigt som i filmen Matrix.

Men der er også en lang række problematiske perspektiver. Hvad med registreringen af ‘ulovlige tanker’? Vil der så være plads til den personlige længsel mod skibskatastrofer og mod hærværk og pludselig død? Og hvad med en eventuel teknik til aktivt at indprente ‘nye tanker’ i folk? Det tænder alle mulige advarselslamper om manipulation og menneskekontrol, som ingen ønsker at have noget at gøre med. Indtil videre er den tekniske formåen dog langt fra dette, men hvis man ser på udviklingen, er det ikke utænkeligt, at den slags bliver muligt om 30-50 år.

Rekonstruktion af film
Arbejdet med tankelæseren har været undervejs i flere år. I 2008 publicerede Jack Gallant sammen med sine kolleger en artikel i fagbladet Nature, hvor de viste, at de kunne få en computer til at gætte, hvad for et tilfældigt (statisk) billede, en forsøgsperson kiggede på, blot ved at se på forsøgspersonens hjerneaktivitet. Inden da havde de vist forsøgspersonen tusinder af billeder af huse, biler, katte, landskaber og alle mulige andre genstande, mens de scannede personens hjerne. Baseret på dette træningssæt af billeder og korrelerede hjernescanninger kunne Jack Gallant bygge en computermodel, der med høj sandsynlighed kunne gætte indholdet af et hvilket som helst andet billede, forsøgspersonen kiggede på.

Pludselig var computermodellen blevet lidt ligesom tryllekunstneren, der hele tiden vidste, hvilket spillekort du kiggede på.



Eksperimentet kort
Ved at bruge 18 millioner youtubeklip kan forskere rekonstruere den ukendte film, en forsøgsperson kigger på. A: fMRI-scanneren måler aktiviteten i cirka 1000 voxels (volumetriske pixels, dvs. små 3D kasser i hjernen) på en forsøgsperson. B: Alle youtubeklip rangordnes efter hvor godt de passer til modellen, C: De 30 bedste match. D: Det kumulative gennemsnit af de 100 bedste match svarer så til forskernes gæt på, hvad forsøgspersonen kigger på. Bemærk at jo større database, jo bedre kan rekonstruktionen blive. 


Først får forsøgspersoner en masse træningsdata i form af Hollywoodfilm, mens de ligger i en fMRI-scanner, hvor forskerne monitorerer tusinder af områder (kaldt voxels) i den visuelle del af deres hjerne. Dernæst opbygges et bibliotek af korrelationer mellem aktive voxels og forskellige karakteristika af filmene, f.eks. blå kanter, runder former, etc.. Efter dette forarbejde er det nu muligt at samle en bunke ukendte videoklip (18 millioner indtil videre), som en computer bruger til at klippe en kollage sammen (og tage gennemsnittet), der passer bedst til et givet nyt scan af hjerneaktiviteten hos en person. Og vupti: forskeren kan ’se’ hvad personen perciperer via øjnene.


Et år senere, i 2009, offentliggjorde den samme forskergruppe en artikel i fagbladet Neuron, hvor de ikke blot baserede deres gæt på aktiviteten i den visuelle cortex, men også inkluderede semantiske og strukturelle markører i hjernen via de såkaldte voxels, som er en slags 3D-sektioner forskellige steder i hjernen. Genkendeligheden steg markant. Selvom den rumlige opløsning af en fMRI-scanning er acceptabel (ned til cirka en millimeter), så er den tid, der går fra neuronal aktivitet til ilttransport i blodet og dermed til signal i scanneren, oppe på cirka fem sekunder. Det er meget langsomt. Det betyder, at det hidtil har været tæt på umuligt at lave ordentlige dynamiske repræsentationer af hjernens aktiviteter, fordi neuroner arbejder meget hurtigere og dermed har en tendens til at udviske signalet fra iltmolekylerne.

Men i den kommende artikel i fagbladet Current Biologi har Jack Gallant udviklet en metode til at overvinde begrænsningen. Ved at beskrive de hurtige visuelle informationer og de langsomme variationer i iltkoncentrationen via to forskellige tidskomponenter, og bagefter fitte dem individuelt i separate dele af den tidlige visuelle cortex, kunne forskergruppen rekonstruere hjernens interne visualisering af en række Hollywood-film, som en forsøgsperson kiggede på, mens han lå i scanneren.

Selve rekonstruktionen kræver en række nødvendige trin: først bruges scanninger fra et antal test-Hollywood-film til at bygge en visuel ‘ordbog’, som gør, at man kan oversætte hjerneaktivitet til veldefinerede kanter, former, og bevægelser. Det kræver en masse matematiske beregninger af aktiviteten i tusinder af forskellige områder i den visuelle cortex. Dernæst bygges et stort bibliotek af 18 millioner af små Youtube-videoklip, der har de samme matematiske egenskaber som dem i ‘ordbogen’. Hvert af disse klip sendes gennem ordbogen, som så genererer en forudsigelse af hjerneaktiviteten. Dernæst udvælges de 100 klip, som har den aktivitet, der passer bedst til en given observeret hjerneaktivitet. Og til sidst kombineres disse klip til et visuelt gennemsnit, hvilket udgør rekonstruktionen.

Se din drøm til morgenmaden
Alt dette udgør selvfølgelig kun de allerførste spæde skridt mod en egentlig tankelæsermaskine. Fremtiden vil først og fremmest skulle bringe forbedringer af selve teknologien. FMRI-scanning er, ud over sine tonstunge magneter og moderate opløsning, begrænset af individuelle forskelle hos forsøgspersonerne. Afkodningen af hjerneaktiviteten afhænger desuden voldsomt af vores forståelse af, hvordan hjernen bearbejder og repræsenterer information. En dårlig teoretisk forståelse af, hvad der foregår, vil påvirke nøjagtigheden af computermodellen, som omvendt vil forringe kvaliteten af rekonstruktionen. Forskerne fra Berkeley har haft gode resultater med den visuelle del af hjernen, men de andre områder af hjernen har været svære at afkode, simpelthen fordi man stadig ved for lidt om informationsbearbejdningsprocessen i f.eks. parietal- og frontallappen. Når hjerneforskerne en dag ved lidt mere om dem, vil de også kunne repræsentere andre aspekter af den menneskelige bevidsthedsoplevelse end den rent visuelle perception.

Hjerneforskere antager generelt, at alle mentale processer har en veldefineret neurobiologisk basis. Så længe man har gode målinger af aktiviteten og passende computermodeller af hjernen, burde det derfor i princippet være muligt at afkode det visuelle indhold af drømme, hukommelse og andre typer af forestillingsevnen. Det er dog stadig uafklaret, hvorvidt drømme og fantasier realiseres i hjernen på samme måde som en udefrakommende synsoplevelse. Hvis det er tilfældet, vil der ikke være noget i vejen for, at man på et tidspunkt vil kunne afkode drømme og andre mentale billeddannelser, og rekonstruere dem tilbage til en eller anden form for film eller handling.

De potentielle implikationer 
Vi har alle en fornemmelse af, at det, der foregår inde i vores hjerne, er en af de få ting, som stadig er absolut privat. Hvis man om 30 år vil kunne udvikle maskiner, som kan scanne vores tanker når som helst og hvor som helst, så vil det for alvor være slut med privatlivets fred. Så vil døren stå åben for, at man kan dele sine tanker og følelser på en langt mere umiddelbar måde. Men det vil også åbne døren for tankepoliti og det, der er meget værre. Det kan blive et seriøst problem, som vil kræve lovgivning.

Ifølge Jack Gallant er det ikke et helt utænkeligt scenarie. Det er derfor vigtigt, at vi allerede nu diskuterer de etiske implikationer af arbejdet.

»Den eksisterende teknologi til at afkode hjerneaktivitet er indtil videre primitiv,« indrømmer Jack Gallant.

»Computermodellerne er umodne, og for at danne en model for en persons visuelle system må personen ligge i mange timer i en stor og stationær magnetisk resonansscanner. Det er derfor usandsynligt, at teknologien vil kunne bruges i praksis de næste mange år.«

»Ikke desto mindre udvikler vores viden og vores teknologier sig ustandseligt, og det er derfor tænkeligt, at hjerneafkodningsteknologier om 30 år vil rejse alvorlige etiske spørgsmål. Vi mener, at absolut ingen mennesker må udsættes for nogen former for tankelæsning, skjult eller ufrivilligt, uden eksplicit informeret samtykke.«

Gad vide om det er nok. For hvis der i praksis ikke er langt fra en tankelæsermaskine til et tankeskifteapparat, så ville man kunne hente sig sit informerede samtykke uden de store problemer.


0 comments:

There was an error in this gadget