1. oldal

Egyetlen idegsejt önmagában nem sokra képes, ha azonban több milliárd kapcsolódik össze belőlük, megkapjuk az agy végtelenül komplikált hálózatát. És miért is állnánk meg ezen a ponton? Az elmúlt években több kutató is elkezdett gondolkodni azon, hogy ha több agyat össze lehetne kapcsolni egy nagyobb hálózatba, azok együttes erővel vajon mire lehetnének képesek. Miguel A. Nicolelis, a Duke Idegmérnöki Központjának igazgatója és kollégái most egy lépéssel közelebb hoztak minket a kérdés megválaszolásához, mivel állati agyakat kötöttek össze elektródák segítségével.

A szakértők eredményeiket a Scientific Reports című lapban megjelent tanulmányokbanfoglalták össze. Ezekben arról számolnak be, hogy a hálózatba kötött patkányok és majmok hogyan működtették együtt agyukat olyan feladatok véghezvitele céljából, mint egy szimulált kar mozgatása vagy egyszerű mintázatok felismerése. A kísérletek során annyi egyértelműen kiderült, hogy az összekapcsolt agyak sok esetben jobban teljesítenek, mint amire az állatok külön-külön képesek lennének. „Bizonyos helyzetekben több agy tényleg többre megy mint egy” – mondja Karen S. Rommelfanger, az Emory Egyetem neuroetikai programjának vezetője, aki nem vett részt a kutatásban.

A szakértők azt remélik, hogy egy napon az agyak hálózatba kötésével az emberek is a jelenleginél könnyebben oldhatnak meg különféle komplikált feladatokat. A rendőrök például gyors kollektív döntéseket hozhatnak a mentőakciók során, és a sebészek saját tudásukat összedobva közösen operálhatnak egy-egy beteget, mondja Rommelfanger.

A kutató ugyanakkor arra is figyelmeztet, hogy ezek a hálózatok egy sor egészen új etikai problémának nyithatnak utat a magánszféra védelmétől kezdve a jogi felelősség kérdéséig. Mi történik például, ha egy agyakból álló hálózat valami törvénybe ütközőt tesz? Ki ítélhető bűnösnek ilyen esetben? Nagyon fontos, hogy ezekkel a problémákkal már azt megelőzően elkezdjünk foglalkozni, hogy ténylegesen felmerülnének, mert ha mindig csak loholunk a történések után, egy évtizedbe is beletelhet, mire érdemben lépni tudunk valamit, mondja Rommelfanger.

Nicolelis és kollégái az elmúlt 25 évben olyan rendszereken dolgoztak, amelyek képesek dekódolni az agyba beültetett elektródák által mért jeleket. Ezek segítségével a majmok megtanulhatják, hogyan irányítsanak egy robotkart vagy egy teljes robotikus vázat. A kísérletek tanúsága szerint az állatok annál jobbak ezen feladatok végrehajtásában, minél több idegsejtjük tud bekapcsolódni a parancsok kiadásába. A kutatók pedig ennek kapcsán arra voltak kíváncsiak, hogy ha több agyat kötnek egy közös hálózatba, az irányító idegsejtek számának megnövekedésével könnyebbé válik-e a feladat elvégzése.

Nicolelis csapatának tagjai ezért két elektródakészletet kezdtek beültetni négy patkány agyába. Az egyik készlet elektródái jeleket közvetítettek az agy egy bizonyos régiójába, míg a másik készlet az agy egy másik területén hallgatózott. A rágcsálók ezt követően ugyanazt a jelet kapták meg egy számítógéptől, a kutatók pedig azt vizsgálták, hogy agyuk hogyan reagál erre. Ha mind a négy patkány egyforma válaszjelet produkált, egy korty vizet kaptak jutalmul.

Néhány próbálkozás után a patkányok hamar rájöttek, hogyan szinkronizálhatják agyaik működését, gyakorlatilag egyetlen egyszerű számítógépet formálva központi idegrendszereikből. Az egyik kísérletben az állatok azt tanulták meg, hogyan hozzanak létre eltérő kimeneti jelet két különböző bemenő jelre, egyetlen, illetve négy elektromos impulzusra válaszolva. A patkányokat arra idomították a kutatók, hogy az egyik jelre szinkronban reagáljanak, a másikra viszont összehangolás nélkül válaszoljanak. Együttes erővel az esetek 87 százalékában helyesen reagáltak a bemenő jelre, ami sokkal jobb arány, mint amire egy-egy állat önmagában képes.

A szakértők arra is rájöttek, hogyan köthetik össze három patkány agyát egyetlen információ-feldolgozó rendszerré. Ehhez először is megtanítottak egy rágcsálót arra, hogy megfelelő kimenő jelet hozzon létre két elektromos impulzusra válaszul, majd ezt a jelet vezették be a második patkány agyába. A második patkány aztán szintén megtanulta, hogy az adott bemenő jelre milyen kimenő jelet hozzon létre, majd ezt vezették tovább a harmadik állatba, amelyet aztán az első állattal is összekötöttek.

2. oldal

Az ilyen hálózatok révén többek közt sikeres időjáráselőrejelző-rendszereket alkottak meg a szakértők: a patkányok agyába hőmérsékleti és nyomásadatokat tápláltak be, amiből a lánc tagjainak az eső valószínűségét kellett meghatározniuk. A hálózatba kötött állatok hasonlóan, sőt, időnként jobban teljesítettek a feladat megoldásában, mint egyedül meteorológuskodó társaik.

A következő fázisban rhesusmajmokkal kezdtek kísérletezni a kutatók. Az állatoknak egy virtuális robotkart kellett irányítaniuk, azonban a korábbi hasonló próbálkozásokkal szemben ezt nem egyedül tették, hanem két állat közösen kontrollálta a rendszert. A majmok mindegyike egy képernyőn követhette nyomon a kar mozgását, amelyet a két állat agyi jelei együttesen vezéreltek. A feladat egy labda mozgatása volt, és a majmok hamar megtanulták, hogyan működhetnek együtt, hogy minél hamarabb megkaphassák jutalmukat.

Egy másik hasonló kísérletben a kar mozgását elemekre szedték, vagyis az egyik majom vezérelte a vízszintes, a másik pedig a függőleges mozgásokat. A harmadik fázisban pedig már három állat tette meg ugyanezt, egy virtuális, a tér három irányába mozgatható karral. A majmok mindkét esetben megtanulták, hogyan tudnak együttműködni, és megmozdítani a labdát. Ha az irányítók valamelyike ügyetlenebbnek bizonyult, a másik (két) állat kompenzálni tudta a hibákat, és ezzel sikeresen teljesítette a feladatot.

Az agyak hálózatba kötésének ötlete nem számít újnak, hiszen az utóbbi évek során többen próbálkoztak hasonlóval. Egy 2013-as tanulmánybanegy francia kutatócsoport például arról számolt be, hogy egy olyan videojátékot hoztak létre, amelyet két ember játszhat együtt pusztán agyi jeleik segítségével. Mindkét játékos felvett egy EEG-sapkát, amelynek elektródái rögzítették agyhullámaikat. Némi gyakorlással a résztvevők rájöttek, hogy kombinálhatják össze a koponyájukat elhagyó jeleket olyan módon, hogy a kijelzőn látszó labda mozgatásában jobban teljesítsenek, mint amire egyetlen játékos egyedül képes.

Rajesh P.N. Rao, a Washington Egyetem számítástechnika professzora szerint Nicolelis csapatának új tanulmányai a kísérletek összetettsége miatt rendkívül fontosak. „Abban újak ezek a kutatások, hogy igazolják, két agynál többet is össze lehet kötni” – mondja a szakértő. Nicolelis szerint a különböző emberek agya természetes módon is képes szinkronba kerülni, amikor hasonló tapasztalatoknak van kitéve. „Amikor például tévét nézünk, több millió ember bámulja ugyanazon képsorokat, így elképzelhető, hogy több millió agy működése hangolódik össze” – véli a szakértő.

Az agyak ezen képességének megértése és kiaknázása egy napon lehetővé teheti, hogy több millió emberi agy erejét vessük be egy-egy probléma megoldására. „Ezek a kísérletek egy olyan jövő felé nyithatnak utat, amelyben az emberiség tagjai a szó szoros értelmében úgy keresik meg a választ a nehezebb kérdésekre, hogy összedugják a fejüket” – mondja Rao.

Rommelfanger szerint nagyon valószínűtlennek tűnik, hogy bárki hajlandó lesz belemenni egy komoly agyműtétbe azért, hogy agyát más agyakhoz csatlakoztathassa. A sebészi módszerek ugyanakkor rohamléptekkel fejlődnek, így könnyen lehet, hogy rövidesen már nem lesz szükség invazív beavatkozásokra ennek eléréséhez. Már jelenleg is léteznek olyan EEG-tapaszok, amelyek az ideiglenes tetoválásokhoz hasonló vékonyságúak, és bőrre ragasztva képesek az agy működésének bizonyos szintű rögzítésére. Az idegsejtek kívülről való ingerlésére is létezik már megoldás, hiszen mágneses impulzusokkal a koponyán keresztül is lehetséges stimulálni az agy egyes részeit.

Rommelfanger a maga részéről többek közt a videojátékipartól várja a jelentősebb fejlesztéseket a területen, hiszen a koncepcióval egészen újfajta játékok létrehozására nyílhat mód, amelyekben több ezer játékos agya kapcsolódik össze egy hálózatba, hogy minden létező konzolnál precízebben, saját és társai agyának erejével irányítsa az eseményeket. Az ilyen jellegű célok kapcsán persze nagyon hasonló etikai problémák merülnek fel, mint amiket az internet kapcsán jelenleg lépten-nyomon megtapasztalunk. A személyiségi jogok, a személyes adatok védelme és a felelősség kérdése egyaránt felmerül, az agyak meghekkelhetőségének lehetőségéről nem is beszélve.