Невропротезиране

Тази статия е част от изследователската тема

Футуристични невронни протези Вижте всички 29 статии

Редактиран от
Михаил Лебедев

Университет Дюк, САЩ

Прегледан от
Byoung-Kyong Min

Корейски университет, Южна Корея

Мигел Паис-Виейра

Институт по биомедицина, Катедра по медицински науки, Университет в Авейру, Португалия

Андреа Стоко

Университет във Вашингтон, САЩ

М. Dingemanse

Център за езикови изследвания, Университет Radboud, Неймеген, Холандия

Хюнгмин Ким

Корейски институт за наука и технологии (KIST), Южна Корея

Принадлежностите на редактора и рецензенти са най-новите, предоставени в техните профили за проучване на Loop и може да не отразяват тяхното положение по време на прегледа.

interfaces

  • Изтеглете статия
    • Изтеглете PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Допълнителни
      Материал
  • Цитат за износ
    • EndNote
    • Референтен мениджър
    • Прост ТЕКСТ файл
    • BibTex
СПОДЕЛИ НА

Становище

  • Център за изследване на етиката в професиите, Илинойски технологичен институт, Чикаго, Илинойс, САЩ

Въпреки че идеята за мрежа от мозъци, които директно комуникират чрез интерфейси между мозъци (BBI), може да звучи като научна фантастика за някои, всъщност не е така. BBI позволяват пряка комуникация, опосредствана от технологията, между два мозъка, без да се засяга периферната нервна система. Те се състоят от два компонента: интерфейс мозък-компютър (BCI), който открива невронни сигнали от един мозък и ги превежда в компютърни команди, и интерфейс компютър-мозък (CBI), който доставя компютърни команди на друг мозък.

В скорошна публикация Jiang et al. (2019) представи първия неинвазивен директен BBI, в който трима души използваха интерфейс, наречен BrainNet, за да решат задача, наподобяваща игра на тетрис съвместно. Двама участници бяха считани за „изпращачи“, мозъчните им сигнали бяха записани с помощта на електроенцефалография (ЕЕГ) и след процес на декодиране и превод, изпратени до третото лице в мрежата, „приемника“. Решенията на подателите за това дали да се завърти блок в играта, подобна на тетрис, бяха подадени чрез импулси на транскраниална магнитна стимулация (TMS) към тилната кора на приемника. В случай на отговор „да“, приемникът възприема светкавична светкавица, т.е. фосфен. Въз основа на опита с фосфена, приемникът реши дали да завърти блока или не, използвайки ЕЕГ интерфейс. Експерименталната задача включваше и обратна връзка, чрез която подателите могат да дадат обратна връзка дали са съгласни с решението на получателя. Чрез промяна на надеждността на информацията на подателите, експериментът също така показа, че получателят е успял да научи кой от подателите е по-надежден, базирайки се единствено на комуникация между мозъци.

Изследването на Jiang et al. представя доказателство за концепцията, че съвместното решаване на проблеми с помощта на многолични BBI е възможно. Изследването е свързано с други неотдавнашни изследвания върху директните BBI (Grau et al., 2014; Rao et al., 2014; Lee et al., 2017), по-специално с изследвания, при които двама или трима нечовекоподобни примати, когато могат участват в общо двигателно поведение (Ramakrishnan et al., 2015).

Описаният подход може да обхване повече от три индивида и по този начин предоставя основата за директна комуникация между мозъци с мозък, включваща мрежи. Авторите заявяват (Jiang et al., 2019, стр. 1): „Нашите резултати повдигат възможността за бъдещи интерфейси между мозъка и мозъка, които дават възможност за съвместно решаване на проблеми от хората, използвайки„ социална мрежа “от свързани мозъци.“ Когато говорят за свързани мозъци, авторите намекват за социалните мрежи и приликите между BCI на много хора и социалните мрежи.

Важно е да се подчертае, че проучването включва извличане на фосфени в приемника, което предизвиква двоични отговори да-не-не, няма „четене на мисли“ или по-сложен трансфер на информация. Jiang et al. (2019) споменават, че проучват използването на функционално ядрено-магнитен резонанс (fMRI) като начин за преодоляване на това ограничение в сложността на информацията, което би увеличило честотната лента на комуникацията между мозъци. Освен това те също така обмислят използването на TMS за стимулиране на кортикалните области от по-висок порядък на приемника, които си заслужава да бъдат проучени, за да „предостави по-сложна информация като семантични концепции“ (Jiang et al., 2019, стр. 8). Транскраниалният фокусиран ултразвук (tFUS) е друг начин за стимулиране на мозъка, който се използва за предаване на информация в BBI (Lee et al., 2017).

Въпреки че авторите на изследването не отразяват възможностите и рисковете от възможни бъдещи употреби на многолични неинвазивни директни BBI, от съществено значение е да се разшири перспективата отвъд чисто техническите аспекти, за да се разгледат и възможните бъдещи приложения на това изследване и етични и социални последици (Specker Sullivan and Illes, 2018). Въпреки че сегашното състояние на технологията BBI далеч не позволява сложна комуникация между мозъци, разумно е да се вземат под внимание етичните аспекти на ранен етап, тъй като това подпомага развитието на технология, полезна за хората и обществото.

Централни концепции

Какви са възможните бъдещи контексти на използване за многолични неинвазивни директни BBI? В медицинската област те могат да служат като помощни средства за парализирани пациенти или лица със заключен синдром, които позволяват на директната мозъчна комуникация да обменя съобщения с другите. Както е предложено от Jiang et al. (2019) е възможна голяма мрежа от лица, свързани чрез BBI и облачен сървър. Това може да доведе до социална мрежа, подобна на настоящите социални мрежи. В допълнение, възможните бъдещи приложения включват игри, подобрения, мониторинг на състоянието на потребителя или криптиране и тихи команди, например във военен контекст (вж. Van Erp et al., 2012; Cinel et al., 2019; Steinert and Friedrich, 2019). Възможно е да си представим, че технологията може да бъде полезна в ситуации, в които се изисква сътрудничество на определен брой лица и в които исканият резултат може да бъде постигнат само когато всички допринасят правилно.

Индивидуална автономия в мозъчните мрежи?

В BBI автономията може да бъде нарушена по различни начини. Преди всичко чрез риска информацията, извлечена от отделни мозъци, да се разпространява широко в мрежата без съгласието на индивида. От решаващо значение е всички участници в мрежите на BBI да участват доброволно и да дадат своето безплатно и информирано съгласие. Предпоставка за информирано съгласие е всички лица - както изпращачи, така и получатели - да са наясно какъв тип сигнали се записват, събират, прехвърлят и получават и какви са последиците. Това изисква формуляри за информирано съгласие не само за очертаване на техническите подробности, но и за описване на възможните последици за поверителността, агенцията и самоличността. Всичко това обаче може да бъде трудно постижимо.

От страна на подателя, информираното съгласие изисква подателите да могат да контролират вида и количеството мозъчни сигнали, които трябва да бъдат записани и прехвърлени. Една от възможностите може да бъде да се изберат много специфични мозъчни сигнали и по този начин да се ограничи функционалността на BBI - както беше направено в Jiang et al. проучване с използване на двоичен сигнал. С по-променливите BBI, като тези, включващи fMRI, ситуацията ще бъде много по-сложна и ще бъде много по-трудно да се осигури автономия на подателите. От съображения за автономност може да се наложи да се ограничи нестабилността на BBI и спектъра на използваните технологии.

Проблеми с поверителността възникват, когато мозъчните данни на човек се записват и използват, а лицето не знае за това или не иска данните да бъдат записани, трансформирани или разпространени. Това е особено важно, когато данните позволяват да се правят изводи за състоянието или психичните състояния на индивида.

По отношение на въпроса как да се регулира неврологията и невротехнологиите, Ienca и Andorno се аргументират в полза на „правото на неприкосновеност на мозъка“, което „има за цел да защити хората срещу незаконния достъп до тяхната мозъчна информация и да предотврати безразборното изтичане на мозъчни данни през инфосфера “(Ienca and Andorno, 2017, стр. 15). Те посочват, че данните за мозъка, получени от мозъка на човек, могат да се считат за „лична информация“, която заслужава защита. По отношение на защитата на неприкосновеността на личния живот трябва да се вземат предвид настоящите, а също и възможните бъдещи усъвършенствани техники за идентифициране на лица (вж. Rocher et al., 2019).

За да се предпазят хората от несъзнателно раздаване на чувствителна информация в BBI и подобни системи, има явна необходимост да се повиши осведомеността относно проблемите на автономността и неприкосновеността на личния живот, свързани с мозъчните сигнали, да бъде прозрачна относно това какви данни се записват и използват и какви са последиците от това може да е.

Отстрани на приемника, индивидуалната автономия изисква участниците в многомозъчни BBI да могат да контролират какъв тип информация искат да получат, от кого и кога. Особено когато става въпрос за големи мозъчни мрежи, ще е необходим механизъм за намаляване на шума, ограничаване на въвеждането и потискане на нежеланите податели. При големите мрежи може да се представи нещо подобно на „подобни бутони“ или „нехаресващи бутони“ в настоящите социални медии, с които приемниците да могат да блокират или намаляват определени видове предавания или податели. Интересното е, че изследването, публикувано от Jiang et al. вече е изследвал този принцип, т.е. възможността получателите да „претеглят“ уместността на подателя и да разчитат по-силно на предпочитаните податели.

Може ли приемниците в BBI мрежите да бъдат ощетени? Въпреки че прехвърлените сигнали ще повлияят на тяхното невронно изчисление, в момента не е ясно какви могат да бъдат последиците и дали съществува риск от свръхстимулация. Рисковете ще варират значително в зависимост от използваната технология, вида на предавания сигнал и вида на мрежата. Също така тук трябва да бъдат разгледани въпроси, свързани с идентичността, особено при по-нестабилни BBI (Hildt, 2015).

Няколко автори предлагат „право на психическа неприкосновеност“, което позволява на хората да защитят мозъка си от потенциална вреда (Ienca и Andorno, 2017; Lavazza, 2018). В случай на потенциална вреда, такова право може да позволи на приемниците да ограничат мозъчното въвеждане в BBI. От страна на приемника обаче може да се постигне много по-голяма гъвкавост чрез позоваване на индивидуална автономия и информирано съгласие. Тези понятия няма да бъдат ограничени, за да се предпазят от потенциална вреда, но също така ще включват защита от всякакъв вид нежелан сигнал.

Въпросите, свързани с допълнителната автономия, възникват, тъй като участниците в BBI мрежите зависят силно от другите членове на мрежата и от приноса, който те предоставят. Ролята на получателите е да разчитат на получените входящи данни, да разберат кои са най-надеждните изпращачи и да вземат решения въз основа на вложените данни и миналия опит. В това ще бъдат включени много несигурности и предположения, особено тъй като често ще бъде неясно откъде първоначално са влезли данните или информацията. За получателите в мозъчните мрежи индивидуалното или автономно вземане на решения изглежда много трудно, ако не и почти невъзможно. Това е проблематично само по себе си, не само с оглед на възможността за фалшиви новини или мозъчен хакер (Ienca и Haselager, 2016). Тук може да се мисли концепция за „разширена автономия“, свързана с идеята за разширен ум и познание (вж. Clark and Chalmers, 1998). Освен това възможността за договаряне на съвместни ангажименти, подобно на това, което обикновено се прави чрез езикова комуникация, ще бъде от решаващо значение за колективната агенция, базирана на BBI (Gilbert, 1990; Dingemanse, 2017).

Заключение

BBI и BBI мрежите вече не са научна фантастика, те са технически осъществими по принцип, въпреки че в момента изследванията на BBI очевидно са в зародиш. BBI идват заедно с редица неразрешени в момента етични проблеми, включително автономия, поверителност, агентство, отчетност и идентичност. Въпреки че е съмнително дали многоличните BBI ще имат широко приложение в близко бъдеще, някои много специфични приложения изглеждат възможни. Ако изследванията ще продължат в тази област, има ясна необходимост да започнете да мислите още сега за това как да формирате отговорно развитието и бъдещото използване на BBI и директната мозъчна комуникация. Първата стъпка в този процес би могла да бъде интердисциплинарен екип от изследователи, които да разработят препоръки или насоки, евентуално използвайки неотдавнашен португалски документ (Pais-Vieira и Pais-Vieira, 2018) като една от изходните точки.

Принос на автора

Авторът потвърждава, че е единственият сътрудник на това произведение и го е одобрил за публикуване.

Конфликт на интереси

Авторът декларира, че изследването е проведено при липса на каквито и да било търговски или финансови отношения, които биха могли да се тълкуват като потенциален конфликт на интереси.

Препратки

Burwell, S., Sample, M. и Racine, E. (2017). Етични аспекти на мозъчните компютърни интерфейси: преглед на обхвата. BMC Med. Етика 18:60. doi: 10.1186/s12910-017-0220-y

Cinel, C., Valeriani, D. и Poli, R. (2019). Невротехнологии за когнитивно увеличаване на човека: съвременно състояние и бъдещи перспективи. Отпред. Хъм. Невроски. 13:13. doi: 10.3389/fnhum.2019.00013

Кларк, А. и Чалмърс, Д. (1998). Разширеният ум. Анализ 58, 7–19. doi: 10.1093/analys/58.1.7

Dingemanse, М. (2017). „Интерфейси„ мозък към мозък “и ролята на езика в агенцията за разпространение“, в Разпределена агенция, изд. Н. J. Enfield и P. Kockelman (Оксфорд; Ню Йорк, Ню Йорк: Oxford University Press), 59–66. doi: 10.1093/acprof: oso/9780190457204.003.0007

Fenton, A. и Alpert, S. (2008). Разширяване на нашето виждане за използването на BCI за заключен синдром. Невроетика 1, 119–132. doi: 10.1007/s12152-008-9014-8

Гилбърт, М. (1990). Да вървим заедно: парадигматичен социален феномен. Midwest Stud. Филос. 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., et al. (2014). Съзнателна комуникация мозък-мозък при хората, използваща неинвазивни технологии. PLOS ONE 9: e105225. doi: 10.1371/journal.pone.0105225

Хилд, Е. (2015). Какво ще направи това за мен и мозъка ми? Етични проблеми при взаимодействието между мозъци. Отпред. Сист. Невроски. 9:17. doi: 10.3389/fnsys.2015.00017

Ienca, M. и Andorno, R. (2017). Към нови човешки права в ерата на неврологията и невротехнологиите. Life Sci. Soc. Политика 13: 5. doi: 10.1186/s40504-017-0050-1

Ienca, M. и Haselager, P. (2016). Хакване на мозъка: технология за взаимодействие между мозък и компютър и етиката на невросигурността. Етична информация. Технол. 18, 117–129. doi: 10.1007/s10676-016-9398-9

Jiang, L., Stocco, A., Losey, D. M., Abernethy, J. A., Prat, C. S. и Rao, R. P. N. (2019). BrainNet: мулти-личен интерфейс мозък към мозък за директно сътрудничество между мозъци. Sci. Представител. 9: 6115. doi: 10.1038/s41598-019-41895-7

Lavazza, A. (2018). Свобода на мисълта и психическа цялост: моралните изисквания за всяка нервна протеза. Отпред. Невроски. 12:82. doi: 10.3389/finins.2018.00082

Lee, W., Kim, S., Kim, B., Lee, C., Chung, Y. A., Kim, L., et al. (2017). Неинвазивно предаване на сензомоторна информация при хора с помощта на ЕЕГ/фокусиран ултразвуков интерфейс мозък към мозък. PLOS ONE 12: e0178476. doi: 10.1371/journal.pone.0178476

Pais-Vieira, M., и Pais-Vieira, C. (2018). Предотвратяване на корупцията и инфрачервени връзки за свързване на интерфейси cérebro-máquina [Предотвратяване на корупцията и свързаните с нея нарушения, свързани с използването на интерфейси мозък-машина]. Достъпно онлайн на адрес: http://www.cpc.tcontas.pt/projetos/cpc_ciencia/edicao_01/premio_cpc-ciencia_2018.pdf (достъп до 23 октомври 2019 г.).

Ramakrishnan, A., Ifft, P. J., Pais-Vieira, M., Byun, Y. W., Zhuang, K. Z., Lebedev, M. A., et al. (2015). Изчисляване на движенията на ръцете с маймунски мозък. Sci. Представител. 5: 10767. doi: 10.1038/srep10767

Rao, R. P. N., Stocco, A., Bryan, M., Sarma, D., Youngquist, T. M., Wu, J., et al. (2014). Директен интерфейс мозък към мозък при хората. PLOS ONE 9: e111332. doi: 10.1371/journal.pone.0111332

Rocher, L., Hendrickx, J. M. и de Montjoye, Y.-A. (2019). Оценка на успеха на повторната идентификация в непълни набори от данни с помощта на генеративни модели. Нат. Общ. 10: 3069. doi: 10.1038/s41467-019-10933-3

Specker Sullivan, L., и Illes, J. (2018). Етика в публикуваното изследване на интерфейса мозък-компютър. J. Neural Eng. 15: 013001. doi: 10.1088/1741-2552/aa8e05

Steinert, S. и Friedrich, O. (2019). Кабелни емоции: етични проблеми на афективните интерфейси мозък-компютър. Sci. Инж. Етика doi: 10.1007/s11948-019-00087-2. [Epub преди печат].

Trimper, J. B., Wolpe, P. R. и Rommelfanger, K. S. (2014). Когато „аз“ се превърне в „ние“: етични последици от нововъзникващите технологии за взаимодействие между мозъци. Отпред. Neuroeng. 7: 4. doi: 10.3389/fneng.2014.00004

Van Erp, J. B. F., Lotte, F. и Tangermann, M. (2012). Интерфейси мозък-компютър: отвъд медицинските приложения. IEEE Comput. Soc. 45, 26–34. doi: 10.1109/MC.2012.107

Ключови думи: интерфейс мозък към мозък (B2B), интерфейс мозък-компютър, етика, автономия, мозъчна комуникация, информирано съгласие

Цитиране: Hildt E (2019) Интерфейси „Мозък към мозък“ за много хора: етични проблеми. Отпред. Невроски. 13: 1177. doi: 10.3389/fnins.2019.01177

Получено: 08 юли 2019 г .; Приет: 18 октомври 2019 г .;
Публикувано: 05 ноември 2019 г.

Михаил Лебедев, Университет Дюк, САЩ

Хюнгмин Ким, Корейски институт за наука и технологии (KIST), Южна Корея
Byoung-Kyong Min, Корейски университет, Южна Корея
Miguel S. Pais-Vieira, Universidade Católica Portuguesa, Португалия
М. Dingemanse, Университет Radboud Nijmegen, Холандия
Андреа Стоко, Университет във Вашингтон, САЩ