Neurofysiologen hebben een "levende" computer gemaakt

Neurofysiologen van een particuliere onderzoeksuniversiteit in North Carolina slaagden erin de hersenen van meerdere dieren in één systeem te integreren. Hierdoor ontstond een soort lokaal netwerk, waardoor de dieren de hun opgelegde taak gezamenlijk effectiever konden oplossen dan één individu.

De onderzoekers zelf zeggen dat hun onderzoek duidelijk aantoont dat het mogelijk is om een interactief systeem te creëren dat de mogelijkheid heeft om ‘verbinding met elkaar te maken’. Ze hopen dat zo’n systeem zich zal ontwikkelen en uiteindelijk het punt zal bereiken waarop het bij mensen kan worden getest.

Deskundigen merkten op dat deze uitvinding wel eens nuttig zou kunnen zijn in de geneeskunde. Miguel Nicolelis, een van de eersten die zich bezighield met neuroprotheses, nam deel aan het onderzoek. Hij werkte jarenlang aan de ontwikkeling van microscopisch kleine chips, speciale elektroden en programma's die in de hersenen geïmplanteerd konden worden en waarmee niet alleen kunstmatige ledematen of ogen, maar ook warmtebeeldcamera's, röntgencamera's, enzovoort, aangestuurd konden worden.

Een paar jaar geleden slaagden Nicolelis en zijn collega's erin het onmogelijke te doen: ze verenigden de hersenen van twee ratten die duizenden kilometers van elkaar verwijderd waren tot één geheel. Ze creëerden een soort lokaal netwerk en de dieren konden over een grote afstand informatie naar elkaar overbrengen.

Onlangs heeft de onderzoeksgroep van Nicolelis nieuwe modellen van collectieve neurale interfaces kunnen ontwikkelen. Eén model combineert de hersenen van meerdere apen tot één netwerk, terwijl het tweede model de creatie van een 'levende' computer van meerdere ratten mogelijk maakte.

Het eerste model bewees zijn functionaliteit nadat drie resusaapjes, waarvan de hersenen in één netwerk waren verbonden, de beweging van een virtuele hand op een beeldscherm konden aansturen. Elke aap bestuurde één van de bewegingsassen. Zevenhonderd elektroden die de hersenen van de drie dieren met elkaar verbonden, stelden hen niet alleen in staat om informatie over de locatie van de hand naar elkaar door te sturen, maar deze ook gezamenlijk aan te sturen.

De dieren hadden niet veel tijd nodig om te leren hoe ze de virtuele hand moesten besturen; drie apen deden het bijna net zo goed als één.

Een tweede model uit de onderzoeksgroep van Nicolelis liet zien dat levende organismen konden worden gecombineerd in een soort computer: vier ratten konden het weer voorspellen en eenvoudige rekenproblemen oplossen.

Volgens de onderzoekers zelf heeft hun werk bewezen dat het zenuwstelsel van meerdere levende organismen kan worden gecombineerd tot één systeem. Het diermodel laat zien dat meerdere individuen in staat zijn om complexere problemen op te lossen die vaak buiten het bereik van één individu liggen. Dit is duidelijk te zien in het voorbeeld van vier ratten, van wie de regenvoorspellingen nauwkeuriger waren. Bovendien konden de hersenen van de ratten dankzij de samenvoeging complexe problemen een orde van grootte sneller oplossen.

Nu ontwikkelt het team van Nicolelis, samen met andere neurofysiologen, een manier om experimenten met mensen uit te voeren. Door meerdere mensen in één netwerk te verbinden, kunnen verlamde of gehandicapte mensen 'leren' een prothese te gebruiken of weer te lopen, wat vanuit medisch oogpunt van groot belang is.