20.9.2019 | Svátek má Oleg


VĚDA: Total Recall zase o krok blíž

4.9.2019

Stimulací vybraných neuronů v mozcích dokázali vědci myším navodit přesvědčivou zrakovou iluzi. Pootevřeli tak nové možnosti pro manipulaci s lidskou myslí.

Ve vědecko-fantastické povídce Zapamatujeme si to za vás se slevou popsal americký spisovatel Philip K. Dick příběh Douglase Quaida, který jen náhodou zjistí, že má totálně „přepsanou“ paměť a ve skutečnosti je někým úplně jiným, než za koho se považoval. Dick napsal povídku v roce 1966 a její děj situoval do „nepříliš vzdálené budoucnosti“. Přesto jeho dystopická vize zatím stačila ožít jen ve filmu Total Recall.

Během půlstoletí, jež od vydání povídky uplynulo, vědci nezaháleli a do práce mozku se naučili zasahovat na nejrůznějších úrovních. Nedávno oznámily hned dva týmy počin, kterým jsme na cestu nastíněnou Philipem K. Dickem vykročili. Cílenou stimulací vybraných neuronů se podařilo navodit v zrakovém centru myší přesvědčivou halucinaci. Mozek spatřil to, co myší oko nevidělo, a mohl si to uložit do paměti jako falešnou vzpomínku.

Vědci z týmu vedeného Karlem Deisserothem z kalifornské Stanfordovy univerzity nejprve promítali myším buď svislé, nebo vodorovné čáry a zvířata vycvičili tak, aby po spatření svislých čar olizovala trubičku napáječky s vodou. Zároveň myším monitorovali aktivitu neuronů ve zrakovém centru a zjistili, že za identifikací obrazu svislých čar stojí aktivace asi dvaceti konkrétních neuronů.

Deisserothovy pokusné myši měly dědičnou informaci upravenou tak, aby se jim neurony aktivovaly nejen po příchodu nervového stimulu, ale také po ozáření světlem o určité vlnové délce. Myši, kterým vědci světelnými záblesky stimulovali ve zrakovém centru dvacítku neuronů zodpovědných za rozlišení svislých čar, začaly olizovat trubičku napáječky. To byl jasný důkaz, že se experiment zdařil.

Myší oko sice žádné svislé čáry nezaregistrovalo, ale podrážděním neuronů se tento obraz v mozku zvířat vytvořil jako přesvědčivá halucinace. Když vědci myším pro kontrolu osvítili neurony zodpovědné za identifikaci vodorovných čar, zvířata si napáječky nevšímala. Výsledky velmi podobného experimentu zveřejnili také vědci z týmu vedeného Rafaelem Yustem z newyorské Kolumbijské univerzity.

Stačí ovlivnit pár neuronů

V obou studiích vědci poprvé zvládli podchycení aktivity jednotlivých neuronů. Stejně tak se poprvé podařilo jednotlivé neurony nabudit umělým stimulem. Doposud vědci dokázali „číst“ jen aktivitu skupin neuronů a ani při stimulaci neuměli jednotlivé neurony zasáhnout. I hrubší metody stimulace mozku však už našly uplatnění v medicíně. Elektrody aktivující určitá mozková centra ulevují např. pacientům s Parkinsonovou chorobou od problémů při pohybu a nově se používají k potlačení duševních depresí.

Karla Deisserotha zaskočilo, jak malý počet neuronů stačí k navození přesvědčivého vjemu. Ovšem zrakové centrum pracuje při identifikaci obrazů velmi efektivně. V roce 2005 publikoval tým pod vedením Christofa Kocha z Allenova institutu pro výzkum mozku v americkém Seattlu studii, ve které se jednomu dobrovolníkovi aktivoval ve zrakovém centru jediný neuron pokaždé, když zahlédl tvář herečky Jennifer Anistonové.

K aktivaci neuronu může dojít i náhodou, a mozek je proto důkladně pojištěn, aby nebral vážně i aktivace neuronů vzniklé omylem. Stimuly putují ze zrakového centra do dalších částí mozku, kde projdou kontrolou a přetříděním. Přesto nám mozek někdy nabízí živé obrazy bez toho, že bychom je zaznamenali očima. Příkladem jsou sny přicházející ve spánku.

Člověku zatím vědci cílenou halucinaci nasadit do hlavy neumějí. Nejen proto, že lidský mozek je neskonale složitější než mozek laboratorních myší, ale chybějí i prostředky pro aktivaci neuronů. Člověku nelze upravit dědičnou informaci tak, aby se mu v mozku po osvícení aktivovaly jednotlivé neurony. Problematické by bylo i zavedení zdroje světla do nitra lebky, protože k tomu je zapotřebí poměrně složitý chirurgický zákrok.

Odborníci na etické problémy biomedicínského výzkumu přesto upozorňují na rizika, která by přineslo překonání technických obtíží a zvládnutí „výsadby“ myšlenek do lidského mozku.

Čtení myšlenek jako začátek

Doposud se většina experimentů soustředila na „čtení myšlenek“. Cílem tohoto výzkumu je „přečíst“ záměr člověka z aktivity neuronů v mozku a ten pak realizovat prostřednictvím nejrůznějších zařízení. Kompletně ochrnutý člověk tak může například myšlenkami přimět robotickou paži, aby mu podala pohárek s nápojem. Dokáže předat povel počítači a jeho prostřednictvím pak ovládat zařízení bytu, například žaluzie v okně, topení nebo televizi.

Při takovém uplatnění „četby myšlenek“ je přínos zjevný a „nahlížení do mozku“ se nepovažuje za příliš kontroverzní. Méně přívětivě ale etici nahlížejí na experimenty, při nichž se vědci snaží z aktivity řečových center vyčíst slova a věty, které si člověk pronáší sám pro sebe. Řada lidí není s to komunikovat s okolním světem dokonce ani pohybem očí, tudíž „četba“ toho, co si myslí, by je zbavila komunikační bariéry. Odborníci na etiku však upozorňují, že tento „odposlech“ myšlenek nesmí přerůst v invazi do soukromí pacientů.

Mnoha lidem by usnadnilo život vnášení informací do mozku. Obraz snímaný miniaturními kamerami připevněnými k hlavě by byl převeden do zrakového centra v mozku nevidomého člověka, kterému by takové zařízení aspoň částečně nahradilo zrak. Neméně lákavá je představa znalostí přenášených přímo do mozku a ukládaných do paměti. Kdo by se nechtěl naučit cizí řeč při jediném sezení, během kterého by „nasál“ do mozku předem připravený balíček slovní zásoby, gramatiky a idiomů...

Nicméně změna stavu mozku uměle dodanými informacemi nemusí být vždy jen příjemná. To se stává třeba pacientům, kterým voperované elektrody stimulující vybraná mozková centra zahánějí deprese. Někteří se těžko vyrovnávají s tím, že nejsou schopni smutku ani v situacích, kdy by to bylo naprosto přirozené, např. při úmrtí blízkého člověka.

Mozkové sítě

Velkou pozornost vzbudilo nedávné vystoupení podnikatele Elona Muska, který představil světu výsledky vývoje ve své firmě Neuralink. Americký vizionář při té příležitosti prezentoval i představy o budoucnosti ovlivňování funkcí mozku.

Vědci z Neuralinku vyvinuli systém tří tisíc elektrod, které pomocí speciálního neurochirurgického robota voperují do mozkové tkáně. Elektrody desetkrát tenčí než vlas zaznamenávají aktivitu monitorovaných neuronů. Experimenty se zatím omezují na laboratorní potkany a opice, už příští rok však chce Elon Musk voperovat systém elektrod do mozku ochrnutých dobrovolníků, aby mohli prostřednictvím myšlenek komunikovat s okolím a ovládat nejrůznější zařízení.

V časově delším horizontu se Musk netají plány na oboustrannou komunikaci mezi mozky a počítači. Informace by elektrodami proudily z mozku i do mozku a člověk by byl přes internet napojen na nejrůznější elektronické databáze, které by mohl využívat jako příruční knihovnu.

Už dnes pracují vědci na systémech, jež by prostřednictvím počítačů propojily mozky několika lidí. Zatím se daří přenášet z mozku do mozku pouze jednoduché informace typu „ano“ či „ne“. Jak ale ukázal experiment Karla Deisserotha a jeho spolupracovníků, nereálné není ani přenášení podstatně komplexnějších dat. Propojení lidských mozků do funkčních sítí by našlo bohaté uplatnění – třeba při práci týmů složených z expertů mnoha různých profesí, kteří někdy jen těžko hledají společnou řeč. Do výzkumu na tomto poli hodně investují armády. Ty chtějí propojením mozků svých vojáků zvýšit bojeschopnost jednotek.

Šance pro reklamu i propagandu

Pokud se vize Elona Muska a mnohých dalších uskuteční, ztratí rčení „do hlavy nám nikdo nevidí“ na významu a Dickova povídka o životě se zmanipulovanými vzpomínkami se přiblíží realitě. Zároveň vystoupí do popředí rizika útoků na mozky propojené s počítači. Hackeři nebudou jediní, koho budou „mozkové diverze“ lákat. I armády bude zajímat, co se odehrává v mozkových sítích nepřátelských jednotek. Neomezí se na tajný „odposlech“, ale v příhodném okamžiku budou usilovat o vyřazení nepřátelských sítí z činnosti nebo o jejich „kontaminaci“ dezinformacemi. Podobný „souboj mozků“ může propuknout i mezi vývojářskými týmy konkurenčních firem.

Systém, kdy budou lidé svými mozky přímo napojeni na internetové prostředí, slibuje převratné změny třeba i v marketingu. Šíření reklamy, politické propagandy či nejrůznějších „fake news“ se zjednoduší a zefektivní, protože nebude těžké zjistit odezvu na zásahy do myslí lidí. Boj o zákazníky či voliče se už nebude odehrávat ve sdělovacích prostředcích a na sociálních sítích, ale přímo v hlavách lidí.

Autor, profesor České zemědělské univerzity, působí ve Výzkumném ústavu živočišné výroby, biolog

LN, 31.8.2019








 Neviditelný pes
Toto je DENÍK: do sítě jde obvykle nejpozději do 8.00 hod. aktuálního dne. Pokud zaspím, opiji se, zešílím nebo se zastřelím, patřičně na to upozorním - neboť jen v takovém případě vyjde Pes jindy, eventuálně nikdy.
Šéfredaktor Ondřej Neff (nickname Aston), příspěvky laskavě posílejte na adresu redakce Jiřímu Wagnerovi, redaktorovi NP (nickname JAG). Rubriku Zvířetník vede Lika.