Le macchine possono controllare il nostro cervello?
Il post Can Machines Control Our Brains? è apparso per la prima volta su Quanta Magazine
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Il toro furioso bloccò le gambe a metà carica. Scavando gli zoccoli nel terreno, la bestia si fermò appena prima di incornare l'uomo. Non un matador, l'uomo nell'arena in piedi faccia a faccia con il toro ansimante era il neuroscienziato spagnolo José Manuel Rodriguez Delgado, in una dimostrazione pubblica sfidante nel 1963 su come un comportamento violento potesse essere represso da un cervello radiocomandato impiantare. Delgado aveva premuto un interruttore su un radiotrasmettitore portatile per energizzare gli elettrodi impiantati nel cervello del toro. Gli impianti cerebrali telecomandati, sosteneva Delgado, potrebbero sopprimere il comportamento deviante per ottenere una " società psicocivile ".
Non sorprende che la prospettiva di manipolare la mente umana con impianti cerebrali e raggi radio abbia acceso le paure del pubblico che hanno ridotto questa linea di ricerca per decenni. Ma ora c'è una rinascita che utilizza una tecnologia ancora più avanzata. Fasci laser , ultrasuoni , impulsi elettromagnetici , lieve stimolazione a corrente alternata e continua e altri metodi ora consentono l'accesso e la manipolazione dell'attività elettrica nel cervello con molta più raffinatezza rispetto agli elettrodi aghiformi che Delgado ha pugnalato nel cervello.
I miliardari Elon Musk di Tesla e Mark Zuckerberg di Facebook stanno guidando la carica, investendo milioni di dollari nello sviluppo della tecnologia dell'interfaccia cervello-computer (BCI). Musk afferma di voler fornire uno "strato di superintelligenza" nel cervello umano per proteggerci dall'intelligenza artificiale, e Zuckerberg vorrebbe che gli utenti caricassero i loro pensieri ed emozioni su Internet senza il fastidio di digitare. Ma realtà e finzione sono facilmente sfumate in queste deliberazioni. Come funziona effettivamente questa tecnologia e di cosa è capace?
Già nel 1964, la tecnologia di Delgado poteva indurre una quantità sorprendente di controllo nel cervello umano. Semplicemente energizzando gli elettrodi impiantati, potrebbe sedare una furiosa tempesta cerebrale a metà di un attacco, o sopprimere malattie mentali in un istante, ma potrebbe anche comandare agli arti di una persona di muoversi, sopraffare una persona con estasi sessuale o farli precipitare in una profonda disperazione suicida . Non c'è da stupirsi che le persone si innervosiscano per questa tecnologia.
Anche di recente, neuroscienziati ampiamente rispettati hanno lanciato l'allarme. Un editoriale di avvertimento, pubblicato nel 2017 su Nature , si apre con una scena che avrebbe potuto essere trovata in un episodio di Black Mirror, uno spettacolo le cui trame spesso sono incentrate sulla tecnologia del controllo mentale. I neuroscienziati descrivono uno scenario in cui un impianto cerebrale che consente a un uomo paralizzato di controllare un braccio protesico va improvvisamente in tilt perché l'uomo si sente frustrato e attacca un assistente con i suoi artigli d'acciaio.
Trovo ridicolo questo scenario di Frankenstein . Gli elettrodi posizionati nella corteccia motoria per attivare il movimento dell'arto protesico non accedono alle emozioni. Inoltre, qualunque cosa tu possa leggere in articoli sensazionali, i neuroscienziati non capiscono ancora come i pensieri, le emozioni e le intenzioni siano codificati nello schema degli impulsi neurali che sfrecciano attraverso i circuiti neurali: gli ostacoli biologici dell'hacking mentale sono molto più grandi delle sfide tecnologiche.
I dispositivi BCI di oggi funzionano analizzando i dati, più o meno allo stesso modo in cui Amazon cerca di prevedere quale libro potresti volere dopo. I computer che monitorano i flussi di attività elettrica, rilevati da un impianto cerebrale o da un cappuccio di elettrodo rimovibile, imparano a riconoscere come cambia lo schema del traffico quando una persona fa un movimento dell'arto previsto.
Ad esempio, le oscillazioni in corso dell'attività elettrica che attraversano la corteccia cerebrale, note come onde cerebrali, vengono improvvisamente soppresse quando una persona muove un arto o addirittura pensa di muoverlo. Questo fenomeno riflette un brusco cambiamento nella comunicazione tra migliaia di neuroni, come il silenzio improvviso in un ristorante dopo che un cameriere fa cadere un bicchiere: non puoi capire le conversazioni tra i singoli commensali, ma il silenzio collettivo è un segnale chiaro. Gli scienziati possono utilizzare l'interruzione del traffico elettrico nella corteccia cerebrale per attivare un computer per attivare un motore in un braccio protesico o per fare clic con un mouse virtuale sullo schermo di un computer. Ma anche quando è possibile attingere a un singolo neurone con microelettrodi, i neuroscienziati non possono decodificare il suo innesco neuronale come se fosse così tanto codice di computer; devono utilizzare l'apprendimento automatico per riconoscere i modelli nell'attività elettrica del neurone che sono correlati a una risposta comportamentale. Tali BCI funzionano per correlazione, in modo molto simile al modo in cui premiamo la frizione in un'auto ascoltando il suono del motore.
E proprio come i conducenti di auto da corsa cambiano marcia con precisione, questo approccio correlativo all'interfaccia uomo e macchina può essere molto efficace. I dispositivi protesici che abbinano l'attività elettrica del cervello con la funzione sensomotoria possono cambiare la vita, ripristinando alcune funzioni perse e indipendenza alle persone che sono paralizzate o che subiscono altre perdite neurologiche.
Ma c'è molto di più della tecnologia fantasiosa al lavoro nei dispositivi BCI: il cervello stesso gioca un ruolo enorme. Attraverso un prolungato processo di tentativi ed errori, il cervello viene in qualche modo ricompensato vedendo verificarsi la risposta prevista e nel tempo impara a generare il segnale elettrico che sa che il computer riconoscerà. Tutto questo avviene al di sotto del livello di coscienza, ei neuroscienziati non sanno davvero come lo fa il cervello. È molto lontano dalle paure e dalle promesse sensazionali che accompagnano lo spettro del controllo mentale.
Per amor di discussione, tuttavia, immaginiamo di imparare come le informazioni sono codificate in schemi di attivazione neuronale. Quindi, in vero stile Black Mirror , diciamo di voler inserire un pensiero estraneo tramite impianto cerebrale. Dobbiamo ancora superare molti ostacoli, secondo il neuroscienziato Timothy Buschman , che sta attivamente perseguendo la ricerca utilizzando la registrazione e la stimolazione del cervello . "Saprò quale regione del cervello prendere di mira, ma non c'è modo di sapere quale neurone", mi ha detto nel suo laboratorio alla Princeton University. "Anche se potessi prendere di mira lo stesso neurone in ogni individuo, ciò che quel neurone fa sarà diverso nel cervello dei diversi individui".
Non importa quanto potere industriale uno come Musk apporti al problema, Buschman ha spiegato matematicamente che la biologia, non la tecnologia, è il vero collo di bottiglia. Anche se semplifichiamo eccessivamente la codifica neurale assegnando a un neurone di essere "acceso" o "spento", in una rete di soli 300 neuroni abbiamo ancora 2 300 stati possibili, più di tutti gli atomi dell'universo conosciuto. "È un numero impossibile di stati", ha detto Buschman.
Rifletti per un minuto sul fatto che il cervello umano abbia circa 85 miliardi di neuroni.
Ma che dire dei piani di Zuckerberg di utenti che caricano pensieri ed emozioni? Dopotutto, leggere le informazioni dal cervello è più fattibile che scaricarle. In effetti, Marcel Just ei suoi colleghi della Carnegie Mellon University stanno ora usando la risonanza magnetica per rivelare i pensieri privati di una persona, nel tentativo di capire come il cervello elabora, immagazzina e richiama le informazioni. Possono dire a quale numero sta pensando una persona, quale emozione potrebbe provare o se stanno avendo pensieri di suicidio . Questo mentalismo cervello-macchina funziona chiedendo alle persone di avere un pensiero specifico o un'esperienza cognitiva più e più volte mentre si trovano all'interno di una macchina fMRI. Poiché la cognizione e le emozioni attivano serie specifiche di reti in tutto il cervello, l'apprendimento automatico può alla fine identificare quali costellazioni di modelli di attività cerebrale sono correlate a pensieri o emozioni specifici. Sorprendentemente, i modelli di attività del cervello che rivelano pensieri privati sono universali, indipendentemente dalla lingua madre di una persona .
Una scoperta sorprendente di questa ricerca è che il cervello non memorizza le informazioni nel modo in cui potremmo pensare, come elementi discreti classificati logicamente in un database. Invece, le informazioni sono codificate come concetti integrati che racchiudono tutte le sensazioni, emozioni, esperienze rilevanti e significati associati a un oggetto. Le parole "spaghetti" e "mela" sono logicamente simili in quanto alimenti, ma ognuna ha una sensazione diversa che attiva una costellazione unica di regioni del cervello. Questo spiega come Just può usare il metodo molto lento della fMRI, che impiega molti minuti per acquisire immagini del cervello, per determinare quale frase sta leggendo una persona. Il cervello non decodifica e memorizza le informazioni scritte parola per parola, come fa Google Translate: codifica il significato della frase nella sua interezza.
Questa lettura della mente tecnologica potrebbe sembrare spaventosa. "Niente è più privato di un pensiero", ha detto Just. Ma tali paure semplicemente non sono fondate sui fatti. Simile alla BCI utilizzata per azionare un dispositivo protesico, questa lettura della mente richiede un'intensa cooperazione e impegno da parte del partecipante. Le persone possono sconfiggerlo facilmente, ha spiegato il collega di Just, Vladimir Cherkassky. “Abbiamo bisogno che la persona pensi a una mela sei volte. Quindi tutto ciò che devono fare è pensare a una mela rossa la prima volta, a una mela verde la volta successiva, magari un computer Macintosh, e il gioco è fatto. "
I critici citano spesso preoccupazioni etiche con BCI: perdita di privacy, identità, agenzia e consenso. Si preoccupano degli abusi per migliorare le prestazioni o la distruzione del libero arbitrio e sollevano preoccupazioni per le disparità all'interno della società che riducono l'accesso alla tecnologia. E, sì, come con qualsiasi tecnologia, è possibile che i cattivi attori possano usarla per causare danni intenzionali. Questi sono tutti aspetti positivi, che meritano di essere presi in considerazione man mano che la tecnologia migliora. Ma vale anche la pena ricordare che già affrontiamo e accettiamo tali preoccupazioni da altri progressi biomedici, come il sequenziamento del DNA, l'anestesia e la neurochirurgia.
Per me, il danno che BCI potrebbe fare un giorno è controbilanciato dal bene che sta già facendo. Gli attuali metodi di trattamento dei disturbi neurologici e psicologici con sostanze chimiche o interventi chirurgici sono tristemente inadeguati. L'interfacciamento con il cervello attraverso l'applicazione precisa dell'elettricità e la diagnosi dei disturbi monitorando l'attività elettrica del cervello mostra grandi promesse. Quando Nathan Copeland ha stretto la mano del presidente Obama con un braccio robotico controllato da elettrodi impiantati nella sua corteccia motoria, ha anche sentito la stretta di una stretta di mano attraverso sensori nelle dita protesiche che stimolavano gli elettrodi nella sua corteccia sensoriale. BCI può anche ripristinare la vista e l'udito, generare un linguaggio sintetico e aiutare a trattare disturbi come il disturbo ossessivo-compulsivo , la dipendenza e il morbo di Parkinson.
È naturale temere ciò che non capiamo. Per la maggior parte di noi, la paura del controllo mentale è un'astrazione, ma Copeland ha affrontato la realtà di permettere agli scienziati di aprire il suo cranio e impiantare elettrodi nel suo cervello. Quando l'ho incontrato nel 2018, gli impianti cerebrali di Copeland erano stati rimossi, perché gli elettrodi hanno una durata limitata. "Ripensandoci", disse, "lo rifarei tutte le volte che me lo permettevano".
Questa è la traduzione automatica di un articolo pubblicato su Quanta Magazine all’URL https://www.quantamagazine.org/how-brain-computer-interface-technology-is-different-from-mind-control-20210517/ in data Mon, 17 May 2021 17:36:59 +0000.