Das erste soziale Netzwerk von Gehirnen lässt drei Menschen Gedanken an die Köpfe der anderen übertragen

Die Fähigkeit, Gedanken direkt an das Gehirn einer anderen Person zu senden, ist Stoff für Science-Fiction. Zumindest war es früher so.

In den letzten Jahren haben Physiker und Neurowissenschaftler eine Fülle von Werkzeugen entwickelt, die bestimmte Arten von Gedanken wahrnehmen und Informationen darüber an andere Gehirne übertragen können. Das hat die Gehirn-zu-Gehirn-Kommunikation Wirklichkeit werden lassen.

Zu diesen Werkzeugen gehören Elektroenzephalogramme (EEGs), die die elektrische Aktivität im Gehirn aufzeichnen, und die transkranielle Magnetstimulation (TMS), die Informationen in das Gehirn übertragen kann.

Im Jahr 2015 verwendeten Andrea Stocco und seine Kollegen von der University of Washington in Seattle diese Ausrüstung, um zwei Menschen über eine Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle zu verbinden. Die Leute spielten dann ein Spiel vom Typ 20 Fragen.

Ein offensichtlicher nächster Schritt besteht darin, mehreren Personen die Teilnahme an einem solchen Gespräch zu ermöglichen, und heute gaben Stocco und seine Kollegen bekannt, dass sie dies mit einem weltweit ersten Gehirn-zu-Gehirn-Netzwerk erreicht haben. Das Netzwerk, das sie BrainNet nennen, ermöglicht es einer kleinen Gruppe, ein kollaboratives Tetris-ähnliches Spiel zu spielen. Unsere Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit zukünftiger Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen, die eine kooperative Problemlösung durch Menschen unter Verwendung eines „sozialen Netzwerks“ verbundener Gehirne ermöglichen, sagen sie.

Die Technologie hinter dem Netzwerk ist relativ einfach. EEGs messen die elektrische Aktivität des Gehirns. Sie bestehen aus einer Reihe von Elektroden, die am Schädel angebracht werden und die elektrische Aktivität im Gehirn aufnehmen können.

Eine Schlüsselidee ist, dass Menschen die Signale, die ihr Gehirn produziert, relativ einfach verändern können. Beispielsweise können Gehirnsignale leicht von externen Signalen mitgerissen werden. Wenn man also ein Licht mit 15 Hertz aufblitzen sieht, sendet das Gehirn ein starkes elektrisches Signal mit der gleichen Frequenz aus. Das Umschalten der Aufmerksamkeit auf ein Licht, das mit 17 Hz blinkt, ändert die Frequenz des Gehirnsignals auf eine Weise, die ein EEG relativ leicht erkennen kann.

TMS manipuliert die Gehirnaktivität, indem es elektrische Aktivität in bestimmten Gehirnbereichen induziert. Beispielsweise löst ein auf den Okzipitalkortex gerichteter magnetischer Impuls das Gefühl aus, einen Lichtblitz zu sehen, der als Phosphen bekannt ist.

Zusammen ermöglichen es diese Geräte, Signale direkt zum und vom Gehirn zu senden und zu empfangen. Aber niemand hat ein Netzwerk geschaffen, das Gruppenkommunikation ermöglicht. Bis jetzt.

Stocco und seine Kollegen haben ein Netzwerk geschaffen, das es drei Personen ermöglicht, Informationen direkt an ihr Gehirn zu senden und zu empfangen. Sie sagen, dass das Netzwerk leicht skalierbar und nur durch die Verfügbarkeit von EEG- und TMS-Geräten begrenzt ist.

Das Proof-of-Principle-Netzwerk verbindet drei Personen: zwei Sender und eine Person, die empfangen und senden kann, alle in getrennten Räumen und nicht in der Lage, konventionell zu kommunizieren. Die Gruppe muss gemeinsam ein Tetris-ähnliches Spiel lösen, bei dem ein fallender Block so gedreht werden muss, dass er in einen freien Platz am unteren Bildschirmrand passt.

Die beiden Sender, die EEGs tragen, können beide den gesamten Bildschirm sehen. Das Spiel ist so konzipiert, dass die Form des absteigenden Blocks entweder um 180 Grad gedreht oder nicht gedreht in die untere Reihe passt. Die Sender müssen entscheiden, welche und die Informationen an das dritte Mitglied der Gruppe senden.

Dazu variieren sie das Signal, das ihr Gehirn produziert. Wenn das EEG ein 15-Hz-Signal von ihrem Gehirn aufnimmt, bewegt es einen Cursor zur rechten Seite des Bildschirms. Wenn der Cursor die rechte Seite erreicht, sendet das Gerät ein Signal an den Empfänger, um den Block zu drehen.

Die Sender können ihre Gehirnsignale steuern, indem sie auf LEDs auf beiden Seiten des Bildschirms starren – eine blinkt mit 15 Hz und die andere mit 17 Hz.

Eine andere Aufgabe hat der Empfänger, der an ein EEG und ein TMS angeschlossen ist. Der Empfänger kann nur die obere Hälfte des Tetris-Bildschirms sehen und kann daher den Block sehen, aber nicht, wie er gedreht werden sollte. Der Empfänger empfängt jedoch Signale über das TMS von jedem Sender, die sagen, entweder rotieren oder nicht rotieren.

Die Signale bestehen aus einem einzelnen Phosphen, um anzuzeigen, dass der Block gedreht werden muss, oder aus keinem Lichtblitz, um anzuzeigen, dass er nicht gedreht werden sollte. Die Datenrate ist also niedrig – nur ein Bit pro Interaktion.

Nachdem er Daten von beiden Sendern erhalten hat, führt der Empfänger die Aktion aus. Aber entscheidend ist, dass das Spiel eine weitere Interaktionsrunde ermöglicht.

Die Sender können sehen, wie der Block herunterfällt, und so feststellen, ob der Empfänger den richtigen Anruf getätigt hat, und die nächste Vorgehensweise – entweder rotieren oder nicht – in einer weiteren Kommunikationsrunde übermitteln.

So können sich die Forscher vergnügen. In einigen der Versuche ändern sie absichtlich die Informationen eines Absenders, um zu sehen, ob der Empfänger entscheiden kann, ob er sie ignorieren soll. Das führt ein Fehlerelement ein, das sich oft in realen sozialen Situationen widerspiegelt.

Aber die Frage, die sie untersuchen, ist, ob Menschen herausfinden können, was zu tun ist, wenn die Datenraten so niedrig sind. Es stellt sich heraus, dass Menschen als soziale Tiere allein mit dem Gehirn-zu-Gehirn-Protokoll zwischen richtigen und falschen Informationen unterscheiden können.

Das ist eine interessante Arbeit, die den Weg für komplexere Netzwerke ebnet. Das Team sagt, dass die Informationen über ein maßgeschneidertes Netzwerk wandern, das zwischen drei Räumen in ihren Labors eingerichtet ist. Es gibt jedoch keinen Grund, warum das Netzwerk nicht auf das Internet ausgedehnt werden könnte, sodass Teilnehmer auf der ganzen Welt zusammenarbeiten können.

Ein Cloud-basierter Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellenserver könnte die Informationsübertragung zwischen einer beliebigen Gruppe von Geräten im Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellennetzwerk lenken und es global über das Internet betriebsfähig machen, wodurch Cloud-basierte Interaktionen zwischen Gehirnen auf globaler Ebene ermöglicht werden , sagen Stocco und seine Kollegen. Das Streben nach solchen Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstellen hat das Potenzial, nicht nur neue Grenzen in der menschlichen Kommunikation und Zusammenarbeit zu eröffnen, sondern uns auch ein tieferes Verständnis des menschlichen Gehirns zu vermitteln.

Faszinierendes Zeug!

Ref: arxiv.org/abs/1809.08632 : BrainNet: Eine Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle für mehrere Personen für die direkte Zusammenarbeit zwischen Gehirnen

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