Era uma noite de trabalho na era Trump e eu estava na cama lendo um livro sobre o neoliberalismo. Ou, mais precisamente, tentando. A ambição declarada da autora para o capítulo em questão era tornar certas ideias tardias de Foucault acessíveis ao público em geral, mas ela pareceu por longos períodos perder de vista esse objetivo, forçando-me a examinar as mesmas três páginas repetidamente, na esperança de que algo como sentido pode se materializar. Depois de ter um breve ataque de pânico sobre todas as coisas que eu preciso ler apenas para começar a entender os contornos de tudo que eu não conheço, eu me acomodei em um pensamento ao longo das linhas de: não seria bom se eu poderia simplesmente injetar esse material em meu cérebro?
Portanto, o assunto das perguntas do Giz desta semana: a possibilidade de enviar informações direto para o crânio, hoje ou (mais provavelmente) no futuro. Há pessoas trabalhando nessa mesma questão, e você pode ler alguns de seus insights abaixo.
Professor assistente, Ciências psicológicas e do cérebro, UC Santa Bárbara
Podemos já implantamos uma neuroprótese sensorial para, por exemplo, devolver alguma forma de visão aos cegos, então por que não poderíamos carregar o conteúdo de uma enciclopédia inteira em nosso cérebro, ou implantar um dispositivo que instantaneamente nos transforma em mestres pianistas? Embora a solução prática possa não ser tão simples quanto conectar um drive USB em nosso cérebro, acho que a perspectiva de aumentar nossos sentidos e nosso intelecto com um dispositivo cerebral está certamente ao nosso alcance. No entanto, antes que isso seja possível, precisamos superar vários desafios.
Um obstáculo óbvio é a engenharia. Precisamos ser capazes de fabricar e implantar dispositivos biocompatíveis que possam interagir com o cérebro de forma segura e eficaz. Embora a tecnologia esteja avançando rapidamente, as tecnologias implantáveis atuais são frequentemente limitadas a um pequeno número de eletrodos que são ordens de magnitude maiores do que os neurônios que eles estão tentando atingir. Podemos precisar de dispositivos menores e mais flexíveis que podem ser implantados profundamente no cérebro e interagir com subpopulações específicas de neurônios que regulam diferentes comportamentos e memórias.
No entanto, o maior desafio que vejo é que nossa compreensão do cérebro simplesmente não é bom o suficiente para viabilizar o upload do cérebro. Precisamos entender melhor como as informações são armazenadas e acessadas no cérebro. Por exemplo, não há uma única área do cérebro que armazene suas habilidades de piano ou espanhol. Pelo que entendemos, as memórias implícitas (como as memórias motoras necessárias para tocar piano no nível de mestre) exigem um esforço concentrado de várias áreas do cérebro, como os gânglios da base e o cerebelo. Outras informações, como memórias semânticas (por exemplo, fatos e informações gerais) dependem de uma interação entre o hipocampo, a amígdala e o neocórtex em geral. Portanto, pode simplesmente não haver um único lugar em seu cérebro onde você possa conectar o stick USB.
Em última análise, a solução pode ter que ser mais criativa do que um chip implantável. Uma alternativa pode ser encontrar maneiras de ajudar o cérebro a aprender ou lembrar de coisas. A estimulação cerebral profunda (DBS) já está fazendo uso desse princípio para melhorar distúrbios relacionados à memória, como ansiedade e demência. Então, talvez você ainda tenha que praticar piano um pouco, mas em vez de gastar as 1.000 horas que leva para se tornar um pianista de concerto, você terminaria em algumas horas.
Último mas não menos importante, existem considerações éticas e filosóficas que acompanham essa tecnologia. Quem teria acesso a ele? Como poderia ser abusado? Mesmo se pudéssemos, se deveríamos, permanece uma questão em aberto.
“Embora a solução prática possa não ser tão simples quanto conectar um drive USB em nosso cérebro, acho que a perspectiva de aumentar nossos sentidos e nossos intelecto com um dispositivo cerebral está certamente ao nosso alcance. ”
Professor de Ciência da Computação e Engenharia e Engenharia Elétrica e codiretor do Centro de Neurotecnologia da Universidade de Washington, Seattle
Já estamos nos dias “Kitty Hawk” do envio informações diretamente no cérebro humano. Por exemplo, em colaboração com neurocientistas cognitivos, meu laboratório mostrou que informações rudimentares de um ou mais cérebros humanos podem ser transmitidas diretamente para outro cérebro usando interfaces cérebro a cérebro e“ BrainNets . ” Também mostramos que as informações de um videogame simples de realidade virtual podem ser enviadas diretamente para o cérebro humano usando magnético não invasivo estimulação cerebral, permitindo que um jogador jogue com sucesso sem feedback visual. Finalmente, em colaboração com neurocirurgiões, mostramos que a estimulação elétrica da superfície do cérebro humano sobre o córtex somatossensorial pode ser usada para enviar informações sobre o toque, permitindo que um humano ajuste a postura das mãos de acordo com essas informações.
Esses primeiros resultados em meu laboratório e em muitos outros no campo da engenharia neural indicam que o cérebro humano, com sua notável capacidade de adaptação, pode fazer uso de novas formas de informação entregues diretamente a diferentes regiões do cérebro. Extrapolando para o futuro, o upload de informações mais complexas em um cérebro exigirá avanços em pelo menos três áreas: (1) neurociência, especificamente, uma compreensão mais profunda de como a informação abstrata é processada e armazenada no cérebro, (2) neurotecnologia, especialmente mais métodos precisos, menos invasivos e de maior escala de registro cerebral e estimulação cerebral e (3) inteligência artificial para computar os padrões de estimulação apropriados que permitem o upload das informações.
Para enfrentar esse desafio, propusemos recentemente o conceito de um coprocessador cerebral , um novo tipo da interface cérebro-computador que processa informações junto com o cérebro e atua como um”assistente do cérebro”. Co-processadores cerebrais utilizam redes neurais artificiais para traduzir de forma adaptativa informações externas, por exemplo, de sensores ou Internet, no contexto da atividade cerebral contínua para padrões de estimulação apropriados, permitindo que o cérebro analise e, potencialmente, armazene essas informações para uso futuro. Esses coprocessadores podem, eventualmente, permitir o upload direto de informações complexas para o cérebro e, se projetados e implantados dentro de uma estrutura eticamente responsável, têm o potencial de transformar uma série de campos da atividade humana, da educação e comunicação à reabilitação e tratamento de neuropsiquiatria condições.
“Também mostramos que as informações de um videogame simples de realidade virtual podem ser enviadas diretamente para o cérebro humano usando estimulação cerebral magnética não invasiva, permitindo ao jogador jogar com sucesso sem feedback visual. ”
Professor associado e codiretor da Brain Initiative da UC Santa Barbara
Com a tecnologia de hoje, já deve ser possível fazer upload de pequenas quantidades de informações. Por pequeno, quero dizer 1 bit ou mais. (Dependendo de quão inclusivos somos com a questão, talvez já o tenhamos feito.) No entanto, qualquer coisa complexa é muito mais difícil. Carregar conhecimento em uma nova linguagem ou uma memória detalhada-isso não será possível tão cedo, por duas razões: (1) nossas tecnologias para manipular circuitos neurais são muito rudimentares e (2) nossa compreensão do que manipular e como é muito primitivo.
No entanto, pode ser possível no futuro. Fornecido um milhão de anos de desenvolvimento tecnológico (provavelmente não demoraria tanto, mas para fins de argumentação), deveria ser factível. Dizer que é absolutamente impossível implica que há algo que não pode ser medido e manipulado no cérebro que é essencial para aprender uma língua ou armazenar uma memória, e que não é uma posição defensável. Existem limites na física fundamental, mas duvido que eles nos impediriam de alcançar o sucesso nesta tarefa. O cérebro pode aprender e usa processos fisicamente possíveis. Podemos manipular muitos dos processos envolvidos na mudança dos circuitos cerebrais. É simplesmente desafiador fazer isso precisamente com as ferramentas rudimentares que temos hoje. Além disso, mesmo se pudéssemos, não sabemos exatamente como manipulá-los para obter o resultado desejado. Mas esses são problemas solucionáveis.
Meu laboratório se concentra em entender os circuitos neurais e desenvolver ferramentas melhores para medi-los e manipulá-los. Há um enorme potencial para avanços futuros, mas não enviaremos informações complexas para o cérebro muito em breve. Isso é bom. É a segurança no trabalho para os dois lados do meu trabalho: pesquisa e ensino.
Deixe-me aproveitar esta oportunidade para focar a atenção em algo que está mais próximo do que o público em geral pode pensar. Aposto que, em nossas vidas, a neurotecnologia fornecerá estratégias radicalmente aprimoradas para o tratamento de doenças como depressão, ansiedade e comportamentos compulsivos. Não novas pílulas, mas novas interfaces neurais. Os neurocientistas fizeram grandes avanços na compreensão desse circuito, e nossas ferramentas mais recentes são tecnicamente capazes de manipular especificamente esses circuitos. As ferramentas são muito rudimentares para informações complexas, mas podem fazer o trabalho com esse circuito e melhorar a vida das pessoas. A tecnologia de interface cérebro-máquina para dispositivos protéticos também está progredindo. No entanto, não prevejo o envio de informações úteis e complexas para o meu cérebro tão cedo. Terei que continuar aprendendo à moda antiga.
“Podemos manipular muitos dos processos envolvidos na mudança dos circuitos cerebrais. É simplesmente desafiador fazer isso precisamente com as ferramentas rudimentares que temos hoje. ”
Reitor associado e professor da Escola para o Futuro da Inovação na Sociedade da Arizona State University
Este é um tropo clássico da ficção científica: injetar coisas diretamente no cérebro, para que possamos de repente conhece uma vasta gama de materiais ou possui uma vasta gama de habilidades. É um conceito muito atraente e, claro, é o que está impulsionando empresas como a Neuralink de Elon Musk, que estão lidando com interfaces cérebro-máquina muito avançadas. Mas há problemas muito grandes aqui.
Para começar: sim, vamos ser capazes de fazer isso, em um nível muito, muito bruto. Já temos a capacidade de alterar os sinais elétricos em grupos de neurônios-o que significa que podemos fazer coisas muito rudes, como injetar imagens na cabeça de alguém. Mas isso não chega perto de um novo conjunto de habilidades ou base de conhecimento.
No que diz respeito ao material de ficção científica-ou seja, enviar instantaneamente um curso de 15 semanas-isso é quase impossível, por uma série de razões. Em primeiro lugar, o cérebro não é como um computador e não podemos programá-lo como um. Imagine o seguinte: você pega o chip em seu smartphone e pergunta a um designer de chip se ele poderia reprogramá-lo sem usar nenhum dos materiais padrão-em outras palavras, em vez de escrever aplicativos, eles pegariam uma broca superfina e perfurariam e insira eletrodos e reprograme dessa forma. O designer do chip riria da sua cara e diria que não há jeito na Terra-é muito complexo. No entanto, o chip do seu telefone é infinitamente mais simples do que o seu cérebro. Se é ridículo para o chip em seu telefone, como diabos vamos ser capazes de fazer isso em nossos cérebros?
O cérebro é orgânico-não evoluiu para ter coisas facilmente escritas nele , exceto através de nossos sentidos. Teríamos que de alguma forma construir um sistema secundário nele, e cada neurônio e cada sinapse exigiria sua própria conexão. A única maneira de fazer isso seria realmente desenvolver esse sistema secundário desde o nascimento. O que, sim, talvez possamos fazer em um futuro distante. Mas mesmo se pudéssemos, isso só lida com as coisas elétricas-não leva em consideração os sistemas bioquímicos que também determinam como nossas memórias funcionam.
E mesmo se pudéssemos fazer isso, quase certamente não deveríamos’t. Nossos cérebros evoluíram para ser incrivelmente eficientes-usamos cada grama de massa cinzenta para fazer coisas, o que significa que, se mexermos em alguma parte de nosso cérebro, provavelmente iremos interferir em nossas identidades. Como nossos cérebros são tão complexos, enviar material para eles provavelmente deslocaria algo que define quem você é-você acabaria sendo uma pessoa diferente. Portanto, apesar dos benefícios potenciais-seria ótimo, por exemplo, saber que seu cirurgião carregou as técnicas mais recentes em seu cérebro-acho que os riscos são muito mais significativos.
“Já temos o capacidade de mudar os sinais elétricos em grupos de neurônios-o que significa que podemos fazer coisas muito rudes, como injetar imagens na cabeça de alguém. Mas isso não se aproxima de um novo conjunto de habilidades ou base de conhecimento. ”
Professor Emérito de Engenharia na Coventry and Reading University, descrito em outro lugar como’O primeiro híbrido humano-robô do mundo’
Já carregamos informações no cérebro-por meio da rota sensorial normal. Já, em estudos de pesquisa, podemos transmitir sinais diretamente para o cérebro, seja para fins de comunicação ou para controle motor-por meio de uma porta como Braingate. Quanto a baixar coisas como memórias (que você não teve) para o cérebro, não vejo nenhuma razão para que isso não seja possível no futuro, mas para fazer isso precisamos aprender muito mais sobre como as memórias são armazenados e o processo de recall.
Professor pesquisador associado de Engenharia Biomédica e diretor do Laboratório de Interface e Modelagem Neural da University of Southern California
Se definirmos”carregar informações em meu cérebro”como usar tecnologia de interface cérebro-máquina para escrever informações diretamente no cérebro com alta velocidade e conveniência, tornando as formas tradicionais de aprendizagem desnecessárias-como em Matrix-minha resposta seria: é complicado.
Primeiro, acho que isso é definitivamente algo teoricamente possível. O entendimento comum na comunidade científica é que as informações são armazenadas no cérebro na forma de pesos sinápticos e/ou atividades neurais, e que estes podem ser alterados externamente de muitas maneiras diferentes, incluindo via interface cérebro-máquina. Se eles forem alterados da maneira certa, as informações serão carregadas no cérebro.
Dito isso, ainda será extremamente difícil. Neurociência básica, tecnologia de interface e modelos computacionais muito melhores são necessários para que isso aconteça. Ainda estamos muito longe de poder fazer isso. A maioria das interfaces cérebro-máquina atuais ou próteses corticais têm como objetivo restaurar funções de memória prejudicadas, ao invés de melhorá-las. Alguns casos de aprimoramento da memória, incluindo meu próprio estudo, foram conduzidos com paradigmas experimentais muito específicos e formas muito específicas de informação/memória. O upload de informações do tipo Matrix não acontecerá em um futuro próximo.
E mesmo quando a tecnologia estiver madura o suficiente para permitir que isso aconteça, não tenho certeza se será necessário, uma vez que o armazenamento de informações é não é mais o gargalo da inteligência humana. Com a Internet e os motores de busca, as pessoas agora podem acessar facilmente quantidades quase ilimitadas de informações. Ter mais informações carregadas para o cérebro provavelmente não será uma prioridade para melhorar a inteligência humana. Em vez disso, a capacidade de integrar informações e fazer julgamentos melhores parece ser muito mais importante. No entanto, como o cérebro humano pode atingir essa capacidade ainda é desconhecido.
“Ter mais informações carregadas para o cérebro provavelmente não será uma prioridade para melhorar a inteligência humana. Em vez disso, a capacidade de integrar informações e fazer julgamentos melhores parece ser muito mais importante. ”
Professor Assistente, Engenharia Elétrica e Ciências da Computação, UC Berkeley
Depende da complexidade da informação. Podemos (hoje) ter pessoas alucinando sons, realizando movimentos motores involuntariamente, interrompendo convulsões ou alterando a experiência emocional por meio de estimulação direta em áreas específicas do córtex. Não é inconcebível que um dia possamos “carregar” informações mais complexas como uma nova habilidade ou deletar um episódio traumático da memória. Isso poderia muito claramente ser usado pelos motivos errados (como a edição de genes), e há uma necessidade clara de enfatizar a neuroética, no mesmo grau em que estamos nos concentrando no avanço da ciência e da engenharia do cérebro humano.
Teoria Fellow, Janelia Research Campus, Howard Hughes Medical Institute, cuja pesquisa incluiu a estabilização de interfaces cérebro-computador, entre outras coisas
A resposta curta é sim. Na verdade, se você está disposto a aceitar uma definição um tanto limitada de “informação”, ela já foi demonstrada em humanos. Estudos recentes têm usado a microestimulação intracortical (ICMS) para estimular o cérebro diretamente. Os participantes desses estudos percebem a estimulação como sensações de pressão, vibração, formigamento ou toque de diferentes partes do corpo. Claro, não há nada sendo feito em seus corpos físicos-essas sensações são inteiramente “gravadas” no cérebro pelo ICMS. Uma equipe da Universidade de Pittsburgh usou recentemente essa tecnologia para transmitir informações de sensores em um braço protético diretamente para o cérebro de alguém que o controla.
Embora isso seja empolgante, a resposta mais completa é que temos um longo caminho a percorrer antes de podermos carregar o que normalmente pensamos como “informação”, conhecimento de diferentes áreas temáticas ou fatos, diretamente na memória de uma pessoa. Para usar uma analogia com computadores, para carregar informações em um computador, você precisa saber pelo menos o código binário que os computadores usam para representar informações e ter um meio de definir os bits individuais em um disco rígido usado para armazenar essas informações. Na neurociência, temos uma noção de quais áreas amplas do cérebro processam certos tipos de informação, mas nosso conhecimento sobre o código para representar a informação e como esse código é armazenado de forma persistente no cérebro-coisas que descerão ao nível do indivíduo neurônios e como eles estão conectados-é muito limitado. E embora o ICMS possa ativar neurônios no cérebro, é um método rudimentar de fazer isso-estimulando um grande número de neurônios de uma vez. Precisaremos de métodos de ativação de neurônios individuais de forma controlada para escrever informações detalhadas no cérebro.
Além disso, antes de começarmos a carregar informações em nossos cérebros, precisaremos considerar as questões éticas que venha com essa habilidade. Em que circunstâncias devemos fazer isso, e como será essa interface com o livre arbítrio? Se as informações puderem ser carregadas, provavelmente poderemos fazer o download também. Quem terá acesso a essas informações, e uma vez que essas tecnologias provavelmente serão caras, como podemos garantir que os ricos não ganhem uma vantagem cognitiva injusta sobre aqueles com menos recursos?
Com tudo isso dito, o campo da neurociência está progredindo rapidamente. Uma tecnologia recente chamada optogenética usa luz para ativar neurônios, e os pesquisadores estão desenvolvendo métodos para direcionar a luz para neurônios individuais. Com muito trabalho adicional, tecnologias como essa podem um dia fornecer ferramentas para transmitir informações mais detalhadas diretamente para o cérebro humano. Nosso conhecimento de como a informação é representada e armazenada no cérebro certamente avançará também, e o reconhecimento das questões éticas que vêm com as tecnologias de interface com o cérebro já começou.
Portanto, embora estejamos certamente muitos anos, provavelmente décadas, longe de sistemas que poderiam ser usados rotineiramente para enviar informações ao nosso cérebro, parece provável que um dia isso seja possível.
“Se as informações puderem ser carregadas, provavelmente poderemos fazer o download também. Quem terá acesso a essas informações? ”
Professor, Ciência da Computação e Engenharia da Universidade de Washington, cuja pesquisa tem aplicações nos domínios das interfaces homem-computador, entre outras coisas
Experimentos já estão em andamento para fornecer dados sensoriais via estimulação elétrica direta da superfície do cérebro. Além da estimulação elétrica direta por eletrodos implantados (fios inseridos no cérebro!), A estimulação magnética transcraniana (TMS) usa um forte campo magnético para estimular o cérebro de fora-nenhuma cirurgia é necessária. Minha aposta é que será possível fornecer certas formas de entrada sensorial diretamente ao cérebro. Por exemplo, uma prótese de mão ou pé pode ser capaz de gerar alguma sensação de toque, ou a percepção de um som de alerta sonoro pode ser gerada. Talvez a fala interpretável possa ser gerada diretamente no cérebro. Dito isso, acho muito mais difícil imaginar que alguém possa gerar com sucesso no cérebro entradas cognitivas de nível superior no cérebro, como palavras ou pensamentos, ou mesmo informações visuais sofisticadas no nível de texto legível.
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