Miten ajatustenlukija lukee aivojen signaaleja ja mihin kohtaan aivoja se laitetaan?

12.11.2012

Kysymys: Minkälainen on 2000-luvun alkupuolella kehittelyyn laitettu ajatustenlukija, miten se lukee aivojen signaaleja ja mihin kohtaa aivoja se laitetaan? Sitä on kehitelty jo ympäri maailmaa, (ilmeisesti) Tampereella aika hyvin ja oli vuonna 2008 Iltasanomissakin juttua ajatusten luku teknologiasta. Vuonna 2008 sitä oli jo kehitelty aika pitkälle. Milloin tarkalleen se suunniteltiin niin, että kaikki ihmisen sanat ja mielikuvat ja melodiat ym. mitä ihminen miettii pystyttiin aivan tarkalleen kuvantamaan? Ja missä vaiheessa (tiedän, että jo ennen vuotta 2006 mutten tarkalleen) se oli jo TÄYSIN käyttökelpoinen ja kaikin puolin täydellinen? Netissä lukee vaan, että se kehiteltiin alun perin Japanissa ja suurin piirtein samaan aikaan Amerikassa ja kyseessä oli jonkin sortin prototyyppi, mutta erittäin luotettavien lähteideni mukaan se oli jo Suomessa ainakin vuonna 2005 ja kuten sanoin, täydellinen. Tuttavani nimittäin tietävät joitakin henkilöitä, jotka ovat enemmän tai vähemmän olleet kehittelemässä laitetta mutteivat kerro asiasta enempää. Ja eikös Tampereella ole keksitty jonkin sortin liiketunnistinkin joka voidaan laittaa ihmiseen? Ja laite jolla saadaan säädettyä ihmisellekkin euforiaa sekä (valitettavasti myös) kiputiloja? Toivottavasti kerrotte vastauksenne sähköpostiini, en haluaisi joutua odottamaan kovin montaa vuotta että pääsen asioista tieteestä kiinnostuneena ihmisenä perille ja jäädä jälkeen kehityksen valtavirrasta :) 

Professori Mikko Sams, Aalto-yliopisto, Lääketieteellisen tekniikan ja laskennallisen tieteen laitos BECSistä vastaa:

Ajatusten lukeminen aivoista erilaisten mittalaitteiden avulla on vielä aivan alkutaipaleella. Aivotoiminnan synnyttämien signaalien merkitystä voidaan tulkita muun muassa aivojen pinnalta mitattujen sähköisten signaalien, EEG:n, avulla. Tällaista tutkimusta olemme itsekin tehneet. Koehenkilöitä pyydettiin esimerkiksi ajattelemaan oikean käden liikuttamista, kun samalla mitattiin signaaleja aivojen motorisilta, liikettä ohjaavilta alueilta pään vasemmalta ja oikealta puolelta. Mitatun informaation pohjalta luotiin laskennallinen tietokonemalli, yleispätevä algoritmi, kyseisestä liikekäskystä. Mallin avulla käsky on mahdollista tämän jälkeen tunnistaa aivoista reaaliaikaisesti, poimia se muun aivotoiminnan joukosta. Haasteena on tunnistuksen tarkkuus, virheitä ei saisi käytännön sovelluksissa tapahtua.

Tavoitteena oli kehittää aivokäyttöliittymä, jonka avulla esimerkiksi täysin liikuntakyvyttömät potilaat voisivat ohjata laitteita ”ajatuksen voimalla”. Vaikka liittymä periaatteessa toimi, käytännössä kallon ulkopuolelta mitattu signaali oli liian epätarkka käytettäväksi tosimaailman sovelluksissa. Ilman aikapaineita tällaiset varsin yksinkertaiset aivokäyttöliittymät toimivat kyllä jo varsin hyvin. Liittymän käyttäjä pystyy esimerkiksi kirjoittamaan normaalia tekstiä, mutta kovin hitaasti.

Aivokäyttöliittymät toimisivat paljon luotettavammin, jos signaalit voitaisiin mitata suoraan aivoista. Tähän liittyy kuitenkin monia teknisiä, lääketieteellisiä ja eettisiä ongelmia. Aivoihin ei voida asettaa mitta-antureita ilman erittäin painavia syitä. Eläinkokeissa näin on kuitenkin tehty. Kun apinoilta mitattiin yksittäisten hermosolujen tuottamia aivosignaaleja lukuisten pienten elektrodien avulla suoraan apinoiden liikkeitä ohjaavilta aivokuoren alueilta, saatiin varsin tarkkoja tuloksia ja apina oppi ohjaamaan robottikättä varsin tarkasti suoraan aivotoimintansa avulla. On todennäköistä, että tulevaisuudessa myös aivojen pinnalta tehtävät mittaukset mahdollistavat paremmin toimivat aivokäyttöliittymät.

Toinen tapa tutkia aivosolujen viestintää on mitata siitä aiheutuvia heikkoja magneettikenttiä, mikä tehdään myös kallon läpi. Magnetoenkefalografia (MEG) mittaa tätä toimintaa ajallisesti millisekuntien ja paikallisesti millimetrien tarkkuudella eri puolilta päätä. Toiminnallinen magneettikuvaus (FMRI) taas antaa reaaliaikaista kuvaa aivojen energian käytöstä ja verenkierrosta ja myös se kertoo millimetrin tarkasti mitkä alueet ovat aktivoituneita. Aalto-yliopiston tutkijoilla on käytössä sekä EEG, MEG että magneettikuvauslaitteet omia tutkimuksiaan varten. Hyvin lupaavaa on mitata aivosignaaleja samanaikaisesti eri tavoin, esimerkiksi magneettikuvauksella ja EEG:llä.

Magneettikuvauksen avulla on mahdollista jo tunnistaa varsin suurella todennäköisyydellä esimerkiksi mikä sana tai yksinkertainen esine on mitattavan koehenkilön mielessä silloin kun tämä sana tai esine kuuluu rajattuun joukkoon. Kun esimerkiksi käsitteelle ”talo” on usean koehenkilön aivosignaalien avulla kehitetty tunnistealgoritmi, voidaan tämän algoritmin avulla varsin hyvin päätellä, jos joku uusi koehenkilö ajattelee samaa käsitettä. Itse yritämme parhaillaan vastaavalla tavalla ”dekoodata” aivoista tunnetiloja.

Vaikka menetelmät ovat koko ajan kehittymässä kovaa vauhtia, varsinaisesta ajatusten lukemisesta - että voitaisiin todella lukea mitä kukin mielessään miettii - ollaan vielä todella kaukana. En halua sanoa, ettei se ole koskaan mahdollista. Epäilen kuitenkin, että oman työurani aikana ei tulla sitä näkemään.