Ultralyds-hjernecomputere: Kan de både læse og skrive i hjernen?

Hovedpointer

• Ultralyd kan "skrive" til hjernen: Transkraniel fokuseret ultralydsstimulation (tFUS) er en metode til ikke-invasiv neuromodulation, der kan påvirke nerveaktiviteten i både hjernebarken og dybere hjernestrukturer.

• Ultralyd kan også "læse" hjerneaktivitet: Funktionel ultralyds-billeddannelse (fUS) er en teknologi, der observerer ændringer i blodgennemstrømningen som et mål for neural aktivitet. Det diskuteres aktivt som en mulig aflæsningskanal i fremtidens ikke-invasive BCI-systemer.

• Påstanden "ultralyd kan kun gå én vej" er derfor forkert: Allerede eksisterende videnskabelige oversigtsartikler behandler både ultralydsbaseret hjernebilleddannelse, ultralydsbaseret hjernemodulation og EEG-baserede lukkede sløjfer, der kombinerer de to.

• Men "at kunne læse" er ikke det samme som "et modent BCI-aflæsningssystem": Dagens ikke-invasive BCI'er kæmper stadig med høje fejlprocenter. Derfor undersøger forskere, om man kan bruge tFUS til at stimulere opmærksomhedsrelaterede hjerneområder og dermed forbedre præstationen i visuelle BCI-systemer.

• Tovejs-systemer er eksperimentelt mulige: En milepæl blev nået, da forskere integrerede fokuseret ultralydsstimulation med maskinlæringsbaseret afkodning af hjernebølger. I et studie med 25 deltagere lykkedes det at skabe et tovejs-BCI, der både kunne indkode og afkode hjernebølger. Det er dog stadig at betragte som et forskningsresultat og ikke en produktionsklar teknologi.

En mere præcis formulering

• Hvis du siger, at mange nuværende ultralyds-BCI'er primært fokuserer på ikke-invasiv stimulation og neuromodulation, er det korrekt.
• Hvis du siger, at alle ultralyds-BCI'er kun kan sende signaler ind og slet ikke kan hente information ud, er det forkert.
• Den mest præcise vurdering er, at ikke-invasive tovejs-BCI'er stadig er umodne og et stykke fra ægte, højtydende realtidskommunikation mellem menneskehjerne og maskine.

Kort konklusion

Ultrasonisk teknologi rummer både en "læse"- og en "skrive"-vej: "Skrivning" sker via transkraniel ultralydsstimulation, mens "læsning" sker via funktionel ultralydsbilleddannelse eller i lukkede sløjfer kombineret med EEG. Men størstedelen af de nuværende ikke-invasive BCI-systemer er langt fra at være modne tovejssystemer. Vi befinder os i en fase, hvor envejsapplikationer dominerer, og hvor tovejs-lukkede sløjfer gradvist bliver valideret i forskningslaboratorier.