Toveis hjerne-maskin-grensesnitt: Er ultralydteknologien der ennå?

Påstanden din er bare delvis riktig. Ikke-invasive ultralydbaserte hjerne-maskin-grensesnitt (BCI) handler ikke bare om «å sende ultralydbølger inn i kraniet». Det finnes også en retning som bruker funksjonell ultralydavbildning (fUS) for å lese hjerneaktivitet. Men hvis vi stiller kravet om en «stabil, sanntids, høybåndbreddes toveis interaksjon som kan brukes over lang tid», så er dagens ikke-invasive, toveis BCI fortsatt i en tidlig forskningsfase, og man kan ikke kalle det et modent, fullverdig system.

Nøkkelpunktene

• Ultralyd kan «skrive» til hjernen: Transkraniell ultralydstimulering, eller transkraniell fokusert ultralyd (tFUS), fungerer som en ikke-invasiv nevromoduleringsteknikk. Den kan påvirke nerveaktiviteten i både hjernebarken og dypere områder med høy presisjon.

• Ultralyd kan også «lese» hjerneaktivitet: Med funksjonell ultralydavbildning kan man observere hjerneaktivitet, og dette blir diskutert som en potensiell avlesningskanal for ikke-invasive BCI-er.

• Så det er feil at «ultralyd bare kan sende signaler inn, uten å kunne hente ut informasjon»: Flere vitenskapelige oversiktsartikler omtaler samtidig funksjonell ultralydavbildning, ultralydbasert nevromodulering, og EEG-basert lukket sløyfe-nevromodulering.

• Men «å kunne lese» er ikke det samme som «en moden BCI-avleser»: Dagens ikke-invasive BCI-er sliter fortsatt med blant annet høy feilrate. Av den grunn forskes det for eksempel på å bruke transkraniell fokusert ultralyd for å stimulere oppmerksomhetsrelaterte hjerneområder og på den måten forbedre ytelsen til visuell-motoriske BCI-er.

• Toveis systemer er allerede eksperimentelt utforsket: Det er rapportert om et banebrytende forsøk der fokusert ultralydstimulering ble kombinert med maskinlæring for å dekode hjernebølger hos 25 testpersoner. Dette realiserte en toveis BCI-funksjon som både koder og avkoder hjernebølger. Slike resultater bør likevel anses mer som forskningsframskritt enn som bevis på et modent, produktklart system.

En mer presis framstilling

• Hvis du sier at de fleste ultralyd-BCI-er i dag primært fokuserer på ikke-invasiv stimulering og nevromodulering, så er det riktig.
• Hvis du sier at alle ultralyd-BCI-er bare er i stand til å sende signaler én vei inn i kraniet, og umulig kan lese informasjon, så er det feil.
• Hvis du sier at dagens ikke-invasive toveis BCI-er ennå er umodne, og at det er et stykke fram til ekte, høyytelses toveis sanntidsinteraksjon mellom menneskehjernen og maskiner, er det en langt mer treffende vurdering.

Kort konklusjon

Innen ultralydteknologi har man retningene både for «lesing» og «skriving»: Skriving skjer via transkraniell ultralydstimulering, mens lesing skjer via funksjonell ultralydavbildning eller lukkede sløyfesystemer som kombinerer med for eksempel EEG-signaler. Men i dag befinner de fleste ikke-invasive hjerne-maskin-grensesnitt seg på et stadium preget av enveisapplikasjoner, mens toveis, lukket sløyfe-teknologi testes og valideres steg for steg.