Als de hersenen slechts een stel biologische "draden" en "circuits" zijn, waarom kunnen we dan niet gewoon de componenten upgraden om ons beter en slimmer te maken? Dat is tenminste de theorie achter een nieuw project van een geheime onderzoekseenheid van het Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), volgens een aankondiging deze week. Het doel van het project is om te zoeken naar mogelijkheden om de menselijke cognitieve vaardigheden te verbeteren door de zogenaamde synaptische plasticiteit van de hersenen te activeren.
Recent onderzoek suggereert dat het stimuleren van bepaalde perifere zenuwen (kanalen die signalen van de hersenen en het ruggenmerg naar de rest van het lichaam transporteren) door de productie van neurochemicaliën op gang te brengen die neurale verbindingen reorganiseren, het leervermogen van een persoon kan vergroten. Via zijn Targeted Neuroplasticity Training-programma financiert DARPA acht verschillende onderzoeksprojecten die gericht zijn op het vinden van manieren om de leerprestaties te verbeteren door middel van elektrische stimulatie. Het uiteindelijke doel is om deze technologie in de praktijk aan te passen om de leerefficiëntie van soldaten te verbeteren. Idealiter zou een soldaat op deze manier bijvoorbeeld in staat zijn om een nieuwe taal te leren in slechts een paar maanden, niet in jaren. Uiteindelijk,als DARPA een manier kan vinden om de hersenen op deze manier aan te passen, zullen de resultaten waarschijnlijk niet alleen hun toepassing vinden in het leger, maar ook in de civiele sfeer.
"Het doel van het Guided Neuroplasticity Training-project is om de neurale processen te begrijpen die cognitieve functies reguleren die verantwoordelijk zijn voor het leren van mensen", zegt programmamanager Doug Weber.
Met andere woorden, DARPA zal fundamentele biologie bestuderen en neurostimulerende apparaten ontwikkelen die, gebruikmakend van onze "biologische draden en microschakelingen", het leren kunnen vergroten.
Een door DARPA gefinancierd team aan de Johns Hopkins University zal zich concentreren op het bestuderen en analyseren van de processen die ons spreken en horen beheersen. De onderzoekers zijn van plan te experimenteren met het stimuleren van de nervus vagus om te zien of het stimuleren van deze zenuw het proces van het begrijpen en leren van een nieuwe taal kan versnellen. Een ander team, gevestigd aan de Universiteit van Florida, zal bestuderen hoe stimulatie van de nervus vagus de perceptie, het vermogen om doelen na te streven, besluitvorming en ruimtelijke navigatie bij laboratoriumknaagdieren zal beïnvloeden. Een team van de Arizona State University zal de effecten bestuderen van trigeminuszenuwstimulatie en de effecten ervan op de visuele, sensorische en motorische functies van militaire vrijwilligers die de principes van intelligentie, observatie,schiettraining en besluitvorming.
Opgemerkt moet worden dat er al producten op de markt zijn die verbeteringen bieden in cognitieve, psychologische en fysieke vaardigheden. Het niveau van begrip van hoe deze producten werkelijk werken, is echter extreem laag. Volgens veel wetenschappers werken deze producten helemaal niet. Tenminste zoals de fabrikanten ons beloven in hun reclamecampagnes. Daarom is het doel van het DARPA-programma om de effectiviteit van zowel implanteerbare als niet-invasieve methoden voor het verbeteren van menselijke vermogens beter te begrijpen en te onderzoeken, en om het feitelijke werk van de momenteel beschikbare methoden te verifiëren.
"We hebben enige kennis over de verbindingen van perifere zenuwen, maar we weten bijna niets over de effecten die kunnen worden veroorzaakt door neurostimulatie van hun functies", zegt Weber.
Als er een echt verband wordt gevonden tussen neurostimulatie en een toename van de leerefficiëntie, dan zal de volgende fase van dit programma de ontwikkeling zijn van apparaten die de snelheid van het leren van vreemde talen, de efficiëntie van beeldanalyse en het oplossen van problemen met betrekking tot ruimtelijke navigatie zullen verhogen.
Promotie video:
"In algemene termen is de analogie tussen de computer en de hersenen zeker niet waar", zegt Michael Kilgard, hoofdonderzoeker van het team van de Universiteit van Texas in Dallas dat bij het project betrokken is.
“In de hersenen zijn er echter inderdaad bepaalde verbindingen tussen de A- en B-punten. Als je deze verbindingen verbreekt, verlies je functie. Het komt erop neer dat deze "hersenbedrading" nieuwe verbindingen kan creëren. En we hebben de technologieën om naar deze verbindingen te kijken en ze te bestuderen."
Tot voor kort concentreerde het werk van Kilgard zich op het herstellen van beschadigde paden in de hersenen. Er is enige vooruitgang geboekt op het gebied van diepe hersenstimulatie (implantaten) en transcraniële directe stimulatie (het veranderen van werkfuncties met niet-invasieve elektrische stimulatie). Vooral op het gebied van elektrische stimulatie, die wordt gebruikt om het werk van beschadigde neurokanalen in de hersenen te corrigeren, bijvoorbeeld om te helpen bij de behandeling van verschillende psychische aandoeningen. Dezelfde Kilgard heeft zeer duidelijk succes geboekt bij de behandeling van posttraumatische stressstoornis door middel van gerichte neuroplastische therapie.
“We willen begrijpen hoe we hersenschade kunnen genezen en wat er nodig is om aan de hersendraden te trekken. Immers, als het mogelijk is de verloren functie te herstellen, dan is er misschien een mogelijkheid om de efficiëntie van deze functie te verhogen om bijvoorbeeld sneller nieuwe dingen te leren?"
Volgens Kilgard zullen we ooit (en bij voorkeur in de nabije toekomst) een apparaat kunnen ontwikkelen dat slechts een paar honderd dollar kost en dat ons vermogen om nieuwe talen te leren pijnloos en gemakkelijk kan versnellen. Op het huidige financieringsniveau hoopt Kilgard binnen 5 jaar een werkend prototype van een dergelijk apparaat te ontwikkelen en dit ter goedkeuring naar de FDA (US Food and Drug Administration) te sturen.
Helaas zijn er in de huidige fase van de ontwikkeling van het project nog steeds geen specifieke details meer. Bovendien kan men zelfs zeggen dat het hele idee tot dusver op niets anders berust dan op gewone wetenschappelijke gissingen. Het is nog steeds niet te zeggen of dit überhaupt zal werken.
“We gebruiken state-of-the-art tools om de moleculaire en cellulaire processen te onderzoeken die betrokken zijn bij de functies waar we het vandaag over hebben. Maar zelfs de meest geavanceerde tools hebben hun beperkingen”, zegt Weber.
Wetenschappers zullen op sociaal gebied met ernstige moeilijkheden te maken krijgen. Het is zeer waarschijnlijk dat dergelijk DARPA-onderzoek door sommigen zal worden gezien als een poging om een nieuw ras van cognitief verbeterde supersoldaten te creëren. De waarheid is dat het bureau momenteel verschillende andere hersenonderzoeksprojecten nastreeft. In het bijzonder zijn er projecten in ontwikkeling voor de implantatie van digitale chips in de hersenen, waarmee psychische aandoeningen kunnen worden behandeld en die motorische en geheugenfuncties bij gewonde soldaten kunnen herstellen.
Het programma heeft momenteel tot doel de hersenen een "lichte boost" te geven door de efficiëntie en snelheid bij het leren van nieuwe vaardigheden met ongeveer 30 procent te verhogen ten opzichte van conventionele lesmethoden. Maar als je bedenkt dat het gebruik van conventionele analeptica en antidepressiva, zoals Ritalin (verboden in Rusland) en Modafinil, die vrij verkrijgbaar zijn in de Verenigde Staten en vaak door studenten worden gebruikt om de aandacht te vestigen en slaperigheid te bestrijden, veel controverse veroorzaakt bij het publiek, wat kunnen we dan zeggen? over de feitelijke modificatie van de hersenen. Er zullen altijd mensen zijn die er totaal tegen zijn.
In de regel staan tegenstanders van dergelijke methoden op om de natuurlijke aard van het werk van het menselijk lichaam te beschermen. Voorstanders zeggen op hun beurt dat het zoeken naar manieren en methoden om het werk van de natuurlijke processen van het functioneren van het menselijk lichaam te verbeteren, een logische stap is in de richting van evolutie. Daarom zal de DARPA-studie waarschijnlijk een hele nieuwe reeks debatten over dit onderwerp lanceren.
“De eerste zorgpunten bij het openen van een nieuwe technologie hebben meestal betrekking op de veiligheid, gelijke toegankelijkheid voor iedereen en keuzevrijheid. Het is erg belangrijk om al deze vragen te beantwoorden en het publiek gerust te stellen”, vat Weber samen.
NIKOLAY KHIZHNYAK
