Kunstmatige intelligentie
AI Inside: Hersenchips die de volgende sprong in de menselijke evolutie mogelijk maken
Hersenchips zijn geen sciencefiction meer. Ze zijn een realiteit geworden en transformeren levens dankzij technologische vooruitgang, die een computer in staat stelt hersensignalen te decoderen, menselijke intenties af te leiden en ze uiteindelijk rechtstreeks via een machine uit te voeren.
Deze systemen die dit mogelijk maken worden BCI of een hersen-computerinterface genoemd, die signalen van hersenactiviteit bestudeert. Neuralink is het bekendste bedrijf op dit gebied en creëert een algemene herseninterface om menselijk potentieel te ontgrendelen.
Maar hoewel BCI’s sinds de jaren zestig in ontwikkeling zijn, helpen recente doorbraken in AI wonderen te realiseren. Deze vooruitgang heeft geleid tot aanzienlijke stappen in praktische toepassingen, met name voor mensen met een handicap, en toont de steeds grotere impact van deze technologie.
Huidige toepassingen en doorbraken
Hoewel de ontwikkeling van BCI’s nog grotendeels beperkt is tot het onderzoekslab, zien we met de evolutie van AI de praktische toepasbaarheid van BCI’s bij mensen met een handicap.
AI-hersenimplantaten die spraak en beweging herstellen
Met ongeveer 1,3 miljard mensen wereldwijd die leven met matige tot ernstige beperkingen, verbeteren AI-implantaten bij mensen zich snel om deze beperkingen volledig weg te nemen.
In een reeks studies gepubliceerd in het journal Nature, toonden onderzoekers van Stanford University en de University of California San Francisco aan dat hun BCI’s twee vrouwen met verlamming in staat hebben gesteld weer te spreken met ongekende snelheid en nauwkeurigheid. De BCI’s lezen spraakgerelateerde hersenactiviteit en voeren de gegevens in een taalmodel, dat vervolgens bruikbare spraak genereert via een computergegenereerde stem of on-screen tekst.
Stanford-onderzoekers implanteerden elektrode-arrays ter grootte van een popcornkorrel op het spraakmotorische cortex van de 68-jarige Pat Bennet, die vervolgens via computersoftware haar in staat stelt te spreken. Ondertussen gaven UCSF-onderzoekers de 30-jarige Ann, die ernstig verlamd is, de mogelijkheid om te spreken en gezichtsuitdrukkingen te maken (via een digitale avatar). Beide onderzoeken registreerden enorme verbeteringen in woordenschatgrootte, snelheid van taaldecodering en nauwkeurigheid van spraak.
AI en micro-elektronica combineren om hersenaandoeningen te bestrijden
AI, samen met neurale implantaten, wordt ook gebruikt om aandoeningen zoals epilepsie en de ziekte van Parkinson te behandelen door abnormale activiteiten direct te moduleren. De University of Toronto heeft samengebracht elektrische en computeringenieurs met clinici, neurowetenschappers en data‑materiaalwetenschappers om de hersengezondheid te verbeteren en alternatieve behandeltrajecten in kaart te brengen.
Door gebruik te maken van deep learning haalt het team diepgaande informatie naar voren, zelfs verborgen biomarkers, en activeert vervolgens de neurale implantaten op het optimale moment. Het idee is om in de toekomst neuromodulatie‑therapieën te gebruiken om te richten op:
- Chronische pijn
- Depressie
- Dementie
- Alzheimer
- Slaapstoornissen
Human trial van Neuralink
Het brain‑chip‑startup van Musk, Neuralink, heeft eindelijk goedkeuring gekregen om zijn eerste menselijke proef te starten. Eerder had de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) veiligheidszorgen geuit over de eerste klinische proef bij mensen voordat ze toestemming verleenden, en het bedrijf is nu ook goedgekeurd door een onafhankelijk beoordelingscomité om met de werving te beginnen.
Voor de PRIME‑studie (Precise Robotically Implanted Brain‑Computer Interface) zoekt Neuralink patiënten met verlamming als gevolg van een cervicale wervelkolomblessure of amyotrofische laterale sclerose. De proef, waarvan wordt verwacht dat deze ongeveer zes jaar duurt, omvat het chirurgisch plaatsen van een draadloze BCI‑implantaat in de hersenen om de mogelijkheid van het systeem te beoordelen patiënten externe apparaten te laten bedienen met hun gedachten.
Met de Neuralink AI‑hersenchip wil Musk snelle chirurgische implantaties van zijn chip‑apparaten mogelijk maken om aandoeningen zoals autisme, depressie en schizofrenie te behandelen. Tot nu toe heeft het bedrijf getest op dieren, maar nu werft het verlamde vrijwilligers om de levenskwaliteit van miljoenen te verbeteren.
Technologische en wetenschappelijke vooruitgangen
In de afgelopen decennia is baanbrekend onderzoek uitgevoerd op het gebied van BCI, dat een directe communicatielink tussen de hersenen en een computer biedt. Nu heeft AI dit nog verder gebracht dankzij het vermogen om complexe data te analyseren en mensachtige output te genereren.
Hoewel spraakimplantaten cruciaal zijn geweest voor personen die hun spraakvermogen verloren hebben door verlamming of andere verwondingen, waren ze extreem traag en niet duidelijk. Echter, significante vooruitgang in neurowetenschap en moderne computing maken het nu mogelijk om commercieel verkrijgbare AI‑chip‑implantaten te hebben die sensorische en motorische functies herstellen.
Vandaag geeft dit wonder van moderne technologie mensen die hun vermogen om te spreken verloren hebben een stem door hersensignalen om te zetten in tekst, en dat met snelheid en efficiëntie. In het Stanford‑onderzoek had het team slechts een woordfoutpercentage van 9,1 %, wat 2,7 keer nauwkeuriger is dan eerdere BCI’s. Dit werd bereikt met een algoritme dat 62 woorden per minuut decodeert en de conversatiesnelheid van 160 woorden per minuut nadert, wat simpelweg ongelooflijk is. Hiervoor haalde de studie de grootste vocabulairebibliotheek die wordt gebruikt voor spraakdecodering met een implantaat — ongeveer 125.000 woorden.
Een nieuwe studie, onderdeel van de BrainGate2 Neural Interface System‑proef, gebruikte ondertussen een type deep learning genaamd recurrente neurale netwerken (RNN’s), die ook worden gebruikt om hersenprocessen zoals geheugen, aandacht en perceptie te modelleren. Het algoritme scheidde moeiteloos verschillende soorten gezichtsbewegingen voor spraak op basis van alleen neurale signalen met meer dan 92 % nauwkeurigheid.
Aangezien het decoderen van gedrag of cognitieve staat uit neurale signalen cruciaal is voor BCI‑onderzoek, is deep learning naar voren gekomen als de methode in vele machine‑learning‑taken zoals beeldsegmentatie en spraakherkenning. Het succes heeft geleid tot gebruik bij het voorspellen van veelvoorkomende outputs, waaronder beweging, spraak en visie.
In een ander geval ontwikkelden wetenschappers een niet‑invasief AI‑systeem genaamd een semantische decoder, dat deels werd ontwikkeld met een transformer‑model vergelijkbaar met die welke chatbots zoals ChatGPT en Google’s Bard ondersteunen. Onderzoekers van de University of Texas at Austin trainden het systeem, dat geen chirurgische implantaten vereist, door naar meerdere uren podcasts te luisteren binnen een fMRI‑scanner. Het genereert vervolgens een stroom tekst wanneer de deelnemer luistert of zich voorstelt een nieuw verhaal te vertellen.
Zoals we hier zagen, helpt het gebruik van AI de neurowetenschap enorm. Er zijn echter bepaalde overwegingen die in acht moeten worden genomen bij het omgaan met dit snel evoluerende gebied.
Ethische, privacy‑ en veiligheidsoverwegingen
Aangezien AI‑hersenimplantaten levensveranderende veranderingen voor mensen teweegbrengen, zien we een snelle vooruitgang van neuro‑technologie en AI‑hersenchips. Het is echter niet zonder risico’s.
Eenvoudig gezegd zijn AI‑systemen vatbaar voor fouten en storingen, net als elke andere technologie, wat potentieel schadelijke gevolgen kan hebben. Gebouwd op complexe algoritmen die enorme hoeveelheden data verwerken, zijn AI‑systemen ook kwetsbaar voor hacking en manipulatie. Bovendien kan de data waarop ze getraind zijn inherente vooroordelen bevatten die leiden tot discriminerende uitkomsten.
De toegenomen investering in AI‑gebaseerde programma’s die de gedachten van mensen kunnen lezen en neurale data opslaan heeft de UNESCO een alarm laten klinken over de voortschrijdende neurotechnologie, die volgens hen de mensenrechten bedreigt en wereldwijde regulering vereist.
“De belofte … kan tegen een hoge prijs komen in termen van mensenrechten en fundamentele vrijheden, indien misbruikt. Neurotechnologie kan onze identiteit, autonomie, privacy, gevoelens, gedrag en algehele welzijn beïnvloeden.”
– zei Gabriela Ramos, assistent-directeur-generaal van UNESCO voor sociale en humane wetenschappen.
Als gevolg hiervan heeft de wetenschappelijke en culturele organisatie van de VN gezegd dat ze een “universeel ethisch kader” voor neurotechnologie zal ontwikkelen.
Terwijl Ramos zich zorgen maakt dat de technologie “de essentie van wat het betekent mens te zijn” verandert, maken anderen zoals Mariagrazia Squicciarini, hoofd auteur van een UNESCO‑rapport over het snelle tempo van innovatie in neurotechnologie, zich zorgen over de toevoeging van AI, die volgens haar “neurotechnologie op steroïden zet”.
Er wordt geschat dat particuliere investeringen in neurotech‑bedrijven in het decennium vanaf 2010 met meer dan 20‑maal zijn toegenomen, tot $7,3 mrd in 2020, terwijl patenten gerelateerd aan neurotechnologie met 266 % stegen gedurende deze periode. Gegevens tonen aan dat de markt voor neurotech‑apparaten naar verwachting $24 mrd zal overschrijden in de komende vier jaar.
Met geavanceerde AI‑modellen die hersengegevens moeten decoderen, betogen voorstanders van regulering dat mentale privacy urgenter is dan ooit. Zoals we in China zien, dragen werknemers hoeden die hun emotionele toestand scannen, wat wijst op een breed scala aan toepassingen voor deze technologie. Evenzo onderzoekt het Amerikaanse leger dergelijke technologieën om mentale vaardigheden te verbeteren, objecten met gedachten te besturen en soldaten beter geschikt te maken voor hun taak.
Ethische zorgen zijn ook geuit over de impact van BCI’s op de samenleving. Velen vrezen dat het geven van ongekende toegang tot de hersenen van mensen dystopische mogelijkheden tot realiteit kan maken.
Bedrijven die actief zijn in de AI‑hersenimplantaat‑sector
Laten we nu een kijkje nemen naar enkele van de meest prominente bedrijven in de AI‑hersenchip‑sector:
1. Neuralink
Het door miljardair ondernemer Musk opgerichte bedrijf ontwikkelt draadloze implantaten die hersengolven kunnen lezen. Recentelijk meldde Neuralink dat het een extra $43 miljoen heeft opgehaald, geleid door Peter Thiel’s Founders Fund.
In juni werd het bedrijf gewaardeerd op ongeveer $5 mrd, met een geschatte jaarlijkse omzet van $115,7 miljoen per jaar. In november 2023 vroegen Amerikaanse wetgevers de SEC om Neuralink te onderzoeken wegens het weglaten van details over de sterfgevallen van dieren in proeven. Wat betreft de releasedatum van de Neuralink‑hersenchip, zegt Musk dat deze nog jaren weg is.
2. Synchron
Synchron, gevestigd in New York, streeft ernaar een implanteerbare endovasculaire neuromodulatie‑therapie aan te bieden. Eerder dit jaar publiceerde het bedrijf de resultaten van zijn studie om de effectiviteit en haalbaarheid van Synchron Switch te evalueren bij patiënten met ernstige verlamming.
Het apparaat wordt in het bloedvat van de hersenen geïntroduceerd, van waar het gedurende lange tijd neurale signalen uitzendt zonder nadelige effecten. Synchron wordt gesteund door Bezos en Gates en heeft volgens CB Insights in totaal $135,7 mln opgehaald. Het bedrijf heeft een geschatte jaarlijkse omzet van $37,3 mln per jaar.
3. Blackrock Neurotech
Dit particuliere bedrijf staat bekend om zijn neurotechnologie‑oplossingen, waaronder BCI‑systemen. Vorig jaar kondigde Blackrock Neurotech een recordbrekende mijlpaal aan van 30.000 dagen klinisch BCI‑onderzoek, wat volgens mede‑oprichter en voorzitter Florian Solzbacher betekent dat “de technologie klaar is om van het laboratorium naar de huizen van patiënten te gaan”.
Het verkreeg $10 miljoen aan financiering, en trok in 2021 prominente investeerders aan zoals Christian Angermayer’s re.Mind Capital, Peter Thiel, Tim Sievers en Sorenson Impact’s University Venture Fund II.
4. BrainGate
Het onderzoeksconsortium BrainGate heeft een hersenimplantaat ontwikkeld dat een cluster van 100 puntige elektroden bevat en chirurgisch in de hersenen wordt ingebed. Het BCI‑systeem is ontworpen om mensen met verlamming in staat te stellen robotische ledematen of computers te besturen met hun gedachten. Het uiteindelijke doel van BrainGate is mobiliteit, communicatie en onafhankelijkheid te herstellen voor mensen met tetraplegie.
5. Precision Neuroscience
In juni voerde Precision Neuroscience, opgericht door een mede‑oprichter van Neuralink, zijn eerste klinische studie uit om menselijke hersensignalen in kaart te brengen. Hun vlaggenschip‑BCI‑systeem is de Layer 7 Cortical Interface, een elektrode‑array die dunner is dan menselijk haar.
Eerder dit jaar haalde het bedrijf, dat minimale invasieve BCI‑implantaten wil bouwen met behulp van een craniale microsleuf‑techniek, $41 miljoen op, waardoor de totale financiering in minder dan twee jaar op $53 miljoen kwam.
6. Kernel
Opgericht door Bryan Johnson, heet de niet‑invasieve BCI‑technologie van het bedrijf “Kernel Flow”, die hersenactiviteit monitort met behulp van time‑domain functional near‑infrared spectroscopy (TD‑fNIRS).
Volgens de website is Kernel Flow een draagbare en multimodale neuro‑imaging headset die binnen enkele minuten kan worden opgezet. De headset combineert hoog‑resolutie optische hemodynamische beeldvorming met EEG‑metingen om multimodale data te leveren voor uitgebreide inzichten.
7. Neurable
Dit bedrijf levert BCI‑systemen voor zowel klinische als game‑toepassingen. De niet‑invasieve, EEG‑gebaseerde BCI‑technologie streeft ernaar de mens‑computerinteractie in AR‑ en VR‑omgevingen te verbeteren.
#8. Ctrl-labs
Een ontwikkelaar van niet‑invasieve neurale interface‑technologie, de startup werd overgenomen door Mark Zuckerberg’s Meta (voorheen Facebook) in een deal die naar schatting $1 mrd waard is. In 2018 bracht het bedrijf zijn elektrode‑versierde polsband voor BCI uit. Het doel van Meta is uiteindelijk mensen in staat te stellen toetsenborden en meer te besturen met alleen hun gedachten.
Toekomstperspectieven en uitdagingen
AI‑hersenimplantaten zijn uitgegroeid tot een krachtig instrument in de neurowetenschap met het potentieel om ons begrip van de hersenen te transformeren en behandelingen te revolutioneren. Terwijl de technologie al groot succes boekt bij het herstellen van verloren functionaliteit, zijn de implicaties veel groter.
Door de VS-militaire financiering ontwikkelde onderzoekers systemen om hersensignalen op te vangen en autonoom neurale paden te activeren als behandeling voor psychische aandoeningen. Voorlopige proeven van ‘closed‑loop’ hersenimplantaten begonnen in 2017 en detecteerden patronen gerelateerd aan stemmingsstoornissen, waarna ze de hersenen terug naar een gezonde staat schokten zonder een arts nodig te hebben.
Naast het herstellen van sensorische functies helpen hersenchips bij de besturing van prothetische ledematen en bij de behandeling van abnormale hersenactiviteit. Bovendien stelt neurofeedback in realtime individuen in staat meer controle te krijgen over hun mentale toestanden en actief hun eigen emoties en gedrag te reguleren. Onderzoekers zijn ook begonnen met het verkennen van de mogelijkheid van hersen‑naar‑hersen‑communicatie om directe en naadloze uitwisseling van informatie mogelijk te maken.
Een andere manier waarop AI‑chips het landschap echt kunnen veranderen, is door cognitieve vermogens te verbeteren. De technologie kan worden gebruikt om de hersenfunctie te versterken, zelfs voor mensen zonder therapeutische behoeften. Door direct te interfacen met en het stimuleren van specifieke hersengebieden, kunnen deze AI‑chips in de hersenen mogelijk focus, geheugen en leervermogen verbeteren.
Hoewel deze chips nieuwe wegen bieden voor menselijke augmentatie, is het van vitaal belang de ethische overwegingen met betrekking tot toegankelijkheid en privacy aan te pakken.
Volgens de Pew Research Center‑enquête 2022 zei 78 % van de Amerikanen dat ze geen computerchip‑implantaat willen, terwijl slechts 20 % geïnteresseerd is. Dit is niet veel veranderd ten opzichte van vijf jaar geleden, toen twee‑derde van de Amerikanen zei geen chip te willen voor een “veel verbeterd vermogen om zich te concentreren en informatie te verwerken” in hun hersenen. Maar als AI‑hersenchipgebruik wijdverspreid wordt, denkt zes op de tien Amerikaanse volwassenen dat de meeste mensen onder druk zouden staan om een implantaat te krijgen, volgens de nieuwe enquête.
Wat betreft potentiële problemen met computerchip‑implantaten, wees 52 % op hackers die toegang krijgen tot iemands informatie, terwijl ongewenste veranderingen aan de hersenen en chipstoringen tot de prominente issues behoorden. Door deze risico’s te erkennen, wil 83 % van de Amerikanen dat deze implantaten getest worden met een hogere norm dan die voor medische apparaten wordt gebruikt.
Dit toont de noodzaak aan om de juiste balans te vinden om het opmerkelijke potentieel van AI‑hersenchips te ontsluiten, terwijl de gezondheid, veiligheid en kernwaarden van individuen en de samenleving als geheel worden beschermd.
Klik hier voor de lijst van de tien beste biotech‑aandelen.
Conclusie
Hersen‑computerinterface‑technologie, ondersteund door AI voor taalverwerving, helpt hersengegevens te verwerken met verbazingwekkende snelheid, waardoor het voor gehandicapten eindelijk mogelijk wordt om te spreken en te bewegen. Zelfs gedachten‑lezen implantaten komen nu steeds dichter bij de realiteit.
Hoewel de technologie enorme beloftes bevat, vragen de ethische, privacy‑ en veiligheidsrisico’s van AI‑chips in mensen tegelijkertijd om zorgvuldige overweging. Bedrijven moeten rigoureuze tests toepassen, volledige transparantie bieden en continue monitoring uitvoeren, terwijl ze zich aan ethische richtlijnen houden om het ware potentieel van de technologie te benutten.
Over het geheel genomen zijn de potentiële toepassingen van AI‑aangedreven hersenchips enorm, en hun implicaties zijn diepgaand.
Klik hier om alles te leren over investeren in kunstmatige intelligentie.
