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BrainNet: Der erste Fall von direkter „Gehirn-zu-Gehirn“-Kommunikation

WISSENSCHAFTENBIOLOGIEBrainNet: Der erste Fall von direkter „Gehirn-zu-Gehirn“-Kommunikation

Wissenschaftler haben zum ersten Mal eine "Gehirn-zu-Gehirn"-Schnittstelle für mehrere Personen demonstriert, bei der drei Personen zusammenarbeiten, um eine Aufgabe über eine direkte "Gehirn-zu-Gehirn"-Kommunikation zu erledigen. Diese Schnittstelle namens BrainNet ebnet den Weg für die direkte Zusammenarbeit zwischen Gehirnen zur Lösung eines Problems.

Eine Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle beim Menschen ist der Ort, an dem Inhalte von Nerven- Signale werden von einem "Sender" extrahiert und an einen "Empfänger" geliefert Einnahme von Medikamenten über digitale Technologie, um direkte Gehirn-zu-Gehirn-Kommunikation. Eine Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle kann mithilfe von Bildgebungs- und Neurostimulationstechniken des Gehirns extrahieren und liefern. Nicht-invasive Methoden genannt Elektroenzephalographie (EKG) und transkranielle Magnetstimulation (TMS) werden verwendet, um die Gehirnaktivität aufzuzeichnen bzw. Informationen an das Gehirn zu übermitteln. Das Konzept der Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle ist theoretisch schon seit einiger Zeit verfügbar, das Konzept wurde jedoch bisher noch nie in seiner Gesamtheit demonstriert.

Eine neue Studie veröffentlicht am 16. April in Natur Zeitschrift Wissenschaftliche Berichte hat zum ersten Mal eine Mehrpersonen-Gehirn-zu-Gehirn-Schnittstelle demonstriert – genannt 'BrainNet“ – von drei Personen kommunizierten und lösten gemeinsam eine Aufgabe/ein Problem durch direkte Gehirn-zu-Gehirn-Kommunikation. Die drei Teilnehmer – Sender 1, Sender 2 und Receiver – arbeiteten an einer gemeinsamen Aufgabe – einem Tetris-ähnlichen Spiel. Alle drei Teilnehmer waren zu jeder Zeit in verschiedenen Räumen anwesend und es gab keine Kommunikation zwischen ihnen, dh sie können sich nicht sehen, hören oder miteinander sprechen. Sowohl der Empfänger als auch die Sender wurden mit EKG- und TMS-Technologien ausgestattet, wodurch jegliche physische Bewegungen vollständig überflüssig gemacht werden.

In diesem Tetris-ähnlichen Spiel wird ein Block oben auf dem Bildschirm angezeigt und dieser Block muss richtig unten platziert werden, um eine Linie zu füllen. Sender 1 und Sender 2 konnten das Spiel sehen (den Block und die Linie unten), aber sie konnten das Spiel nicht kontrollieren. Der Empfänger, der das Spiel spielte und die volle Kontrolle darüber hatte, konnte nur die untere Linie sehen, wusste aber nicht, wie er den Block neu positionieren sollte. Um das Spiel erfolgreich abzuschließen, musste der Empfänger Sender 1 und Sender 2 um Hilfe bitten, um die restlichen Informationen zu erhalten. Dies sollte über eine direkte Brain-to-Brain-Kommunikation mittels BrainNet erreicht werden.

Zu Beginn des Experiments wurde das Spiel Sender 1 und Sender 2 auf einem Computerbildschirm angezeigt. Beide entscheiden dann, wie der Block gedreht werden muss. Der Bildschirm zeigte ein „Ja“ und „Nein“ mit LED-Leuchten, die 17 Mal bzw. 15 Sekunden pro Sekunde blinkten. Wenn die Absender die Entscheidung trafen, den Block zu „drehen oder nicht zu drehen“, konzentrierten sie sich oder starrten auf das entsprechende Licht. Die Lichter, die in einem anderen Muster blinken, können einzigartige Arten von elektrischer Aktivität im Gehirn auslösen, die ihre EKG-Kopfbedeckung aufzeichnet. Der Computer lieferte Echtzeit-Feedback, um ihre Auswahl anzuzeigen, indem ein Cursor auf die gewünschte Auswahl bewegt wurde. Diese Auswahl wird dann in ein „Ja“ oder ein „Nein“ übersetzt.

Als nächstes müssen die Informationen von den Absendern an den Empfänger übermittelt werden. Wenn die Antwort „Ja“ war (den Block drehen), sah der Empfänger einen hellen Lichtblitz. Alternativ, wenn es 'Nein' war, sah der Empfänger kein Licht. Die Entscheidung des Senders wird dann durch transkranielle Magnetstimulation direkt an das Gehirn des Empfängers übermittelt. Dann integriert der Empfänger die von Sender 1 und Sender 2 empfangenen Informationen. Der Empfänger trug auch eine EKG-Kopfbedeckung, so dass ähnlich wie beim Sender der Empfänger direkt aus seinem Gehirn eine Entscheidung trifft, ob der Block rotiert oder nicht. Der Empfänger füllt nun erfolgreich die Zeile unten und beendet das Spiel.

Insgesamt 5 Gruppen (mit jeweils 3 Teilnehmern) haben die BrainNet-Aufgabe erfolgreich abgeschlossen. In insgesamt 16 Runden des Spiels füllte jede Gruppe die Linie mindestens 81 Prozent der Zeit, dh in 13 Versuchen. Die Forscher bewerteten die Leistung von BrainNet, indem sie Rauschen durch Fehlalarme usw. injizierten. Es wurde festgestellt, dass der Empfänger lernte, dem zuverlässigsten Sender allein auf der Grundlage der an sein Gehirn übertragenen Informationen zu vertrauen, genau wie dies bei sozialen Interaktionen und Kommunikationen im wirklichen Leben der Fall ist.

Die in der aktuellen Studie beschriebene Brain-to-Brain-Schnittstelle BrainNet ebnet den Weg für die Zukunft der Brain-to-Brain-Schnittstellen, bei denen miteinander verbundene Gehirne von mehr als einer Person zusammenarbeiten könnten, um Probleme zu lösen, die nicht von einer einzelnen Person gelöst werden können.

***

{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}

Quelle (n)

Jiang, L. et al. 2019. BrainNet: Eine Brain-to-Brain-Schnittstelle für mehrere Personen für die direkte Zusammenarbeit zwischen Gehirnen. Wissenschaftliche Berichte. 9 (1). http://dx.doi.org/10.1038/s41598-019-41895-7

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