Forfattere
Forestil dig at kunne styre dit yndlingsvideospil ved blot at tænke på det! Det lyder måske som science fiction, men denne utrolige teknologi er ved at blive en realitet takket være hjerne-computer-grænseflader (BCI’er). BCI’er muliggør kommunikation mellem hjernen og et kunstigt apparat. Forestil dig din hjerne som en kraftfuld maskine, der sender elektriske signaler, når du vil gøre noget, f.eks. styre en robotarm med tankerne, efter at du har mistet evnen til at bevæge dine hænder. BCI’er overfører hjernesignaler til en computer, som derefter lærer at forstå disse signaler og oversætte dem til instruktioner, der styrer enheden. I denne artikel udforsker vi en verden, hvor sind og maskiner interagerer, og hvor mulighederne kun er begrænset af vores fantasi.
Hjernen er det mest fascinerende organ i kroppen. Gennem evolutionen har den udviklet sig på en måde, der gør det muligt for den at udføre komplekse beregninger, som danner grundlag for al vores adfærd. Hjernen består af milliarder af celler, der kaldes neuroner i store e neuronale netværk (Figur 1; for at lære mere, se denne artikel fra Frontiers for Young Minds). Forestil dig selv som en lille neuron, der kommunikerer med 10.000 neuronvenner, der alle taler og lytter samtidigt. Selvom det stadig er et stort mysterium, hvordan disse netværk fungerer, ved vi, at de fungerer gennem koordineret elektrisk aktivitet, ligesom en kæmpe biologisk computer.
Videnskaben har gjort betydelige fremskridt i forståelsen af hjernen, men mange spørgsmål er stadig ubesvarede. Vi forstår stadig ikke fuldt ud selv simple ting, såsom hvordan vi udfører jævne, kontrollerede bevægelser, og hvordan vi genkender objekter, vi ser. Vi ved kun lidt om, hvordan hjernen genererer den kreativitet, vi udtrykker gennem tanker, sprog og kunst.
En spændende teori antyder, at neurale netværk lærer at forudsige, hvordan handlinger påvirker vores sanser og genererer perceptioner. Vi kalder dette teorien om action-perception loops og foreslår, at denne teori forklarer, hvordan vores hjerner effektivt lærer nye færdigheder, herunder imaginære oplevelser, vi aldrig har haft. Har du for eksempel nogensinde oplevet at svæve eller flyve i dine drømme? Disse drømme kan stamme fra hjernens evne til at opfinde imaginære forbindelser mellem handlinger og fornemmelser. Den samme teori om handlings-perceptionssløjfer hjalp forskere med at udvikle nye hjerne-computer-forbindelser, som beskrevet i denne artikel.
Ideen om en “bionisk mand” dukkede først op i science fiction (de fleste af os kender til seksmillionersmanden). Med tiden er disse science fiction-ideer kommet tættere på virkeligheden. I det 21. århundrede udviklede forskere en teknologi til at aflæse hjernens elektriske signaler og forbinde dem til en computer. Denne banebrydende teknologi, der gør det muligt for hjernen og en computer at kommunikere og forstå hinanden, kaldes “hjerne-maskine-“, eller BCI [1]. Den giver håb om revolutionerende kliniske anvendelser, der kan føre til medicinske fremskridt, som kan hjælpe mennesker med visse lidelser, såsom lammelse, med at overvinde hjernens funktionsfejl. BCI’er har til formål at træne hjernen til at integrere maskinlignende enheder i dens handlings-perceptions-loop, så disse enheder føles som en naturlig del af kroppen. Der findes forskellige typer BCI’er, og vi fokuserer på to: en, der styrer arm- og håndbevægelser, og en anden, der omdanner hjernesignaler til indtastede eller talte ord.
Antag, at du vil drikke chokolademælk til morgenmaden. For at nå dette tilsyneladende enkle mål skal hjernen udføre en række komplekse beregninger, der involverer sanseindtryk og handlinger, såsom at bestemme, hvor langt koppen er fra din mund, beregne, hvordan musklerne skal aktiveres for at nå den, løfte koppen og drikke uden at spilde mælken. Vi lærer disse færdigheder fra barndommen gennem øvelse. I starten kræver det en indsats at koordinere drikkingen af en kop mælk (se bare, hvordan et 1-årigt barn klarer at drikke af en kop). Til sidst bliver det ubesværet, fordi vi har øvet det så mange gange. Det samme princip gælder for andre hjernefunktioner, såsom at skrive, tegne og tale. Vi lærer at udføre disse komplekse funktioner uden problemer, selv under skiftende forhold. For eksempel kan vi skrive med en pen på et stykke papir og med en tusch på en tavle lige så let. Prøv det, så vil du måske bemærke, at din normale håndskrift forbliver ensartet mellem disse to meget forskellige opgaver.
Forestil dig nu, hvad der sker, når en person er lammet på grund af en rygmarvsskade. Hjernen kan planlægge bevægelser, men den kan ikke aktivere musklerne, fordi den er afbrudt fra armene. Med andre ord kan personen ikke omsætte sine tanker til handlinger. Det er her, BCI kommer til hjælp! Den første BCI-teknologi, der blev udviklet for ca. 30 år siden, gjorde det muligt for lammede patienter at styre en protese (figur 2) [2, 3]. I denne neurale protese oversatte computeren den elektriske aktivitet fra hjernens neuronale netværk til robotarmens bevægelser. Den lammede person tænker: “Jeg vil spise den chokoladebar, jeg ser foran mig”, og computeren (som modtager signaler fra hjernen) beordrer robotprotesen til at bringe chokoladebaren til personens mund (se her).
I 2021 blev der udviklet nye BCI’er, der kunne oversætte tanker til handlinger på nye, spændende måder. Disse BCI’er kan aflæse en persons neuronale aktivitet, mens vedkommende tænker på en sætning, og kan derefter vise sætningen på en skærm, som personen (og andre) kan læse (figur 3) [4]. Dette er spændende, fordi denne type BCI kan gøre det muligt for lammede mennesker at kommunikere deres tanker til andre (se her). For nylig har de samme forskere skabt en BCI, hvor computeren kan tale ud fra en persons tanker [5]! En anden gruppe tilføjede en cool twist til ideen ved at få computeren til at vise en avatar af en kvinde, der taler (se her).
De spændende fremskridt inden for BCI kan også hjælpe forskere med at forstå, hvordan hjernen koordinerer komplekse adfærdsmønstre, herunder perception, tanker og fantasi, gennem neuronernes aktivitet. BCI-eksperimenter har direkte påvist, at handlings-perceptions-loopene tilpasses ved at ændre forbindelserne i hjernens neuronale netværk. Dette fænomen har givet anledning til nye ideer om legemliggørelse (, hvor hjernen lærer at adoptere proteser og andre maskiner som en del af kroppen. Et interessant bevis for legemliggørelse blev illustreret ved et interview med en kvinde, der bruger BCI til at bevæge sin protesearm. Hun sagde: “Det var svært at nå dertil, men nu (efter at have lært det) tænker jeg simpelthen, som om jeg bevæger min egen hånd”.
BCI’er giver moderne videnskabelige og medicinske fordele og hjælper mennesker med at genvinde tabte hjernefunktioner. Selvom der er gjort betydelige fremskridt i løbet af de sidste 30 år, kræver BCI’er stadig forbedringer på flere områder. Teknologier som kunstig intelligens. og deep learning vil helt sikkert forbedre BCI’er. Et andet afgørende gennembrud for BCI’er er udviklingen af nye metoder til at registrere aktiviteten i tusindvis af neuroner uden at beskadige hjernevæv.
Sammenfattende kan man sige, at hjerne-computer-grænseflader allerede er ved at forandre folks liv ved at gendanne tabte evner og tilbyde nye måder at kommunikere på. I takt med at teknologien forbedres, kan BCI’er også hjælpe os med at afdække dybere hemmeligheder om, hvordan hjernen fungerer, og dermed åbne døren til fremtidige gennembrud inden for medicin, neurovidenskab og menneskets fantasi.
Neuroner og synapser: Neuroner er små celler i hjernen, der genererer elektriske signaler og kommunikerer via synapser – små strukturer, hvor beskeder sendes fra en neuron til en anden.
Neuronalt netværk: Et system af indbyrdes forbundne neuroner, der kommunikerer med hinanden. Et neuronalt netværk kan omfatte blot nogle få neuroner eller op til mange millioner.
Handlings-perceptionsloop: En kontinuerlig loop, hvor handlinger påvirker perceptionen, og perceptionen igen påvirker efterfølgende handlinger (se mere her).
Grænseflade: En grænseflade er det, du bruger til at interagere med noget andet, f.eks. knapperne på en tablet eller skærmen på en telefon, så du kan fortælle den, hvad den skal gøre.
En protese eller protetisk: Beskriver en kunstig anordning, der erstatter en manglende kropsdel.
Neural protese: En protese, der betjenes med neuronale signaler eller neuronale elektriske stimulationer.
Legemliggørelse: Legemliggørelse betyder, at vores kroppe og sind er forbundet, og at vores fysiske oplevelser hjælper os med at lære, føle og interagere med verden omkring os. I denne artikel argumenterer vi for, at BCI kan tillægge noget ikke-menneskeligt (f.eks. en protesearm) en personlig karakter.
Kunstig intelligens: Hardware- og softwaresystemer, der kan lære, ræsonnere, opfatte, træffe beslutninger, løse problemer og styre maskiner som robotter (se mere her).
Deep Learning: En måde, hvorpå computere lærer ved at bruge mange lag af forbundne enheder, ligesom hjernen gør, til at genkende mønstre, træffe beslutninger eller forstå ting som tale og billeder (se mere her).
[1] Vaadia, E., og Birbaumer, N. 2009. Store udfordringer for hjerne-computer-grænseflader i de kommende år. Front. Neurosci. 3:2009. doi: 10.3389/neuro.01.015.2009
[2] Nicolelis, M. A. L. 2001. Handlinger fra tanker. Nature 409:403–7. doi: 10.1038/35053191
[3] Collinger, J. N., Wodlinger, B., Downey, J. E., Wang, W., Tyler-Kabara, E. C., Weber, D.-J., et al. 2013. Højtydende neuroprotetisk kontrol af en person med tetraplegi. Lancet 381:557–64. doi: 10.1016/S0140-6736(12)61816-9
[4] Willett, F. R., Avansino, D. T., Hochberg, L. R., Henderson, J. M., og Shenoy, K. V. 2021. Højtydende hjerne-til-tekst-kommunikation via håndskrift. Nature 593:249–54. doi: 10.1038/s41586-021-03506-2
[5] Metzger, S. L., Littlejohn, K. T., Silva, A. B., Moses, D. A., Seaton, M. P., Wang, R., et al. 2023. En højtydende neuroprotese til taleafkodning og avatarstyring. Nature 20:1037–46. doi: 10.1038/s41586-023-06443-4
Forbrændinger er almindelige skader, der opstår, når varme, varme væsker, kemikalier, elektricitet eller endda solen beskadiger huden. Nogle forbrændinger er milde, som f.eks. solskoldning, mens andre kan være så alvorlige, at de beskadiger muskler, knogler eller endda organer. Mens de fleste forbrændinger er smertefulde, kan de mest alvorlige faktisk være smertefri, fordi de ødelægger nerverne. Forbrændinger svækker også hudens naturlige barriere, hvilket øger risikoen for infektion. Kroppen heler forbrændinger i tre faser, men dybere forbrændinger tager længere tid at komme sig over og kan efterlade permanente ar. Behandlingen afhænger af sværhedsgraden – nogle forbrændinger kan køles med vand, mens andre kræver akut lægehjælp. Denne artikel undersøger, hvad der forårsager forbrændinger, hvordan de klassificeres, og hvordan de heler, hvilket hjælper børn og deres omsorgspersoner med at forstå, hvordan man forebygger, håndterer og kommer sig efter disse skader.
…
Forestil dig dine knogler som fundamentet i et hus – de holder ikke kun din krop oprejst, men beskytter også dine organer og hjælper endda med at producere blodceller. Knogler består af en kombination af kollagen, som giver dem fleksibilitet, og mineraler som calcium, som giver dem styrke, og de spiller en afgørende rolle i kroppen. Vidste du, at dine tænder også er afhængige af stærke knogler? Alveolærknoglen, som støtter dine tænder, skal forblive sund for at sikre, at dit smil forbliver stabilt. Inde i knoglerne findes der specielle celler: osteoblaster opbygger ny knogle, mens osteoklaster “nedbryder” den gamle knogle. Når disse celler er ude af balance, kan der opstå knogletab omkring tænderne, som det ses ved parodontitis, en almindelig mundsygdom hos voksne. For at forebygge parodontitis er det afgørende at opretholde god mundhygiejne, en sund kost og en afbalanceret livsstil. Disse ting øger chancerne for, at dine knogler og tænder forbliver stærke og beskyttede gennem hele dit liv.
…
Bæredygtigt udviklingsmål 8: Anstændigt arbejde og økonomisk vækst har til formål at hjælpe mennesker med at få sikre og retfærdige jobs og tjene nok penge til at forsørge deres familier og lokalsamfund. Dette mål handler om at hjælpe virksomheder med at vokse på en bedre måde og behandle arbejdstagere retfærdigt. At skabe et nyt produkt, hæve eller sænke arbejdstagernes lønninger eller ændre måden, hvorpå arbejdet udføres, indebærer risikable beslutninger, som virksomhedsejere skal overveje. I øjeblikket er et stort spørgsmål, om virksomhederne skal holde fast i traditionelle metoder eller investere i smarte robotter og kunstig intelligens, som kan hjælpe dem med at arbejde hurtigere og bedre. Disse valg kan se enkle ud, men de har vigtige konsekvenser: hvor mange mennesker der får arbejde, hvilken slags arbejde de udfører, og endda hvor meget penge de tjener. I denne artikel vil vi undersøge, hvordan teknologi kan forandre den måde, mennesker arbejder på, og hvordan forskere kan bruge matematiske modeller til at få et indblik i, hvordan fremtidens arbejdspladser kan komme til at se ud.
…
Alle føler sig bange nogle gange, men når en frygt bliver så stærk, at den forhindrer os i at gøre ting, vi gerne vil eller skal, og forstyrrer vores dagligdag, kan det betragtes som en fobi. At være bange for skræmmende ting, som højder, havet eller rotter, er godt og vigtigt for overlevelsen, men for meget frygt kan være skadelig og forårsage psykisk eller fysisk lidelse. Fobier udvikles på grund af mange faktorer. En faktor er genetik, hvilket betyder, at fobier kan nedarves i familien. Fobier kan også skyldes miljømæssige påvirkninger, såsom særligt skræmmende oplevelser. Derudover kan fobier opstå på grund af noget, der kaldes frygtkonditionering, hvor hjernen lærer at forbinde noget harmløst med en følelse af fare. Fobier kan endda udvikle sig ved at se en anden være bange for noget ( ). I denne artikel diskuterer vi nogle af de måder, hvorpå en fobi kan udvikle sig, og hvordan de kan behandles.
…Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.
Med venlig hilsen
MiLife
