Neuronale Implantate und der Wettlauf um die Verschmelzung des menschlichen Gehirns mit der Künstlichen Intelligenz

Neuronale Implantate und der Wettlauf um die Verschmelzung des menschlichen Gehirns mit der Künstlichen Intelligenz

13. September 2019 0 Von Horst Buchwald

Neuronale Implantate und der Wettlauf um die Verschmelzung des menschlichen Gehirns mit der Künstlichen Intelligenz

New York, 12.9.2019

Es gibt eine neue Rasse im Silicon Valley mit künstlicher Intelligenz und nein, es ist nicht HealthTech, FinTech, Voice Commerce oder Google, Facebook oder Microsoft…. dieses Rennen betrifft das Gehirn und insbesondere die Gehirn-Computer-Schnittstellen.

Dieses Rennen wird bestimmt durch Technologielizenzen, die US-Regierung, Milliarden-Dollar-schwere Rüstungsunternehmen, eine starke Verbindung zu PayPal und jahrelange medizinische Forschung, um das menschliche Gehirn und die Implantatgeräte so gut zu verstehen, das am Ende eine Gehirn-Computer-Schnittstelle für Verbraucher zur Realität wird. Die neue Rasse heißt darum auch: “Neuronale Implantate, die das menschliche Gehirn mit der KI verschmelzen”.

Was genau sind Neuronenimplantate?

Gehirnimplantate, oft auch als neuronale Implantate bezeichnet, sind technologische Geräte, die sich direkt mit dem Gehirn eines biologischen Subjekts verbinden – normalerweise auf der Oberfläche des Gehirns oder an der Hirnrinde. Ein gemeinsamer Zweck moderner Hirnimplantate und der Fokus vieler aktueller Forschungen ist die Etablierung einer biomedizinischen Prothese, die Bereiche im Gehirn ersetzt, die nach einem Schlaganfall oder anderen Kopfverletzungen dysfunktional geworden sind. Dazu gehört auch die sensorische Substitution, z.B. beim Sehen.

Andere Gehirnimplantate werden in Tierversuchen verwendet, um die Gehirnaktivität aus wissenschaftlichen Gründen zu erfassen. Einige Gehirnimplantate beinhalten die Schaffung von Schnittstellen zwischen neuronalen Systemen und Computerchips. Diese Arbeit ist Teil eines breiteren Forschungsfeldes namens Brain-Computer-Interfaces. (Die Brain-Computer-Schnittstellenforschung umfasst auch Technologien wie EEG-Arrays, die eine Schnittstelle zwischen Geist und Maschine ermöglichen, aber keine direkte Implantation eines Gerätes erfordern.)

Neuronale Implantate wie die Tiefenhirnstimulation und die Vagusnervenstimulation werden zunehmend zur Routine für Patienten mit Parkinson-Krankheit bzw. klinischer Depression und erweisen sich als Segen für Menschen mit Krankheiten, die bisher als unheilbar galten.

Welche Unternehmen stehen an vorderster Front? .

1) Kernel

Kernel ist das Gehirnkind des Multimillionärs Bryan Johnson, der nur ein Ziel verfolgt: die menschliche Intelligenz zu steigern. Mit Unterstützung von Forschern der NYU, MIT, Columbia, USC und der Northwestern University entwickelt das Unternehmen eigene Hard- und Software zur Behandlung neurologischer Erkrankungen wie Epilepsie, Demenz und Alzheimer.

Kernels Hauptziel ist es, Technologien zu entwickeln, um neurologische Erkrankungen auf neue und spannende Weise zu verstehen und zu behandeln. Sobald dies erreicht ist, ist es ihr Ziel, die komplexen Funktionen des Gehirns zu interpretieren, um Anwendungen für die Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten zu schaffen.

Kernel besteht aus einem Team von Neurowissenschaftlern und Ingenieuren, die von der Überzeugung angetrieben werden, dass die Erforschung des Gehirns die dringlichste und wichtigste Herausforderung dieses Jahrhunderts ist. Sie bauen auf zwei Jahrzehnte bahnbrechender Forschung und arbeiten eng mit privaten Partnern und den weltbesten Wissenschaftlern zusammen, um die Werkzeuge zu entwickeln, die die Zukunft der Neurowissenschaften ermöglichen.

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2) Neuralink

Neuralink ist ein US-amerikanisches Startup-Unternehmen, das implantierbare Mensch-Computer-Schnittstellen wie beispielsweise eine neuronale Spitze entwickelt. Das Unternehmen wurde 2016 von Elon Musk gegründet und trat erstmals im März 2017 an die Öffentlichkeit.

#Neuralink Corp. wurde im US-Bundesstaat Delaware gegründet, wie es für viele Unternehmen üblich ist, ist aber in Kalifornien als medizinisches Forschungsunternehmen registriert. Ziel des Unternehmens ist es, so CEO Elon Musk, den Menschen so zu ergänzen, dass er im Wettbewerb mit Maschinen weiterhin wirtschaftlich nützlich ist.

Ähnliche Technologien werden derzeit an Universitäten und Institutionen erforscht und entwickelt. Weitere Unternehmen, die diese Technologie entwickeln, sind Bryan Johnsons Firma Kernel, Facebook, NeuroSky, Netflix, Thync, NyVind, Neuroverse, Emotiv und DARPA.

https://www.neuralink.com

3) Synchron

Synchron, ein US-amerikanisches Unternehmen für neuronale Schnittstellen, entwickelt das STENTRODE™, das weltweit erste endovaskuläre Elektrodenarray. Dabei handelt es sich um ein minimal-invasives implantierbares Gerät zur Interpretation von Signalen im Gehirn.

STENTRODE™ kann letztendlich bei der Diagnose und Behandlung einer Reihe von Hirnpathologien wie Lähmung, Epilepsie und Bewegungsstörungen helfen. Die U.S. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) stellte Seed-Finanzierungen für die Entwicklung der STENTRODE™ Technologie zur Verfügung.

Synchron bereitet derzeit eine klinische Pilotstudie der STENTRODE™ vor, um die Sicherheit und Machbarkeit des Geräts zu evaluieren, um eine patientenorientierte Hirnkontrolle über Mobilitätshilfegeräte zu ermöglichen.

Synchron arbeitet mit zahlreichen weltweit führenden Unternehmen aus den Bereichen Medizin, Technik und Bionik zusammen. CEO und Gründer, Dr. Tom Oxley, ist Laborleiter des Vascular Bionics Laboratory, Department of Medicine (Royal Melbourne Hospital), University of Melbourne. Dr. Oxley leitete ein Team von 39 Wissenschaftlern aus 16 Abteilungen, um im Februar 2016 eine wegweisende Arbeit über Naturbiotechnologie zu veröffentlichen.

Im Laufe der Jahre hat Synchron die Beziehungen zu strategischen multinationalen Geräteunternehmen, innovativen globalen Herstellern und einer Kommerzialisierungsinfrastruktur innerhalb der Silicon Valley Medtech-Industrie ausgebaut.

http://www.synchronmed.com

Hype oder Hope?

Ist das alles nur Science Fiction? Ein großer Traum von reichen Unternehmern aus dem Silicon Valley, Rüstungsunternehmen und Futuristen? Nein, der langjährige Traum, mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz (KI) ein künstliches Gehirn zu bauen, hat in Großbritannien kürzlich einen bedeutenden Schritt nach vorne gemacht.

Ein Team um Professor Newton Howard von der University of Oxford hat erfolgreich ein nanoskaliges, KI-betriebenes künstliches Gehirn im Formfaktor eines neuronalen Implantats mit hoher Bandbreite prototypisiert.

Qualcomm, Intel, Georgetown University, die Brain Sciences Foundation sowie Professor Howards Oxford Computational Neuroscience Lab haben erfolgreich gemeinsam die proprietären Algorithmen und Optoelektronik entwickelt, die für ein neuronales Implantat mit hoher Bandbreite erforderlich sind.

Dieser wichtige erste Schritt nach vorne gipfelt in mehr als einem Jahrzehnt Forschung von Professor Howard am Synthetic Intelligence Lab des MIT und der University of Oxford, die zu mehreren US-Patenten für die Technologien und Algorithmen führte, die für die Stromversorgung des Geräts verwendet werden.

Graphen und die Zukunft

Die Mehrheit der neuesten Entwicklungen beinhaltet das Design neuronaler Schnittstellen der nächsten Generation mit Graphen und anderen zweidimensionalen (2D) Materialien. Diese Materialien verfügen über eine Reihe von Eigenschaften (Flexibilität, elektrische Mobilität, große Oberfläche, die für die Interaktion mit den neuronalen Komponenten zur Verfügung steht und für Oberflächenmodifikationen geeignet ist), die erweiterte funktionale Fähigkeiten für neuronale Schnittstellen ermöglichen können.

Jede neuronale Schnittstelle, die für die Implantation entwickelt wurde, sollte so minimal-invasiv wie möglich sein, einen einfachen chirurgischen Eingriff ermöglichen und während der gesamten Lebensdauer eine effiziente und konsistente Aktivität bieten. Grundsätzlich sind drei große technologische Herausforderungen erforderlich, um eine ausreichende Wirksamkeit zu erreichen:

Die Aufzeichnungsmöglichkeiten sollten die Detektion von Signalen einzelner Neuronen (bis zu wenigen Dutzend µV) und von Neuronenanordnungen (induzierende Feldpotenziale von wenigen Dutzend µV) ermöglichen; die Aufzeichnung sollte über große Flächen (bis zu einigen Dutzend cm2) und mit hoher räumlicher Auflösung (Hunderte von µm2 des aktiven Aufnahmeortes) möglich sein.

Die elektrische Stimulation erfordert ein Minimum an Ladungsinjektionskapazität, um eine Reaktion in dem zu stimulierenden Gewebe hervorzurufen. Typischerweise sollten Elektrodenmaterialien in der Lage sein, in der Größenordnung von Hunderten von µC cm-2 bis wenigen mC cm-2 in Impulsen zwischen 100 µs und 1 ms zu liefern. Eine so große Ladungseinspritzkapazität sollte eine fokale Stimulation mit Elektroden mit aktiven Flächen bis zu Hunderten von µm2 ermöglichen.

Um die Reaktion von Fremdkörpern zu minimieren, sollten elektrische neuronale Schnittstellen eine ausgezeichnete Biokompatibilität und mechanische Übereinstimmung des das Gerät umgebenden neuronalen Gewebes aufweisen.

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