Deze meneer wil een back-up van je brein maken

Image via

Heb je ooit een kopie van je eigen hersens willen downloaden? Stel dat je bijvoorbeeld een ernstig auto-ongeluk hebt gehad – zou het dan niet fijn zijn om je hersens eruit te halen en te vervangen door een replica die je voor het ongeluk hebt gedownload en bewaard? Misschien kun je na een tijdje zelfs een ware verzameling beginnen. Een verzameling van verschillende hersens met verschillende verhalen, herinneringen, gedachten en dromen die in wezen verschillende versies van jezelf zijn. Zoiets komt vast wel een keer van pas.

Het klinkt raar, maar er zijn dus echt mensen die zich bezighouden met de ontwikkeling hiervan. Vorige maand hebben Japanse onderzoekers het voor elkaar gekregen om met een supercomputer een seconde van hersenactiviteit te simuleren. Daarnaast onthulde een Duitse onderzoeker afgelopen zomer een digitaal 3D-model van het menselijk brein in een opmerkelijk hoge resolutie, en in april kondigde de Amerikaanse regering hun BRAIN Initiative aan ­– een onderzoek dat naar verwachting honderden miljoenen euro’s gaat kosten en meer dan een decennium in beslag zal nemen. Het bescheiden doel van het onderzoek is om elke van de tientallen miljarden neuronen in het menselijk brein in kaart te brengen en zo een connectoom te creëren.

In theorie zou een complete kaart van de neurale verbindingen in de hersenen van een individu een kopie zijn van de trajecten tussen alle herinneringen, gedachten en ervaringen die iemand heeft gehad. De implicaties van dit soort diepgaande kennis van hersenfuncties gaan ver, maar zijn op dit moment vooral speculatief.

De procedures die nu nog nodig zijn om de hersenen op microschaalniveau in kaart te brengen zijn ongelooflijk tijdrovend en kostbaar en bovendien moet het brein ervoor gesneden of geverfd worden, waardoor het kapotgaat. Maar met de snelle opkomst en verbeteringen van futuristische technologie is het misschien zelfs denkbaar dat we binnen twee decennia een kopie van de hersenen kunnen maken. Laboratoria over de hele wereld willen natuurlijk de primeur hebben, maar ik kon er maar weinig vinden die je nu al daadwerkelijk die technologie willen verkopen.

Wel kwam ik Brain Backups tegen. Met de tweeëndertigjarige Russel Hanson aan het hoofd heeft deze nieuwe onderneming in neurologische informatica als doel het menselijk brein in kaart te brengen, op een manier die niet intens en niet destructief is. Terwijl de meeste andere onderzoeksinitiatieven door overheden worden gefinancierd, hoopt Brain Backups een groot deel van de onderzoekskosten via crowdsourcing op te halen. Als tegenprestatie bieden ze gratis toekomstige opslag van alle neuronen en synapsen. Ik belde met Russell om uit te vinden wat hij er allemaal van vindt.

Russell Hanson.

VICE: Russell, ik krijg hoofdpijn van wetenschap. Kan jij me uitleggen – zo simpel mogelijk – wat jouw bedrijf doet?
Russell Hanson: Ons team ontwikkelt de instrumenten om het brein af te beelden op een manier die de hersenen heel laat. Eerdere methoden op dit gebied vereisen dat je de hersenen in dunne plakjes snijdt en met een elektronenmicroscoop afbeeldt. Dat gaat niet alleen extreem langzaam maar is ook extreem duur. We willen dat proces sneller maken, zodat wetenschappers kunnen onderzoeken hoe de hersenen door de tijd heen veranderen, zonder dat we ze elke keer dat we ze willen meten kapot moeten maken.

Okay. En hoe ga je dat onderzoeken?
We experimenteren nog op dieren. We zijn een klein bedrijf met een groot doel. We hebben een paar hele getalenteerde ingenieurs, wetenschappers en ontwerpers van onder andere MIT, de Deense Technische Universiteit en UCLA. Ons doel is om het goedkoop en toegankelijk te maken, zodat iedereen zijn of haar brein in kaart kan brengen – zoals nu al betaalbaar je genoom in kaart gebracht kan worden met testservices als 23andMe.

Bestaat de technologie die je wil gebruiken überhaupt al?
De daadwerkelijke technologie bestaat al, maar die is extreem traag en duur. Onze uitrusting is behoorlijk echt – we werken niet met hypothetisch materiaal. Maar het wordt steeds makkelijker, zoals altijd als je dingen aan het bouwen bent. Ford is niet meteen met hun model uit 2013 begonnen, ze zijn met de Ford T uit 1908 begonnen – de eerste auto die middenklassenfamilies konden betalen. En nog daarvoor ontwikkelden ze prototypes – dat waren er negentien, voordat ze bij de T uitkwamen. Het hele idee toen ik hier bij MIT aan begon, was om de persoonlijke breinkaart betaalbaar te maken voor een middenklasseninkomen.

Een PET-scan van een normaal brein (foto via).

Hoeveel zou het op dit moment kosten om een backup van je brein te maken?
De huidige schatting komt in de buurt van de €1,1 miljoen tot €2,2 miljoen voor een destructieve, messcherpe scan van het menselijk brein. Maar dat is dus de huidige onderzoek- en ontwikkelingsprijs – en niet de prijs van het product. Die zal veel lager uitkomen. Dat zou in essentie een compleet beeld van de hersenen moeten geven, maar het zou de hersenen in het proces natuurlijk wel vernietigen. Dit zou de set van beelden opleveren waar een heel brein mee geconstrueerd kan worden.

Er zijn andere methoden die nanodeeltjes, synthetische biologie, röntgenstraling of MRI gebruiken en die de kosten significant kunnen drukken. Daarbij vernietigen ze de hersenen niet in het proces. De prijs voor om je genoom in kaart te brengen is recent gezakt naar €2200 tot €3000. Er worden dus nu ook manieren ontwikkeld om deze betaalbare methoden te gebruiken om hoge resolutie informatie over connectiviteit in de hersenen te krijgen. De kosten naar beneden krijgen, data bruikbaar en duidelijker maken en een platform bouwen – daar focust ons bedrijf op.

Op dit moment heb je een niet-levend brein nodig voor een afbeelding, toch? Hoe ver ben je verwijderd van een afbeelding zonder dat je daarvoor de hersenen kapot maakt?
Het draait allemaal om de resolutie. Op dit moment kunnen we de hersenactiviteit in kaart brengen zonder het te beschadigen met MRI. MRI-scans voor dieren en nieuwe MRI-scans die speciaal gebouwd zijn voor één doeleinde en meer vermogen hebben, hebben een hogere resolutie dan de oudere, typische medische MRI-scans. Je kan je beter focussen op wat je nodig hebt voor verschillende soorten kaarten in plaats van dat je alles moet onderzoeken.

En als je de hersenen in kaart hebt gebracht kan je dus effectief informatie afspelen, zoals bij een tape?
Een enkel snapshot is een statisch beeld. Je kunt niet iets afspelen dat niet aan een tijdreeks verbonden is. Het is denkbaar dat je kan ‘terugspoelen’ net zoals je met je herinneringen terug in de tijd kan. De manier waarop verschillende mensen toegang hebben tot verschillende delen van hun herinneringen is hiërarchisch en alles is gebouwd op een eerdere ervaring. Je zou dus als het ware een speciaal soort ‘relatieve kennismotor’ moeten bouwen die voor ieder persoon individueel een mechanisme voor het benaderen van informatie uitstippelt. Onderzoek heeft aangetoond dat de hersenen slecht in staat zijn om de tijd te herkennen en door allemaal verschillende dingen worden beïnvloed, zoals de vraag of we een gebeurtenis hebben veroorzaakt of niet. Dus nee – je kunt de informatie niet echt "afspelen" in de vorm van het beeld-voor-beeld-, of seconde-voor-secondemanier die we gewend zijn van audio- of beeldopnamen.

Van wat ik ervan begrijp is een connectoom simpelweg de documentatie van connecties, maar geeft het geen informatie over wat er nou precies tussen die neuronen uitgewisseld wordt. Als je de informatie in de hersenen niet kan terugspoelen of op een andere manier kan bekijken, wat heeft de gemiddelde persoon er dan eigenlijk aan om de sporen in zijn hersenen in kaart te brengen?
Het doel van dit werk is om een infrastructuur te maken die deze data bruikbaar en interessant maakt. Het is vrij duidelijk dat het hebben van een kaart van het brein essentieel is voordat je dingen kan gaan terugspoelen of afspelen. Wij hebben besloten om eerst deze technische uitdaging te tackelen. Uiteindelijk zal dit onderzoek zeker ook behandelingen voor ziektes als Alzheimer, Parkinson, autisme en depressie verder helpen.

Een zestiende-eeuwse diagram over de preparatie van een schedel voor hersenchirurgie. Dit is precies zo’n voorbeeld van iets dat Brain Backups wil vermijden. (Afbeelding via).

Wat zijn de voordelen van een back-up van je brein maken?
Je hersenen back-uppen is gewoon een simpele manier om te zeggen dat je relevante informatie van de cellulaire structuur, neuronale connectiviteit en meer van dat op een hoge resolutie opneemt en al die informatie op een computer of harde schijf zet. Er zijn heel veel redenen waarom dat handig is of zou zijn. Ik denk dat de belangrijkste is dat het een soort van verzekering is. Een back-up van iets waar je waarde aan hecht. Je kan morgen in een auto-ongeluk belanden en echt wensen dat je alles terug kon spoelen. De medische voordelen van al deze gedetailleerde persoonlijke informatie zijn ook gigantisch: een dokter zou precies weten welke behandeling je zou moeten krijgen bij depressie, Alzheimer of epilepsie zonder dat hij hoeft te raden of op grove metingen hoeft te vertrouwen.

Maar kan iemand niet jouw hersenen downloaden en vervolgens je identiteit stelen of grootschalig met je leven knoeien?
Ik denk dat dat erg onwaarschijnlijk is. Iedereen zou bijvoorbeeld nu al je DNA kunnen stelen met een monster van je speeksel. Ik ken niemand die niet spuugt omdat hij bang is dat iemand er dan met zijn DNA vandoor gaat. Mensen uploaden tegenwoordig allemaal informatie over zichzelf. Zo ook over hun genoom, omdat ze zich realiseren dat deze data belangrijk is en bij kan dragen aan de samenleving. Sommige mensen delen hun genome informatie in de hoop dat iemand het zal gebruiken om de kwalen waar zij zelf last van hebben te verhelpen, of dat hun familie er iets aan heeft. Dat gebeurt in ziekenhuizen, in een gecontroleerde omgeving, maar ook op internet. Op dit moment is het probleem van online genoom- of identiteitsdiefstal louter hypothetisch. Het is te duur, en de vaardigheden die ervoor nodig zijn, zijn te gespecialiseerd.

Tot slot dan: kun je de hersenen succesvol in kaart brengen zonder het bewustzijn in kaart te brengen? Een groot deel van de kritiek op het back-uppen van het brein gaat over het idee dat een machine nooit de menselijke ervaring kan namaken.
Het meeste werk dat daarover verschijnt is vooral filosofisch. Het is een klassieke filosofie versus wetenschappelijk debat. Ik ben niet zo filosofisch ingesteld. Het bewustzijn ontstaat in mijn ogen en de ogen van vele anderen uit biologische, chemische en fysieke interactie. Dat wil niet zeggen dat er niet veel interessant filosofisch werk over het in kaart brengen van het bewustzijn bestaat – dat is er zeker. Bij het ontcijferen van de neurale codes die worden gebruikt om met het zenuwstelsel te communiceren is ontdekt dat die codes inderdaad veel op codes van machines lijken.