Kommentarer till artikeln Brain Function and Blood Flow

2002-04-03

Artikeln av Lassen et al från 1978 visar hur den tidens öppet bedrivna hjärnforskning såg ut i frontlinjen. Syftet med att ta upp den är att den visar hur mkt som då var känt om mentala och fysiska tillstånd som de representeras i hjärnan.
Det fanns goda skäl för att utveckla avbildande metoder för att underlätta diagnoser på hjärnskador. För ca 80 av 500 patienter i Köpenhamn och Lund visade det sig att hjärnan hade normal funktion. Senare utvecklades tekniken vidare och man frångick bruket av den typen av radioaktiva spårämnen. Men även med dessa ämnen handlade det om en kort exponering av storleksordningen minuter.
Den aspekt som jag fäster störst avseende vid här är att man i den öppet bedrivna hjärnforskningen i princip hade tillgång till information som möjliggör detaljerad avläsning av en hjärna från avstånd förutsatt att man använder ngn annan metod för avläsningen än den i artikeln som bara fungerar i apparaturen. I artikeln nämns att metoder med mikroelektrodmatriser också finns men att de inte duger till samma helhetsavläsning. Men om man tänker sig att man först kartlägger hjärnan i laboratoriet och utifrån det bygger upp en databas och tillhörande teoretiska modeller för korrellering mellan gamla identifierade tillstånd och nyuppmätta, så kan man efter att ha utvecklat en sån modell till en tillräckligt hög grad av förfining gå över till att skatta hjärnans tillstånd med ett begränsat antal elektroder anslutna till radiokommunikations elektronik. En sån skattning utförd i några hundra mätpunkter borde kunna räcka för att med tillräcklig precision välja entydigt ett standardtillstånd i databasen.
Givetvis kan helt nya tillstånd uppkomma som man går bet på att tolka men innebörden av att ha en tillräckligt förfinad modell är att såna situationer inträffar sällan. Och att det finns intelligens inbyggd som sammanväger tillgänglig information så väl att ingen ytterligare förbättring är nödvändig.
Om det skulle krävas miljontals elektroder i stället för några hundra vore det svårare att realisera om än inte alldeles omöjligt. Men när man ser hur oerhört distinkt olika angivna mentala och fysiska tillstånd representeras i hjärnan verkar det som om några hundra räcker. Redan några 10 tal kan räcka långt för många ändamål. Och det bygger på att man har analyserat data med hjälp av observationer förutom mätningarna på hjärnan.
Det är också sannolikt att när såna här systematiska metoder hade förfinats var det möjligt att skapa liknande databaser enbart med elektroderna utan många föregående laboratoriemätningar. Det beror på dels att man kan välja elektroders placering optimalt och dels på att man kan räkna med att tidigare analyser har resulterat i modeller där vetandet kondenserats till formler som är lättare att anpassa nya data till. Man har dragit ut det universella ur tidigare empiriskt arbete.

Den sortens forskningsinsatser får man anta har bedrivits under sekretess och detta har inget samband med artikelförfattarnas verksamhet. De sistnämnda visar emellertid genom precisionen och omfattningen av sina studier att förutsättningen finns för avläsning från avstånd. Avläsning av både mentala och fysiologiska data.

Upplösningen var 1 cm² vilket innebär minst 10000(?) hjärnceller. Styrning av hjärnan fordrar högre upplösning det vet man från annan forskning där elektroders precisa placering kan ha stor betydelse.

Min nuvarande kunskap är otillräcklig för att avgöra om det går att avläsa t ex minnen (och annat som ej tillhör motorik) via de nervtrådar som når spinalkanalen eller om det kräver anslutning i hjärnan.
Det har stor betydelse eftersom det skulle innebära att det räcker att ansluta via nacken.
I artiklar från tidigare på 1970 talet diskuteras subkortikala elektrodanslutningar för övervakning/avläsning och kontroll av interner och det finns även explicita lagparagrafer från samma tid som handlar om att det ibland är motiverat att använda såna elektroder.
Detta tycks ju peka på att det inte räcker med anslutning i nacken för alla ändamål. Men detta skulle vara intressant att få uppdaterad information om.
En hypotetisk möjlighet vore att offra några motroriknervtrådar och operera om deras anslutningar så att man kunde förmedla annat än motorikinformation.

2002-04-04
Förtydliganden.
Ovan nämns att några hundra elektroder borde räcka. Låt oss säga 300. Antag att varje elektrod används för att definiera ettdera av två tillstånd. Då kan totalt 2³⁰⁰ olika tillstånd definieras. Ett enormt stort tal. Men det är inte så bra som det verkar. För enkla elektroder mäter inte alls samma sak som mätmetoden i artikeln. Enskilda elektroderna mäter t ex en enda nervtråds elektriska pulser. Metoden i artikeln mäter syreförbrukningen/energiförbrukningen i det upplösta området. Om man summerar den elektriska aktiviteten i hjärncellerna i samma område bör resultatet överensstämma. Den elektriska aktiviteten i hjärncellerna är en olinjär funktion av aktiviteten i nervtrådarna. Koincidenser spelar ju en väsentlig roll. Av detta kan man dra slutsatsen att det sannolikt krävs flera elektroder inom det upplösta området för att erhålla en god skattning. Låt oss säga att vi behöver 5 elektroder per upplöst område. Då blir det effektiva antalet mätpunkter 300/5=60. Det innebär fortfarande ett mkt stort antal särskiljbara tillstånd. 2⁶⁰ Men reproducerbarheten i hjärnans tillstånd hos en individ sätter gränsen för hur noga det går att definiera hjärnans tillstånd så den särskiljande förmågan som citeras ovan är inte ett mått på ngt direkt användbart.
Antalet tillstånd som kan karakteriseras, lagras i en databas och matchas mot aktuella mätdata och snabbheten med vilket detta kan ske sätter säkert en mkt snävare gräns.
Om man i stället för enkla elektroder har en annan mer avancerad typ av sensor vore det möjligt att mäta samma sak som i artikeln med hög upplösning.

För att slippa ha separat radiokommunikation med flera såna mätpunkter krävs att informationen transporteras med ngn annan metod. Metoden att låna några motoriknervtrådar är en attraktiv möjlighet om den går att realisera på ett pålitligt sätt. Det borde inte vara svårare att utföra än mkt av det som pågår inom utveckling och produktion av avancerade mikroprocessorer, där det ju handlar om att hantera mängder av mikroskopiska ledningsdragningar.
Det är inte samma sak som att manipulera nervtrådar inuti en patients huvud, men med gigantiska utvecklingsbudgetar är det fullt möjligt. Vanlig klinisk medicin sysslar inte med sånt och skulle inte kunna göra det med kort varsel. Det som krävs är specialutrustning och systematiskt genomtänkta och utprovade metoder.
För att det skall fungera måste det vara överstökat under några timmars arbete på natten och utan att märkbara ärr uppkommer. För varje ansluten nervtråd har just den sensorn/elektroden sedan en mkt användbar kommunikationsväg till en centralt placerad transponder. Om man inte vill låna för många nervtrådar kunde man tänka sig att använda en och samma för att ansluta till flera sensorer. En enda nervtråd kan transportera mer än 100 pulser per sekund, vilket antagligen kan utnyttjas för att överföra lika många informationsbitar per sekund om man är fri att använda nervtråden som man vill.