Artikel: Chip in je hoofd

Transcriptie

1 Werkstuk door een scholier 2818 woorden 2 november ,3 8 keer beoordeeld Vak ANW Artikel: Chip in je hoofd Door: Gieljan de Vries Het Amerikaanse bedrijf Cyberkinetics heeft een implantaat ontwikkeld waarmee een verlamde proefpersoon een computer kan bedienen. Spectaculair, maar experts willen nog veel verder. Een dwarslaesie in de nek, vreselijk. Van de ene op de andere dag kun je alleen nog maar de spieren in je hoofd gebruiken. Met je tong en ogen kun je alsnog boodschappen overbrengen, maar ideaal is dat niet. Het Amerikaanse bedrijf Cyberkinetics heeft een oplossing in ontwikkeling: hun BrainGate-implantaat koppelt hersencellen aan een computer. Mailen en internetten met een gedachte! De BrainGate van Cyberkinetics. Honderd pinnetjes lezen de signalen van verschillende neuronen (hersencellen) uit en sturen die naar een computer. De BrainGate is ingebouwd in de hersenen en is maar een paar vierkante millimeter groot. Bron: Cyberkinetics Neurotechnology Systems, Inc. Om privacyredenen wil Cyberkinetics de naam van haar proefpersoon niet onthullen, maar wat hij heeft bereikt des te meer. De 24-jarige dwarslaesiepatiënt kreeg in juni 2004 het BrainGate-implantaat ingebracht. Honderd pinnetjes maken direct contact met hersencellen en sturen de signalen naar een computer. Door training kan de proefpersoon zijn computer bedienen maar ook zijn televisie. Onderzoekers van Cyberkinetics zeggen dat hij zelfs tegelijkertijd kan praten en een apparaat bedienen. Cyberkinetics wil de BrainGate nu in vier nieuwe proefpersonen implanteren. Close-up van de BrainGate.bron: Cyberkinetics Neurotechnology Systems, Inc.Klik op de afbeelding voor een grotere versie Denken aan beweging Hoe werkt de BrainGate? In de hersens zitten allerlei gespecialiseerde gebieden. Eén daarvan is de motorcortex (rode gebied in de afbeelding): het gebied waar de opdracht voor een beweging naar de uitvoerende spieren gaat. Als de hersens door een dwarslaesie niet meer met de spieren kunnen communiceren, is de patiënt verlamd. De hersens geven nog steeds opdrachten, maar die komen niet bij de spieren aan.de BrainGate is een plaatje met daarop 100 kleine naaldjes. Die maken contact met hersencellen in het motorisch centrum en lezen de signalen ervan af. Als de patiënt nu een beweging wil maken, pikt de BrainGate dat op. Via een dun draadje gaat het signaal naar een soort stekker in de schedel, aangesloten op een computer met speciale software. De patiënt moet wel een tijdje trainen voor hij de computer als vijfde ledemaat kan gebruiken. Artist's concept: BrainGate in de hersens van de proefpersoon. Een dun draadje leidt naar het stopcontact in de schedel, waar de computer op aan wordt gesloten.bron: Cyberkinetics Inc. Cybernetics is niet de enige groep die hersens aan machines probeert te koppelen. Neural Signals bijvoorbeeld leest hersensignalen af met een speciale geleidende schroef, net buiten de hersens maar Pagina 1 van 6

2 binnen de schedel. Anderen gebruiken helemaal geen implantaten, maar meten de elektrische signalen van de hersens met EEG-apparatuur (elektroencefalografie). Op die manier wist Miguel Nicolelis van Duke University in Noord-Carolina apen te trainen om alleen met hersensignalen een cursor en een robotarm te besturen. De apen behandelden de 'derde arm' alsof die een echt deel van hun lichaam was. Volgens Jon Mukand, een lid van het Cyberkinetics-team, is directe koppeling aan de neuronen de beste manier om hersens uit te lezen. Andere manieren vangen het gezamenlijke signaal van een verzameling neuronen op, en meten dus alleen een gemiddelde activiteit. "BrainGate heeft honderd pinnetjes, dus zou je er honderd losse neuronen mee af kunnen lezen", zei hij in een interview met Nature. Meer is beter, want hoe meer verschillende signalen de patiënt kan sturen, hoe ingewikkelder de opdrachten die hij de computer kan geven. Hersens uitlezen is één ding, maar het kan ook andersom. Het Dobelle-instituut heeft bijvoorbeeld een implantaat ontwikkeld waarmee blinden weer kunnen zien. Een computer bewerkt camerabeelden en stuurt die via geïmplanteerde elektronen direct naar de visuele cortex, het hersengebied waar informatie van de ogen wordt verwerkt. Proefpersonen zien overigens geen echte beelden, maar krijgen een ruwe gewaarwording van hun omgeving door zwart-witte stippen. Toch is dat genoeg om langzaam met een auto te rijden op een parkeerplaats. Allemaal aan de BrainGate? Stephen Roberts van de Universiteit van Oxford zegt dat we nog maar een eerste ruwe versie hebben van een heel nieuwe technologie. "We hebben nog een echte doorbraak nodig. Een apparaat dat je zo kunt implanteren en dat je zonder lange training meteen kunt gebruiken. Er is nog veel werk te doen voor de hele bevolking zo'n implantaat heeft." CyberKinetics timmert ondertussen vrolijk aan de weg. Hun dwarslaesie-patiënt kan via de BrainGate dan nog geen auto besturen, met zijn computer- en televisiecontrole heeft hij de eerste stap al gezet. Achtergrondinformatie: Omdat het stuk over chips gaat, dacht ik dat het wel handig was om te weten wat precies een chip is. Ik zocht het op in de encyclopedie. Inhoud 1 Materiaal 2 Ontwikkeling 3 Computerchip en 'andere' chips 4 Geheugenchips Materiaal Een geïntegreerde schakeling is een elektronische schakeling die niet zoals voorheen bestaat uit losse componenten op een Printed Circuit Board (PCB) of printplaat, maar waarin de schakeling en alle componenten geïntegreerd gefabriceerd zijn op een plakje silicium. Zo'n plakje wordt daarna in een keramische of plastic behuizing met metalen pootjes gelijmd (keramisch) of gegoten (plastic). De term 'chip' is afgeleid van de plak silicium die van een staaf van puur silicium (gefabriceerd uit zuiver zand, ofwel SiO2) van bijvoorbeeld 20 of 30 cm doorsnede afgezaagd wordt. Ontwikkeling Hybride schakeling uit Doordat steeds dezelfde elektronische schakeling bij verschillende apparaten werden gebruikt, Pagina 2 van 6

3 ontstonden er algemene printplaten met een bepaalde functie. Dergelijke printplaten bestonden uit gewone losse componenten, maar soms ook weerstanden die direct op de printplaat werden aangebracht. Daarmee was de hybride schakeling ontstaan, die een voorloper van de geïntegreerde schakeling is. Omdat er meer gebruik gemaakt werd van transistors, en die ook nog eens vaak in dezelfde elektronische schakeling gebruikt werden, is het geïntegreerd circuit ontwikkeld. Daarmee werden meerdere transistors tezamen met weerstanden op één halfgeleiderplaatje gemaakt. Deze werden eerst in een metalen behuizing geplaatst, maar worden tegenwoordig vrijwel altijd in een kunststof behuizing gegoten. De eerste werkende geïntegreerde schakeling werd op 12 september 1958 door Jack Kilby van Texas Instruments gepresenteerd. Vier maanden later deed Robert Noyce van Fairchild Semiconductor een soortgelijke uitvinding. Hoewel Noyce later was dan Kilby werd de patentenstrijd uiteindelijk in 1969 in het voordeel van hem beslist. De technologische vooruitgang van chips houdt zich al tientallen jaren aan de Wet van Moore. Computerchip en 'andere' chips Overigens is de term 'computerchip' enigszins vreemd, want er is geen wezenlijk onderscheid tussen chips die gebruikt worden in computers en chips die in andere apparaten worden toegepast. Ook in aantallen gezien worden ze elders veel meer gebruikt: vrijwel alle apparaten van boven de circa 100 euro bevatten minstens één chip. En in PC's wordt het aantal juist steeds meer beperkt doordat zoveel mogelijk functies op zo min mogelijk chips worden ondergebracht. Het uiteindelijke streven voor een moederbord is altijd dat het maar drie chips bevat: De CPU, de BIOS-ROM en een chip met de rest. Daarnaast zijn er natuurlijk 'voeten' voor het geheugen en voor de insteekkaarten. De verklaring voor dit minimum is vrij simpel: De CPU is aan voortdurende vernieuwing en marktwerking onderhevig en kan dus niet gecombineerd worden met de overige functies. De BIOS-ROM bevat de software van het systeem en die moet gewijzigd kunnen worden; verder is de technologie verschillend van die van de rest-chip, maar uiteindelijk kan hij wel samengevoegd worden. Geheugenchips Voor geheugenchips geldt ook een technologierace en een marktwerking. Het wezenlijke probleem is dat moederborden een tijd van tevoren ontworpen worden, wanneer nog niet duidelijk is wat de situatie op de markt zal zijn wanneer de moederborden daadwerkelijk klaar zijn en verkocht kunnen worden. Vandaar dat de kritische onderdelen nog steeds verwisselbaar zijn, al is dat een stuk duurder! Bronnen: Voor het Artikel keek ik in Kennislink. Daarna moest ik nog even moeite doen om de schrijver te vinden, maar die bleek op internet te staan. Het is geschreven door Gieljan de Vries. Het jaar van uitgifte is zoals bovenstaand, Het 2e artikel, de informatie uit de encyclopedie, heb ik gevonden op een vertrouwelijke online encyclopedie, waar heel veel mensen hun informatie vandaan halen. Omdat iedereen vrij kan posten op Wikipedia, staat daar niet altijd een schrijver bij. Het kan ook zijn dat het artikel bijvoorbeeld is geschreven door 2 mensen (hoewel die kans klein is) of later is aangepast door iemand anders. Ik heb verder gezocht naar hetzelfde artikel op andere sites, maar bij de artikels die ik daar vond stond ook geen schrijver. Er is ook geen ISBN-nummer van. Het jaar van uitgave maakt niet uit, omdat chips altijd actueel zijn. De informatie over Gieljan de Vries heb ik van Kennislink. Pagina 3 van 6

4 De schrijver van het kleine engelse stukje dat ik hierna nog citeer is Jack Schofield Informatie over de schrijver: Gieljan de Vries Redacteur van de vakpagina's Natuurkunde, Ruimtevaart, en Sterrenkunde Gieljan de Vries (1978) wist al halverwege zijn studie natuurkunde dat hij liever over wetenschap vertelde dan zelf onderzoek te doen en besloot wetenschapsjournalist te worden. Hij krijgt nog steeds een kick als hij leuk onderzoek voor het voetlicht kan brengen. Tussen het werk door verslindt Gieljan sci-fi, speelt boardgames als Roborally en Frag, schermt hij en kookt uitgebreid voor vrienden. Gieljan de Vries: "Koffie erin, tekst eruit." Over de andere schrijver kon ik dus niets vinden, omdat ik niet weet wie de andere schrijver is. Wikipedia bellen heeft weinig zin, want ze hebben het recht niet om informatie over die man uit te geven, omdat hij het daar vrijwillig heeft geplaatst. De bedoeling van de publicatie Ik denk dat ze met deze publicatie voornamelijk mensen willen informeren over de BrainGate. Dat denk ik omdat het een blad is met als doelgroep mensen die iets willen weten over natuurkundige dingen (sterrenkunde, biologie, natuurkunde etc.). Ook kan het bedoeld zijn om mensen die dislaesie hebben op te vrolijken. Er is immers mogelijk een oplossing voor ze gekomen. Zo las ik in een engels stukje dat de eerste met behulp van deze chip al is verzonden. (namelijk: "A pill-sized brain chip has allowed a quadriplegic man to check and play computer games using his thoughts. The device can tap into a hundred neurons at a time, and is the most sophisticated such implant tested in humans so far," By Jack Schofield / Out of this world 05:44pm) Maar omdat dat engels is heb ik het niet als achtergrondinformatie gebruikt. De vertrouwelijkheid Omdat de schrijver van het artikel zelf Natuurkunde heeft gestudeerd denk ik dat zijn stuk behoorlijk betrouwbaar is. Ook omdat er meerdere dingen over te vinden zijn, weet ik zeker dat het geen nepartikel is. Als de schrijver bijvoorbeeld gewoon iets bedacht had over een BrainGate had er nooit zo ontzettend veel over op internet gestaan. Ook heeft de schrijver een hoop ervaring omdat hij al een tijdje artikels schrijft op natuurkundig gebied. Bovendien heeft de schrijver een reputatie hoog te houden. Als je iets publiceert, moet het later niet zo zijn dat het niet waar is, als er dus onzekerheid over de waarheid was geweest, had hij het wel anoniem gepubliceerd. Samenvatting: Een dwarslaesie is naar. Je kan alleen je spieren in je hoofd bewegen. Nu wordt er een BrainGate implantaat onderzocht, waarmee mensen een computer kunnen besturen via een chip in hun hersenen. De proefpersoon is een 24-jarige dwarslaesiepatiënt. Ze kreeg in juni 2004 een BrainGate implantaat ingebracht. Werking: Een deel van je hersenen (motorcortex) zorgt ervoor dat je beweegt, via dit deel kan je met een BrainGate je computer besturen, omdat je verder niet meer kan bewegen en het dus anders niet nodig hebt. Er is inmiddels een strijd tussen Cyberkinetics en Neural Signals om de beste manier. Het kan ook andersom, hierdoor kan je dus met een camera blinden laten zien (op een beperkte manier, maar wat niet is kan nog komen) Pagina 4 van 6

5 Waarom past dit artikel bij het hoofdstuk? Hoofdstuk 2 gaat over technologie. In bijna ieder apparaat (wat dus met technologie te maken heeft) zit wel een chip. Daarom past het algemene onderwerp chips al bij het hoofdstuk. Nu kwam ik dit artikel tegen over chips in je hoofd, en vond ik dat ook wel bij het hoofdstuk passen. Vragen 1.Zitten er ook nadelen aan de BrainGate? 2.Zou je zelf een testpersoon voor de BrainGate willen zijn (als je dislaesie patiënt was) 3.Noem zo veel mogelijk toepassingen die naast het besturen van een computer ook nog met chips in je hersenen mogelijk zouden moeten zijn (zoals blinden die weer kunnen zien) 4.Chips worden steeds kleiner, noem daar de voor- en de nadelen van. Antwoorden 1.Met de BrainGate kan je een computer besturen. Je kunt er s mee versturen, je kan er zelfs games mee spelen! Maar toch, voelt het niet helemaal lekker. Niet om dingen als dat je met het menselijk lichaam niet moet klooien, of dat het god s schepping is etc. Maar meer omdat het niet gemakkelijk is. Voordat je precies met de BrainGate om kan gaan, moet je er eerst een hele tijd op oefenen. Ook is het zo, dat het mij sneller lijkt om dingen te typen. Het is alleen jammer dat ik niet precies de werking weet (en niet kan vinden) want als het als een keyboard registreert aan welke letters je denkt, kan je natuurlijk gemakkelijk een mail versturen, gewoon denken wat je in wilt typen. Maar zo werkt het niet, want je denkt niet aan letters met het deel van je hersenen waarin je de spieren bestuurt. Het zal dus iets moeilijks zijn met een bepaalde beweging koppelen aan een bepaalde actie in de computer. Dan betwijfel ik of het spelen van spellen (waar wel over wordt gepraat) wel zo gemakkelijk gaat. Misschien juist erg gemakkelijk, maar misschien ook niet. Aan de andere kant is het ontzettend goed als je bijvoorbeeld een robotlichaam zou kunnen besturen alsof het je eigen lichaam was. Op zo n manier dat je in een computergestuurd pak komt te zitten, wat je met je gedachten kan besturen. Precies zoals je jezelf normaal zou besturen. Daaraan is dan weer het probleem dat als er een virus in je robotpak komt, je meteen rare dingen gaat doen. In ieder geval lijkt me dat beter dan helemaal niets kunnen doen. 2.Ja! Het zou me vreselijk lijken om niets te kunnen doen met je hele lichaam. Ik speel namelijk veel gitaar, en ik speel veel spellen op de computer. Dat zijn allebei dingen waarbij je je lichaam hard nodig hebt. Voor dingen als sport zou ik het niet doen, maar het doel om al een normaal tje te versturen is al geweldig. Bovendien, als het bij mij als testpersoon dan niet zou lukken, hebben ze wel een hoop informatie en kunnen ze daarmee de volgende persoon wel beter helpen. Ik zou dus niet inzien waarom je niet mee zou doen aan het experiment als je dislaesiepatiënt bent. De risico s zijn natuurlijk dat het fout gaat, maar je moet maar zo denken: als je alleen je hoofd nog kan bewegen, is het leven dan wel écht leuk? Ik zou het leven dan in ieder geval een stuk leuker vinden als ik nog zou kunnen typen en misschien gamen op mijn computer. Nadeel is dat je geen lag (vertraging van de dingen op het beeld) moet hebben, omdat anders je gedachten en de computer niet meer gelijk lopen, wat naar mijn idee vervelende dingen tot gevolg zal hebben. 3.Allereerst heb je dus het feit dat blinden weer zouden kunnen zien met behulp van camera s. Daaraan moet natuurlijk nog wel het nodige verbeterd worden tot je er echt mee kan kijken zoals je met ogen kijkt, omdat je nu alleen nog stipjes hebt die een vorm van de omgeving weergeven. Het uiteindelijke streven is natuurlijk dat je 2 camera s hebt, zodat je diepte ziet, die écht weergeven wat je zou moeten zien. Pagina 5 van 6

6 Daarnaast kan je natuurlijk ook microfoontjes gebruiken om je oren te vervangen, wat beter zou moeten werken dan een gehoorapparaat. Wat als voordeel heeft dat je dus weer kan horen. Het nadeel is dat je dan als je blind én doof bent al 2 chips in je hoofd krijgt. Wat wel een apart idee is, want het hoort er in feite niet echt. Er zou op de andere manier, dus zonder chips maar met hersengolven, een hele nieuwe stijl in games kunnen ontstaan. Als je bijvoorbeeld alleen wat sensors op je hoofd zou moeten plakken om een game te besturen met je hoofd, zou je echt een stuk makkelijker kunnen gamen. Geen moeilijke combo s met 4 knoppen, geen gepriegel met te grote vingers. 4. Als chips kleiner zijn, is het nadeel dat mensen ook steeds meer moeite moeten doen om geen fouten te maken, en langer moeten leren over de exacte inhoud van de chip, omdat die ook steeds ingewikkelder wordt. Het voordeel is dat apparaten ook steeds kleiner kunnen worden. Pagina 6 van 6