Ο δρ Ερικ Λούθχαρτ μίλησε αποκλειστικά στο Βήμα για την εκπληκτική του ανακάλυψη


Καθώς πληκτρολογώ αυτές τις γραμμές, μια «εσωτερική φωνή» αρθρώνει τις λέξεις μέσα στον εγκέφαλό μου, παρ’ ότι δεν τις εκφράζω μεγαλόφωνα. Την ώρα που θα διαβάζετε ακριβώς τις ίδιες γραμμές, μέσα στον εγκέφαλό σας η δική σας «εσωτερική φωνή» θα ψιθυρίζει τις ίδιες λέξεις. Πρόκειται για ένα σύνθετο εγκεφαλικό «ταξίδι» που βασίζεται στην εκπομπή ηλεκτρικών σημάτων. Η συγκεκριμένη διαδικασία είναι αυτοματοποιημένη, όχι όμως και δεδομένη για πολλά άτομα που βρίσκονται στη (σιωπηλή) θέση να μην μπορούν να μετατρέψουν τις σκέψεις τους σε προφορικό λόγο. «Φωνή» σε όλους τους ασθενείς που σήμερα ζουν στη… σιωπή λόγω τραυματισμών του εγκεφάλου ή σοβαρών νευροεκφυλιστικών νόσων και μυασθενειών έχει αποφασίσει να δώσει ο δρ Ερικ Λούθχαρτ από το Πανεπιστήμιο Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις του Μιζούρι. Ο δρ Λούθχαρτ, ο οποίος μίλησε στο «Βήμα», είναι ο πρώτος επιστήμονας που επέτυχε να «δει» τα φωνήματα – τους δομικούς λίθους από τους οποίους σχηματίζονται οι λέξεις – κατά τη διάρκεια παραγωγής τους μέσα στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Το επίτευγμα του ειδικού που χαρακτηρίστηκε ένα σημαντικό βήμα «ανάγνωσης της ανθρώπινης σκέψης» δημιουργεί αισιοδοξία αλλά και φόβο για ένα μέλλον στο οποίο πιθανόν να παραβιαστεί η ιδιωτικότητα ακόμη και των πιο μύχιων σκέψεών μας.

Ο δρ Ερικ Λούθχαρτ, επίκουρος καθηγητής Νευροχειρουργικής, Βιοϊατρικής Μηχανικής και Νευροβιολογίας καθώς και διευθυντής του Κέντρου για την Καινοτομία στη Νευροεπιστήμη και στην Τεχνολογία του Πανεπιστημίου Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις του Μισούρι, έχει τις τελευταίες ημέρες την τιμητική του. Η νέα μελέτη του που αφορούσε την «ανάγνωση» των φωνημάτων στον εγκέφαλο και η οποία δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Journal of Neural Engineering» αναπαρήχθη από πολλά ΜΜΕ ενώ ο ίδιος έδωσε συνεντεύξεις σε έγκριτες εφημερίδες. Και αυτό δεν ήταν τυχαίο, αφού ουκ ολίγοι ανέφεραν ότι μπόρεσε να «διαβάσει την ανθρώπινη σκέψη». Ενα επίτευγμα με θαυμαστές επιστημονικές διαστάσεις για την ανακούφιση πολλών ανθρώπων όπως αυτοί με «σύνδρομο εγκλεισμού» που δεν είναι σε θέση να εξωτερικεύσουν τις σκέψεις τους και να επικοινωνήσουν με τον περίγυρό τους. Αλλά και ένα επίτευγμα που κάποιοι ανησυχούν ότι μπορεί να μετατραπεί σε εφιάλτη σε ό,τι αφορά την ιδιωτικότητα ακόμη και των πιο κρυφών σκέψεων που κλωθογυρίζουν στο κεφάλι του καθενός μας αλλά δεν εξωτερικεύονται ποτέ.
Ο ίδιος ο καθηγητής, μιλώντας στο «Βήμα» έκανε λόγο για υπερβολικούς φόβους που έχουν σχέση με όλα τα καινοτόμα πεδία της επιστήμης. Δήλωσε χωρίς περιστροφές (και με έναν τόνο ενόχλησης θα έλεγε κάποιος, αν μπορούσε να… αναγνώσει το μυαλό του) ότι «δεν μπορώ να διαβάσω σε καμία περίπτωση τις σκέψεις των ανθρώπων που περπατούν στον δρόμο, δεν μπορώ να διαβάσω τις δικές σας μύχιες σκέψεις τώρα που μιλάμε» και τόνισε ότι η ερευνητική προσπάθειά του έχει στόχο να προσφέρει δίοδο επικοινωνίας στους ανθρώπους που σήμερα είναι καταδικασμένοι να ζουν στη «βουβή» μοναξιά τους λόγω προβλημάτων υγείας. Σε κάθε περίπτωση, το σίγουρο είναι ότι η επιστήμη μπορεί πλέον να ρίξει μια καλή ματιά στα ενδότερα του μυαλού μας (και όπως όλα δείχνουν η «όρασή» της συνεχώς θα οξύνεται). Ελπίζουμε να γίνει καλός χειρισμός αυτής της επιστημονικής ικανότητας διότι κάποιες φορές πρέπει το «τα εν οίκω μη εν δήμω» να συνεχίσει να ισχύει…

Πώς έγινε το πείραμα
Ποια ακριβώς ήταν όμως η επιτυχία του δρος Λούθχαρτ; Ο ειδικός κατάφερε να «δει» τέσσερα από τα περίπου 40 φωνήματα από τα οποία «δομείται» η αγγλική γλώσσα να σχηματίζονται μέσα στον ανθρώπινο εγκέφαλο – για την ακρίβεια, στον εγκέφαλο τεσσάρων ασθενών που έπασχαν από σοβαρής μορφής επιληψία. Ο καθηγητής και η ομάδα του εμφύτευσαν στην επιφάνεια του εγκεφάλου του κάθε εθελοντή μια συστοιχία 64 ηλεκτροδίων. Στη συνέχεια ζήτησαν από τους ασθενείς να παραγάγουν τέσσερις επαναλαμβανόμενους ήχους – «οο», «ah», «eh» και «ee». Καθώς οι εθελοντές παρήγαγαν τους ήχους οι ειδικοί ήταν σε θέση να ανιχνεύσουν τα ηλεκτρικά σήματα του εγκεφάλου που αντιστοιχούσαν σε καθέναν από αυτούς.

Οπως εξηγεί ο δρ Λούθχαρτ στο «Βήμα» «αρχικός στόχος της μελέτης ήταν το να εντοπιστεί τι ακριβώς συμβαίνει στον εγκέφαλο αυτών των ασθενών με αποτέλεσμα να προκαλούνται επιληπτικές κρίσεις. Ωστόσο τα ηλεκτρόδια ήλεγχαν παράλληλα τις περιοχές του εγκεφάλου οι οποίες θεωρείται ότι παράγουν την ομιλία _ πρόκειται για τον κινητικό φλοιό, την περιοχή του Βέρνικε καθώς και την περιοχή του Μπροκά».

Περιοχές Βέρνικε και Μπροκά
Οι τρεις αυτές περιοχές είναι οι «πρωταγωνίστριες» στη σύλληψη και στην έκφραση του λόγου. Η περιοχή του Βέρνικε αφορά τη σημασιολογία – τις καθαρές έννοιες δηλαδή οι οποίες μπορούν να περιλαμβάνουν εικόνες, οσμές ή συναισθηματικές μνήμες. Οι βλάβες σε αυτή την περιοχή του εγκεφάλου κάνουν το άτομο να εκστομίζει λέξεις αποκομμένες από τη σημασία τους, με αποτέλεσμα να προκύπτει μια «λεκτική σαλάτα». Η περιοχή του Μπροκά θεωρείται το κέντρο επεξεργασίας του λόγου. Σε αυτή την περιοχή η σημασιολογία μεταφράζεται σε φωνητική – δηλαδή στα φωνήματα από τα οποία σχηματίζονται οι λέξεις. Στη συνέχεια τα φωνήματα ταξιδεύουν στον κινητικό φλοιό ο οποίος ενεργοποιεί τους μυς του προσώπου προκειμένου οι λέξεις να πάρουν τη μορφή ομιλίας. Μια βλάβη στην περιοχή του Μπροκά κάνει το άτομο ουσιαστικά… μουγγό – παρ’ ότι γνωρίζει τι θέλει να πει δεν μπορεί να στείλει τα κατάλληλα σήματα στον κινητικό φλοιό ώστε να μετουσιωθεί η όλη διαδικασία σε ζωντανό λόγο.

Ο έλεγχος που διενήργησαν ο δρ Λούθχαρτ και η ομάδα του σε αυτές τις περιοχές-«κλειδιά» της ομιλίας ήταν άκρως… εξονυχιστικός χάρη σε έναν συγκεκριμένο τύπο εγκεφαλογραφήματος· πρόκειται για το ηλεκτροφλοιογράφημα (ECoG) το οποίο χρησιμοποιείται τα τελευταία πέντε και πλέον έτη από ορισμένους ειδικούς που ασχολούνται με τα εγκεφαλικά «μυστικά» της ομιλίας καθώς μπορεί να αποτυπώσει πολύ καλύτερα την ηλεκτρική δραστηριότητα του εγκεφάλου σε σύγκριση με το συμβατικό ηλεκτροεγκεφαλογράφημα (ΕΕG) _ το ηλεκτροφλοιογράφημα εφαρμόζεται επίσης εδώ και αρκετές δεκαετίες σε διαφορετικές χώρες για τον εντοπισμό της «πηγής» των κρίσεων σε επιληπτικούς ασθενείς. Τους λόγους της υπεροχής του ηλεκτροφλοιογραφήματος αναλύει ο καθηγητής: «Το κλασικό ηλεκτροεγκεφαλογράφημα συνδέεται με φτωχή ποιότητα σήματος και αυτό διότι τα ηλεκτρόδια τοποθετούνται στο κρανίο με αποτέλεσμα το κρανίο να μετατρέπεται σε ένα “φίλτρο” που παρεμποδίζει το σήμα. Για τη διεξαγωγή του ηλεκτροφλοιογραφήματος τα ηλεκτρόδια τοποθετούνται μετά από επέμβαση στην επιφάνεια του εγκεφάλου και έτσι η λήψη των ηλεκτρικών σημάτων είναι η καλύτερη δυνατή». Βέβαια, μια τέτοια διαδικασία είναι άκρως παρεμβατική. «Πράγματι, αυτή τη στιγμή δεν έχουμε κάποιο άλλο, λιγότερο παρεμβατικό “όπλο” στα χέρια μας. Μελετούμε ωστόσο την πιθανή χρήση εξελιγμένης ηλεκτροεγκεφαλογραφίας η οποία θα καταργεί την ανάγκη επέμβασης στον εγκέφαλο. Ωστόσο τα μέχρι στιγμής αποτελέσματα δεν είναι ικανοποιητικά» λέει ο ειδικός.

Ενα και μοναδικό σήμα
Ιδού τι έδειξε η «βουτιά» των ερευνητών από το Μιζούρι στα μυστήρια του εγκεφάλου: καθένα από τα τέσσερα φωνήματα που εξέφραζαν οι εθελοντές φάνηκε να συνδέεται με ένα μοναδικό σήμα στον εγκέφαλο. Τα σήματα αυτά μάλιστα αποδείχθηκε ότι μπορούν να εντοπιστούν κατά τη διάρκεια της δημιουργίας τους ενόσω το άτομο εκφράζει τα φωνήματα είτε μιλώντας δυνατά είτε «μιλώντας» στον εαυτό του χωρίς να βγαίνει ήχος. Είναι μάλιστα άξιο… λόγου ότι, όπως ανακάλυψαν οι επιστήμονες, ο εγκέφαλος παράγει διαφορετικό σήμα όταν το άτομο σκέφτεται μια λέξη αλλά δεν την εκφράζει – όταν δηλαδή μιλά η «εσωτερική φωνή» του- και διαφορετικό όταν την εκφράζει φωναχτά. Τι μπορεί να σημάνει πρακτικά αυτό; Μελλοντικές μορφές επικοινωνίας που θα προσομοιάζουν στην τηλεπάθεια βασιζόμενες αποκλειστικώς στη σκέψη (κάνοντας πραγματικότητα το «μη μιλάς, δεν είναι απαραίτητο»); Ισως ακόμη και «ανάγνωση» των πιο κρυφών σκέψεων ενός ανθρώπου και αντιπαραβολή τους με τις λέξεις που εκείνος τελικώς ξεστομίζει;

Δεν ήταν λίγοι εκείνοι που εξέφρασαν αυτόν τον φόβο στο άκουσμα των νέων αποτελεσμάτων. Οπως είπαν, ίσως φθάσουμε στην ημέρα κατά την οποία θα χαθεί κάθε ίχνος ιδιωτικότητας της ανθρώπινης σκέψης. Ο δρ Λούθχαρτ απαντά σε όλες αυτές τις ανησυχίες με καθαρά επιστημονικό σκεπτικό. Οπως αναφέρει, «στόχος των μελετών μας είναι να δώσουμε “φωνή” σε ανθρώπους με προβλήματα ομιλίας τα οποία προκαλούνται από εγκεφαλικά, τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού ή από νευρομυϊκές νόσους όπως η πλάγια αμυοτροφική σκλήρυνση η οποία καταστρέφει σταδιακά τους μυς του σώματος, συμπεριλαμβανομένων εκείνων του προσώπου». Τονίζει ότι αυτή τη στιγμή «έχουμε μόνο κάποιες πρώτες θετικές ενδείξεις σχετικά με το ότι ο σχηματισμός του λόγου μέσα στον εγκέφαλο θα μπορούσε να αποτυπωθεί αλλά για να συμβεί αυτό χρειάζεται να γίνει επέμβαση και εμφύτευση ηλεκτροδίων στην επιφάνεια του εγκεφάλου με συγκατάθεση του ασθενούς. Οπως καταλαβαίνετε, δεν είναι μια εύκολη διαδικασία που μπορεί να έχει ευρεία εφαρμογή!».

Σύμφωνα με τον ειδικό τα θέματα της ιδιωτικότητας και της ηθικής εγείρονται σε ό,τι αφορά όλα τα «καυτά» πεδία της επιστήμης. «Τα ίδια ακούγονται και για το πεδίο της γενετικής. Νομίζω μάλιστα ότι υπάρχει μεγάλος παραλληλισμός μεταξύ των φόβων που αφορούν τις εξελίξεις στη γενετική και την καταγραφή των σκέψεων στον εγκέφαλο. Και οι δύο αυτοί τομείς προσπαθούν να σώσουν ανθρώπους από σοβαρές ασθένειες – και όμως εκφράζονται αντιδράσεις που αφορούν το δικαίωμα της ιδιωτικότητας. Θεωρώ ότι η βάση αυτών των ερευνών είναι θετική καθώς και ότι στην πράξη πρέπει πράγματι να υπάρξουν μελλοντικά θεσμικές “ασπίδες” που θα προστατεύουν τους πολίτες».

Κοντά στο αλφάβητο του εγκεφάλου

Πιστεύοντας ακράδαντα στον καλό και αγαθό σκοπό των ερευνών του ο δρ Λούθχαρτ έχει ήδη πάει ένα βήμα πιο πέρα τη μελέτη του. Οπως μας λέει, με την ομάδα του έχουν εντοπίσει αρκετά σήματα του εγκεφάλου που συνδέονται με τα φωνήεντα και τα σύμφωνα. Αν και δεν ήθελε να αποκαλύψει περαιτέρω λεπτομέρειες, καθώς ετοιμάζεται μέσα στους επόμενους μήνες να προχωρήσει σε επίσημη δημοσίευση των αποτελεσμάτων του, άφησε να εννοηθεί ότι βρίσκεται σε καλό δρόμο οδεύοντας προς την ημέρα όπου όλα τα φωνήματα της αγγλικής γλώσσας θα έχουν αποτυπωθεί στον εγκέφαλο.

Εμείς θα παρακολουθούμε στενά τη «συνομιλία» των επιστημόνων με τον ανθρώπινο εγκέφαλο και θα σας ενημερώσουμε για τις εξελίξεις οι οποίες, όπως όλα δείχνουν, δεν θα αφορούν μελλοντικά μόνο την επιστήμη αλλά και την ίδια την κοινωνία. Εσείς τι σκέφτεστε για αυτό; Μην το πείτε. Ισως σε λίγα χρόνια από τώρα να μπορούμε να το ξέρουμε χωρίς να μιλήσετε…


ΠΩΣ ΦΘΑΣΑΜΕ ΩΣ ΕΔΩ

Η προσπάθεια των επιστημόνων να «αφουγκραστούν» τον ανθρώπινο εγκέφαλο πηγαίνει σχεδόν έναν αιώνα πίσω. Η πρώτη καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας του ανθρώπινου εγκεφάλου έγινε το 1924 από τον γερμανό γιατρό Χανς Μπέργκερ ο οποίος ήταν και ο «πατέρας» του ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος. Η πρόοδος του τομέα στην «ανάγνωση» των ηλεκτρικών σημάτων του εγκεφάλου οδήγησε ως τα μέσα της δεκαετίας του 1990 σε μια πραγματικότητα που λίγα χρόνια πριν θα έμοιαζε με σενάριο ταινίας επιστημονικής φαντασίας: παράλυτοι ασθενείς μπόρεσαν να κινήσουν τον κέρσορα υπολογιστή με τη χρήση μόνο των ηλεκτρικών πεδίων που παρήγαγαν με τη σκέψη τους. Οι επιτυχίες αυτές αφορούσαν ωστόσο αποκλειστικώς την παραγωγή σημάτων στον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνος για τις κινήσεις των μυών.

Η ομιλία αποτελεί μια πολυπλοκότερη διαδικασία η οποία απαιτεί τη συνεργασία περισσότερων περιοχών του εγκεφάλου. Για αυτό άλλωστε και οι επιστημονικές επιτυχίες στην εγκεφαλική «αποκωδικοποίησή» της άργησαν να έλθουν. Αξιοσημείωτη είναι μελέτη ειδικών της εταιρείας Neural Signals με έδρα στο Ντούλουθ της Τζόρτζια και του Πανεπιστημίου της Βοστώνης, η οποία δημοσιεύθηκε το 2008. Οι ερευνητές επικεντρώθηκαν σε ένα μόνο τμήμα του κινητικού φλοιού το οποίο ελέγχει τους μυς του στόματος, του λάρυγγα και της γλώσσας. Στόχος τους ήταν να εντοπίσουν τα σήματα τα οποία κινητοποιούν τους μυς-στόχους ώστε να μπορούν να καταλάβουν τι προσπαθεί να πει ένα άτομο που δεν είναι σε θέση να μιλήσει. Η προσπάθειά τους στέφθηκε με επιτυχία καθώς κατάφεραν μέσω της εμφύτευσης ηλεκτροδίων στον εγκέφαλο ενός ατόμου που εμφάνιζε «σύνδρομο εγκλεισμού» να εντοπίσουν τρεις ήχους φωνηέντων. Μετέδωσαν τα σήματα αυτά μάλιστα σε μια συσκευή σύνθεσης ομιλίας η οποία εξέπεμπε τους ήχους σε πραγματικό χρόνο. Οι ειδικοί ελπίζουν ότι μέσα στην επόμενη πενταετία με χρήση της συγκεκριμένης μεθόδου θα έχουν στα χέρια τους ένα δείγμα 100 ή και περισσότερων χρήσιμων λέξεων για τον συγκεκριμένο ασθενή. Αν και φιλόδοξη, η προσπάθεια αυτή συνδέεται πάντως με περιορισμούς: όταν μιλούμε για «ανάγνωση του μυαλού» είναι απαραίτητος ο εντοπισμός των ηλεκτρικών σημάτων προτού αυτά φθάσουν στον κινητικό φλοιό (τη στιγμή δηλαδή που η λέξη συντίθεται εντός του εγκεφάλου).

Πέρυσι μια άλλη ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Γιούτα στο Σολτ Λέικ Σίτι τοποθέτησε ηλεκτρόδια τόσο στο τμήμα του κινητικού φλοιού που ελέγχει τους μυς του προσώπου όσο και στην περιοχή του Βέρνικε και κατάφερε να εντοπίσει ολόκληρες λέξεις, όπως το «ναι», το «όχι», το «γεια» κ.ά. τη στιγμή που παράγονταν στον εγκέφαλο ενός επιληπτικού ασθενούς. Παρ’ ότι τα συγκεκριμένα ευρήματα ήταν εντυπωσιακά αφού για πρώτη φορά γινόταν επισήμως καταγραφή των ηλεκτρικών σημάτων της περιοχής του Βέρνικε, συνδέονταν και αυτά με περιορισμούς. Με δεδομένο ότι οι ερευνητές κατέγραφαν τα ηλεκτρικά σήματα που παράγονταν κατά τη σύνθεση ολόκληρων λέξεων και λαμβάνοντας υπόψη ότι μόνο η αγγλική γλώσσα αποτελείται από περίπου 250.000 διαφορετικές λέξεις, θα χρειάζονταν ολόκληρα «λεξικά» του εγκεφάλου ώστε να γίνει η καταγραφή του συνόλου των σημάτων. Φαινόταν ξεκάθαρα ότι ήταν απαραίτητο να εντοπιστούν στον εγκέφαλο τα σήματα που αφορούν τα 40 φωνήματα και με βάση αυτά να συντεθούν όλες οι λέξεις. Για τον λόγο αυτόν άλλωστε και η μελέτη του δρος Λούθχαρτ, η οποία «συνέλαβε» τα φωνήματα εν τη γενέσει τους, θεωρήθηκε τόσο σημαντική.


ΥΠΑΡΧΕΙ Η ΠΑΓΚΟΣΜΙΑ «ΓΛΩΣΣΑ» ΤΟΥ ΜΥΑΛΟΥ;
H μέχρι στιγμής μελέτη του δρος Λούθχαρτ έχει επικεντρωθεί στην αγγλική γλώσσα και στα φωνήματά της. Είναι όμως εύλογο το ερώτημα σχετικά με το αν υπάρχει μια παγκόσμια «εσωτερική φωνή» μέσα στον εγκέφαλο η οποία αγκαλιάζει όλες τις γλώσσες σε κάθε μήκος και πλάτος της Γης. Ο καθηγητής απαντά ότι το ερώτημα αυτό απασχολεί έντονα και τον ίδιο και σκοπεύει μελλοντικά να βρει την επιστημονική απάντηση. «Θα αρχίσουμε να ελέγχουμε την εγκεφαλική δραστηριότητα σε άτομα διαφορετικών εθνικοτήτων. Αυτή τη στιγμή δεν γνωρίζω αν κάτι τέτοιο συμβαίνει, ωστόσο αν συμβαίνει θα ήταν πολύ ενδιαφέρον. Για παράδειγμα η λέξη “σκύλος” συνδέεται με την ίδια σημασιολογική αναπαράσταση στον εγκέφαλο ενός Αμερικανού, ενός Κινέζου και ενός Ελληνα; Θα προσπαθήσουμε να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, μελετώντας την περιοχή του Βέρνικε». Φανταστείτε να ισχύει αυτή η «παγκόσμια γλώσσα» του μυαλού. Τότε άνθρωποι που μιλούν ακατάληπτες ο ένας για τον άλλον γλώσσες θα μπορούν να συνεννοηθούν μέσω της σκέψης. Θα μιλούμε τότε για «ζωντανούς» μεταφραστές τους οποίους θα… κουβαλούμε πάντα μέσα στο κρανίο μας!