Tien jaar geleden was de in Groningen geboren neurowetenschapper Randal Koene (45) nog bang dat hij als fantast zou worden weggezet. Een onderzoeker die een kopie van zijn hersenen in een computer wilde stoppen, daar kon geen enkel laboratorium iets mee. Veel te futuristisch.
Als hij tegenwoordig op feestjes uitlegt wat hij doet vinden mensen het minder gek, vertelt Koene vanuit San Francisco tijdens een Skypegesprek. Wellicht maakt het uit dat hij zijn verhaal begint met wat hij feitelijk aan het doen is: het ontwikkelen van breinimplantaten. Wie geen been meer heeft, kan een kunstbeen overwegen. Maar is er een hersenonderdeel kapot of beschadigd, dan is je enige optie om het te laten verwijderen. Als het aan Koene ligt, is dat over „hooguit zeven jaar” anders. „Hoe mooi zou het zijn als we een beschadigd hersendeel kunnen vervangen door een neurale prothese, waarna het net zo goed of zelfs beter werkt dan eerst?”
Breinimplantaten
Hij werkt hieraan bij Kernel, een Amerikaanse startup die een neurale prothese van de hippocampus ontwikkelt, het hersendeel dat een centrale rol speelt bij de opslag van herinneringen. Het moet uitkomst bieden voor mensen met geheugenproblemen, zoals Parkinson- en Alzheimerpatiënten. De startup bestaat uit 25 mensen, Koene leidt de afdeling ‘Neural Modeling’.
Koene voert zijn onderzoek vooral uit buiten de muren van de universiteit. „Voor fundamenteel onderzoek is de universiteit de beste plek, maar als je een product wilt ontwikkelen is het efficiënter om het daarbuiten te doen.”
Kernel is opgericht door de Amerikaanse ondernemer Bryan Johnson die, na de verkoop van zijn online betaalbedrijf Braintree aan Paypal voor 800 miljoen dollar in 2013, een investeringskans zocht met maatschappelijke impact. Hij stopte 100 miljoen in de startup. „Dat lijkt veel geld”, zegt Koene, „maar het is een lang en duur traject om een breinimplantaat goedgekeurd te krijgen door de Amerikaanse autoriteiten. Over drie jaar is het op.” Het ontwikkelen van breinimplantaten klinkt minder sciencefictionachtig dan het uploaden van een complete herseninhoud naar een machine. Maar dat is wel wat Koene uiteindelijk hoopt te bereiken. „Als we eenmaal weten hoe we de hippocampus kunnen namaken, waarom dan niet ook de rest van het brein?”
Brein als computer
Koene is niet de enige die hierin gelooft. Behalve wetenschappers richten ook techmiljardairs, onder wie Facebooks Mark Zuckerberg, Google-oprichter Larry Page en Elon Musk van Tesla zich op het ontwikkelen van medische technologieën die dit mogelijk moeten maken. Het past bij het maakbaarheidsdenken in Silicon Valley, dat ervan uitgaat dat alle problemen in de wereld uiteindelijk op te lossen zijn met technologie – inclusief de menselijke sterfelijkheid.
Koene ziet het brein als een soort computer. Het werkt mechanisch en maakt berekeningen om taken uit te voeren. Wie doorgrondt welke wiskundige formules daaraan ten grondslag liggen, kan het nabouwen, is zijn veronderstelling. Hoe dat precies werkt is anders dan in de meeste science fiction-films. Al vertoont Johnny Depp in de film Transcedence uit 2014 verrassende gelijkenissen met Koene. Hij speelt een neurowetenschapper die vanwege radicale ideeën zoals mind uploading wordt neergeschoten. Op zijn sterfbed onderneemt zijn vrouw een laatste wanhopige poging om hem te redden, via tientallen elektroden en kabeltjes weet ze zijn breinactiviteit te vangen en naar een computer te kopiëren. „Ik herkende mezelf in hem, en toch geven dit soort films een vertekend beeld”, zegt de wetenschapper lachend. „Alsof je simpelweg met een paar muisklikken je hele bewustzijn via een kabeltje naar een harde schijf kan sturen.” De grootste uitdaging op dit moment is hoe we toegang krijgen tot al die informatie in het brein, en dat is niet iets wat je van de een op de andere dag ontdekt, aldus de breinwetenschapper. Hoe dan wel?
Koenes aanpak begint met het bouwen van medische technologie, zoals het hippocampusimplantaat waar bij Kernel aan wordt gewerkt. Daarvoor moet eerst duidelijk worden hoe de hippocampus precies functioneert. Activiteit in de hersenen meet je door de communicatie tussen neuronen in kaart te brengen. De meest nauwkeurige manier om die communicatie op te slaan, is door elektroden rondom de hippocampus te plaatsen om zo de elektrische signalen van de neuronen ‘uit te lezen’. Hieruit valt bijvoorbeeld af te lezen hoe herinneringen worden verwerkt en opgeslagen – en zouden ook individuele herinneringen kunnen worden gereconstrueerd.
„Dat uitlezen is een ingrijpende procedure, die alleen kan worden uitgevoerd door iemands schedel te lichten”, vertelt Koene. De onderzoeksdata die hij momenteel gebruikt, zijn daarom onder meer van epilepsiepatiënten die sowieso al een hersenoperatie moesten ondergaan. Met die data wordt vervolgens een computermodel van de hippocampus gebouwd dat leert voorspellen hoe neuronen zich zullen gaan gedragen, zodat dit uiteindelijk door het implantaat kan worden nagebootst. „Als we eenmaal zo’n model hebben en begrijpen hoe neuronen met elkaar communiceren, kunnen we op zoek naar minder ingrijpende methodes”, zegt Koene. „Wellicht dat CT-scans en MRI’s tegen die tijd een betere resolutie hebben.”
Koene verwacht dat het nog vijf tot zeven jaar duurt voordat de prothese klaar is voor gebruik. Is er eenmaal een model van de hippocampus, dan volgen de andere hersengebieden, tot het hele brein in computermodellen is gevangen. Volgens Koene moet dit in theorie binnen dertig jaar te realiseren zijn, al benadrukt hij voortdurend hoe moeilijk het is. „Het kan ook langer duren. Maar dat het gaat gebeuren, weet ik zeker.”
Duizend robots
Koene droomt hier al zijn hele leven over. Zijn grootste frustratie als kind was dat hij te veel wilde en er te weinig tijd was. In zijn fantasie had hij duizenden robots voor zich werken en kon hij honderd keer sneller denken, zodat hij meer kon leren. Aan de keukentafel in Haarlem, waar hij het grootste deel van zijn kindertijd doorbracht, werd gediscussieerd over wat de beste manier was om de mens te verbeteren. Zijn ouders, een natuurkundige en een kunstenares, moedigden Koene aan in zijn verlangen om dit verder uit te zoeken. Dat probeerde hij eerst via de natuurkunde en daarna kwam hij met een kleine omweg via kunstmatige intelligentie terecht bij de neurowetenschappen, waar zijn ideeën over mind uploading steeds duidelijker vorm kregen.
Zijn opvattingen zijn omstreden. Wereldwijd discussiëren wetenschappers over de vraag of een complex wezen als de mens wel te repliceren is naar een digitale variant. Zo vindt de Braziliaanse hersenonderzoeker Miguel Nicolelis het idee van mind uploading‘gebakken lucht’. Het menselijk bewustzijn is te complex en onvoorspelbaar, zegt hij. Het repliceren van het menselijk brein is inderdaad ingewikkeld, reageert Koene. „Maar zolang niet is uitgesloten dat het onmogelijk is, wil ik dit verder onderzoeken.”
In het verleden bleek het al moeilijk om een robotarm aan te sluiten op de motorische cortex, terwijl dat ging om relatief simpele bestuurscommando’s. Hoe is het dan mogelijk om vaak onlogische en conflicterende menselijke emoties te repliceren? „Ook emoties zijn elektrische signalen die via neurale netwerken worden verstuurd”, zegt Koene. „Al veroorzaken ze vaak ook nog chemische reacties, waardoor bijvoorbeeld dopamine vrijkomt. Dat maakt het uitdagend, maar het wil niet zeggen dat je er geen wiskundig model van kan maken.”
Identiteit is geen strakke lijn meer
Als Koene gelijk krijgt, heeft dat vergaande gevolgen voor ons mensbeeld. Blijft de mens nog bestaan, in welke vorm en hoe zit het met een concept als de ziel of individualiteit? Econoom Robin Hanson deed een poging vooruit te kijken. In zijn boek The age of Em schetst hij een beeld van een toekomst waarin iedereen de mogelijkheid heeft om meerdere kopieën van zijn brein te bezitten. Zo kan het zijn dat je een softwareontwikkelaar bent en een aantal back-ups van je brein ‘verhuurt’ aan een softwarebedrijf – waarna de ‘echte’ jij vroegtijdig met pensioen kan.
Zijn dit scenario’s waar we rekening mee moeten houden? Koene: „Wat klopt is dat we straks meerdere varianten van onszelf kunnen krijgen, al zal niet iedereen dat willen. Die versies kunnen in een robotlichaam terecht komen of in een virtuele wereld leven. In elk geval zijn al die kopieën net zo echt als jij. Identiteit is geen strakke lijn meer.”
Als je gelooft dat alles in het leven uiteindelijk terug te brengen is tot nullen en enen, verdwijnt dan niet de magie? Integendeel, reageert Koene resoluut. „Ik ben er al zolang mee bezig en het wordt alleen maar magischer.”
CV RANDAL KOENE
Randal Koene (1971) leidt de afdeling ‘Neural Modeling’ van Kernel, een startup uit Los Angeles die werkt aan breinimplantaten voor mensen met Alzheimer en Parkinson.
Koene studeerde natuurkunde aan de UvA, elektrotechniek aan de TU Delft en neurowetenschappen aan de McGill Universiteit in Montreal, waar hij tevens promoveerde op geheugenmechanismen.
Eerder was Koene onder meer directeur van de afdeling Neuro-Engineering van het Spaanse onderzoeksinstituut Tecnalia en hoogleraar aan de Boston University Center for Memory & Brain.
Dit artikel stond op 28 november 2017 (in iets kortere vorm) in NRC.
