Het Human Brain Project wil een computersimulatie maken van het menselijk brein. Is dit de eerste stap naar het uploaden van de mens of blijft het bij eerste stappen in energiebesparing en het oplossen van ziektes als dementie? ANS onderwerpt Paul Tiesinga, een van de neurowetenschappers achter het project, aan een ondervraging.
Tekst: Annemarie Verschragen
Foto's Ilja van Hoek
Dit artikel verscheen eerder in de intro-ANS
‘In de film Transcendence is te zien hoe het met hersenonderzoek te proberen maken van een menselijke supercomputer uitloopt in het uploaden van het bewustzijn van de wetenschapper zelf. De computer waarmee gecommuniceerd kan worden neemt op deze manier ineens de plaats in van een mens. ‘We zijn gescooped’, grapt Paul Tiesinga (44), hoogleraar Neuroinformatica aan de RU, terwijl hij ANS de trailer van de film toont. De wetenschapper neemt deel aan het Europese Human Brain Project, wat als doel heeft om een supercomputer te bouwen die de menselijke hersenen simuleert. ‘Transcendence laat een angst zien die mensen hebben, dit is niet de bedoeling van ons project’, aldus Tiesinga. Toch lijkt dit stukje sciencefiction minder ver weg nu de Europese Unie een miljard euro heeft toegezegd aan het ambitieuze project. Zorgen hoeven we ons volgens Tiesinga helemaal niet te maken. Het niveau van de kennis om een algemeen model te bouwen, wordt door hem omschreven als een baby die bollen gebruikt om een blokkendoos te bouwen en zo leert dat het niet werkt. Een algemeen model, dat zal bestaan uit een brein met verbindingen gebaseerd op statistische wetmatigheden, is dus nog best ver weg.
Te weten komen hoe de hersenen werken wordt niet gemakkelijk. Honderden Europese wetenschappers verdeeld over verschillende wetenschapsgebieden moeten samenwerken in een gebied waar nog weinig over bekend is. De hersenen bestaan uit zo’n honderd miljard neuronen met duizend tot tienduizend keer zoveel verbindingen. Tot nu toe is het slechts mogelijk van een klein aantal cellen te meten hoe ze verbonden zijn, weet men niet welke van deze verbindingen belangrijk zijn en is de techniek voor de supercomputer nog niet ontwikkeld. Dit heeft als gevolg dat terwijl het aantal hersenziektes als dementie toeneemt, de farmaceutische industrie stopt met investeren in de medicijnen. De benodigde kennis over het brein vergaren om de medicijnen goed te laten werken, blijkt te ingewikkeld.
Onbesproken is het project niet, een petitie van bijna achthonderd wetenschappers is naar de EU gestuurd, om zo te proberen de eerste evaluatie te beïnvloeden. De ondertekenaars willen voorkomen dat het hele miljard wordt verspeeld door dit te ambitieuze project waarvan de focus veel te veel op technologie zou liggen. ANS spreekt met Tiesinga over de stand van zaken. Wat houdt het project precies in, waarom is meer kennis over het brein zo belangrijk en is er een kans dat we per ongeluk het uploaden van ons brein mogelijk maken?
Wat is nu het grote gezamenlijke doel van het Human Brain Project?
‘Het doel is het integreren van de vele data over de hersenen in één model. Je kunt je een simulatie van het brein voorstellen waarin je patronen hebt die met rood en blauw aangeven welke neuronen wel en niet actief zijn. Als dat enigszins lijkt op wat in de hersenen gebeurt bij het geven van een bepaalde taak, ben ik tevreden. Op het moment zitten we vast in de neurowetenschappen, al sinds de jaren vijftig gebeurt er hetzelfde. We vergelijken bijvoorbeeld mensen op basis van DNA. Een verschil op dat kleine niveau kan de reden zijn dat mensen schizofrenie hebben. Het hogere level, de link tussen welke elektrische patronen de hersenen produceren en het gedrag dat daaruit voorkomt, is onbegrepen. Door het bouwen van een model kun je veel efficiënter meten omdat je kunt zien wat er mist. Op deze manier kunnen we de vraag hoe de hersenen werken gefocust oplossen. Door de verbindingen in de hersenstructuur in beeld te krijgen kunnen we namelijk achter de dynamiek komen.’
Als er nog zoveel over de hersenen onbekend is, hoe is het dan mogelijk een model te maken en te controleren of dit klopt?
‘Je bouwt een huis en als het instort heb je een foutje gemaakt. Dat is de manier: vaak een huis bouwen, het laten instorten en weer opnieuw beginnen. Een computermodel maakt dit mogelijk. Je presenteert dan een bepaalde stimulus om bijvoorbeeld een arm te laten bewegen. Als dit niet gebeurt, is er verkeerd geschakeld. We beginnen door bij iets kleins als een fruitvlieg de activiteit van elke neuron te meten en werken zo op naar het menselijke brein. De technologie om deze metingen mogelijk te maken is echter nog in ontwikkeling. Ook moeten we nog meten hoeveel cellen er in bepaalde plekken in de cortex zitten. Als we een model willen bouwen is het belangrijk dat we die getallen precies weten. Tevens is het de bedoeling dat de gevonden data op één virtuele plek beschikbaar wordt. Pas dan kunnen we gaan vergelijken en vinden wat het precieze verband is tussen een bepaald hersengebied en bepaald gedrag.’ 
Wat heeft een dergelijk model voor implicaties?
‘Het maakt mogelijk om hypotheses over verbanden tussen gedrag en neuronen daadwerkelijk te testen. We kunnen dan meten op het niveau van een cel en op dat van het hele brein en de relatie tussen de cel-activiteit en de hele hersenactiviteit onderzoeken. Door een lichaam te simuleren kunnen we dan bijvoorbeeld zien wat er mis is als de arm niet beweegt. Praktisch gezien is er door van de werkingen van de hersenen gebruik te maken veel winst te behalen op bijvoorbeeld het gebied van energie. Een simulatie van de hersenen gaat 10 gigawatt (een biljoen watt) kosten. Het menselijk brein heeft maar 20 watt nodig. Ook zijn er een hoop dingen die onze hersenen wel kunnen en onze computers nog niet. Neem het herkennen van een dier dat qua kleur matcht met de achtergrond.’
In films als Transcendence eindigen pogingen tot het simuleren van het brein in het overbrengen van het bewustzijn in een computer. Is dat in de toekomst mogelijk?
‘Ja, waarom niet? Ik denk niet dat er een fundamenteel probleem is om dat voor elkaar te krijgen. Ons afvragen of we dat willen, hoeven we nu niet omdat het nog niet kan. We gaan de verbindingen tussen hersencellen nu invullen met statistische wetmatigheden. Hier zijn er miljarden van mogelijk. Eén van deze mogelijkheden zit in jouw unieke hersenen. We komen er dus niet aan toe om iemands brein te reproduceren omdat we geen gedetailleerde informatie hebben.’
Bent u niet bang voor het openen van een doos van Pandora en zo het per ongeluk ontwikkelen van een concept als de kernbom? ‘Op het moment dat een concept bestaat, kun je het niet meer ongedaan maken, slechts hopen dat men verstandig genoeg is er niets mee te doen. We moeten uitkijken, maar dat is met virussen ook het geval. Wat ik belangrijk vind is om te kijken naar wat de mensen op straat bezighoudt, bijvoorbeeld hun dementerende oma. We kunnen er misschien achter gaan komen of we aangetaste hersengebieden kunnen laten opvangen door andere gebieden. Op deze manier zouden we hersenafwijkingen kunnen oplossen.‘
Aan het project werken honderden wetenschappers vanuit verschillende subdisciplines mee. Zijn jullie met de geringe kennis die er is het dan wel eens over fundamentele zaken als meetmethodes?
‘Het probleem van de huidige wetenschap is dat iedereen in zijn eigen kantoortje metingen doet. We creëren een hoop verschillende, niet-stapelbare resultaten. Het Human Brain Project heeft een gezamenlijk werkprogramma dat aangeeft welke stappen we nodig hebben, wie welk kleine onderdeel doet en waar het onderdeel in moet passen. Verder hebben we een hoop overleg. Het is lastig, het blijven eigenwijze wetenschappers, maar je moet goed weten wat iedereen moet doen en open staan voor verandering als dat slimmer blijkt.’
Hoewel het Human Brain Project een nobele doelstelling heeft, houdt het de gemoederen bezig. Een petitie tegen het project is al door bijna achthonderd wetenschappers getekend. Zij stellen onder andere dat het doel van het project te ambitieus zou zijn voor het huidige niveau van kennis. De focus zou op meer fundamentele dingen moeten liggen. Dit zou betekenen dat het project zijn doelen niet waar kan maken en er een miljard subsidie verloren zou gaan. De ondertekenaars zijn bang dat dit niet alleen verspilling is, maar ook het imago van de neurowetenschappen zal verslechteren. Verder stellen zij dat de aanpak van het project te veel bottom-up zijn omdat het gebaseerd is op het meten van cellen en verbindingen, terwijl de cognitieve wetenschappers niet worden betrokken.
Betekent het feit dat er een werkprogramma is opgesteld niet dat er wordt gewerkt op basis van een consensus over meetmethodes, terwijl daar wellicht door de onduidelijkheden nog onenigheid over is met andere neurowetenschappers?
‘Consensus over hoe het brein zou moeten werken is er in ieder geval al niet. Maar de vraag is, gaan we door met hoe we nu werken, met allemaal niet vergelijkbare resultaten, of is het tijd om te proberen te integreren? Ik denk van wel.‘
Bent u door de hoeveelheid kritiek niet bang dat het uiteindelijke resultaat niet wordt geaccepteerd?
‘Het is het plan van de EU om er een miljard in te steken. Op het moment hebben we pas 50 of 60
...
