– Det här mönstret låter vi sedan algoritmerna analysera efter vi rensat bort störningar, såsom den där kraftiga svängningen upp till vänster som avspeglar en ögonblinkning och muskelaktivitet.
Mikael Johansson är professor i psykologi och pekar på en datorskärm där ett trettiotal parallella linjer svänger upp och ner, som olika versioner av en bergskedjas horisontlinje.
Linjespelet är i själva verket variationer i en hjärnas elektriska aktivitet. I det här fallet Osa Abendroths. Hon sitter i ett rum intill, med en tunn glasvägg emellan. Till vardags är hon masterstudent i psykologi men har nu tjänstvilligt låtit sig iklädas en vit liten hätta med färggranna sladdar som böljar ned över ryggen.
Med hjälp av elektroencefalografi (EEG) fångar denna elektrodmössa upp några av de miljontals elektriska signaler som varje sekund blixtrar till i allas våra hjärnor.
Blottlägger mönster i hjärnan
EEG används i sjukvården för att exempelvis diagnostisera epilepsi eller utreda demens. Men också forskare, inte minst psykologer, använder sedan länge EEG med förhoppningen att kunna blicka in i våra själsliv.
I höstas publicerade Mikael Johansson och hans kollega Inês Bramão, docent i psykologi, en artikel i den ansedda eNeuro. Artikeln fick snabbt många nedladdningar.
I artikeln visar de hur EEG-signalerna kan användas till mer än att ställa sjukdomsdiagnoser. De kan också avslöja våra tankar eftersom den elektriska aktiviteten blir annorlunda beroende på vad vi tänker på.
Genom att ta hjälp av maskininlärning för att avläsa mönster i hjärnans elektriska aktivitet går det att dra slutsatser om vad som rörde sig i försökspersonens huvud, visade de. För det räcker inte att fästa elektroder på skalpen och koppla dem till en datorskärm för att studera EEG-svängningarna. Med blotta ögat går det inte att se om det exempelvis var en plats, ansikte eller ett objekt som personen tänkte på.
För en minnesforskare är detta svindlande
Formeln för tankeläsning är mer komplicerad än så: det handlar om att avläsa samspelet mellan frekvenser för var och en av elektroderna och dess förändringar över tid. Totalt blir det flera tusen parametrar som ska korskopplas.
– För en minnesforskare är detta svindlande. Att det med hög tidsupplösning och icke-invasiva metoder går att avkoda innehållet i mentala representationer. Det skapar helt nya möjligheter att kartlägga hur minnen etableras, väcks till liv och förändras över tid, säger Mikael Johansson.
Minnen tävlar med varandra
När vår hjärna tar emot nya intryck aktiveras relaterad kunskap och tidigare erfarenheter. Vi förstår det nya utifrån det vi redan vet. En tankeläsare måste därför också vara en minnesläsare.
– Vi kan se hur minnen tävlar med varandra. Säg att du fått en ny pinkod. Minnet av den gamla pinkoden är starkt men irrelevant, medan det nya minnet är relevant men ännu svagt. I mätningar kan man se hur prefrontalkortex arbetar för att trycka undan det tävlande minnet av den tidigare pinkoden för att underlätta framplockning av det nya, önskade minnet, säger Mikael Johansson.
Ett ytterligare viktigt bidrag är att forskarna lyckats klocka minnesletarprocessen. När vi letar i minnet efter något – vilket som bekant kan ta tröttsamt mycket tid – och väl kommit på vad det är, då skickas en signal från hjärnbarken till hippocampus, där minnet ligger plomberat då det inte används. Impulsen, från hjärnbarken till hippocampus och tillbaka till hjärnbarken där minnet vecklas ut, tar en halv sekund.
Lite snabbare går det att förstå vilken typ av stimuli vi betraktar: knappt 0,2 sekunder.
Styra robotar med tanken
Resultaten lägger en ny pusselbit i förståelsen av hur våra tankar och minnen fungerar. Men tillämpningspotentialen är stor då de dockar in i den explosionsartade utvecklingen inom BMI, brain machine interface.
Mikael Johansson och hans kollegor siktar på att förfina tekniken så att den snart kan avkoda hjärnaktiviteten i realtid. Det skulle skapa möjligheter för mer avancerad kontroll av den fysiska världen och ligga till grund för tillämpningar inom en rad olika områden.
Till exempel skulle man kunna styra drönare, farkoster och robotar med tanken. (Enklare avkodning finns redan idag: genom att föreställa sig att man knyter höger eller vänster näve går det att via en elektrodmössa få en drönare att färdas i endera riktning).
Andra applikationer kan handla om att understödja inlärning av kunskap och färdigheter, exempelvis språk, om att effektivisera och utvärdera psykologisk behandling av stress, depression och ångest och om att ge funktionsnedsatta helt nya möjligheter till kommunikation och styrning av hjälpverktyg.
