rat

Wetenschappers hebben ratten telepathische krachten gegeven. Ook al zijn de dieren duizenden kilometers van elkaar verwijderd: ze weten wat de ander denkt en kunnen zo samen simpele puzzeltjes oplossen.

Het idee voor dit experiment ontstond tijdens eerdere experimenten die aan de Duke University werden uitgevoerd. “In deze experimenten was het brein van ratten in staat om zich snel aan te passen aan de input van apparaten buiten het lichaam en bleken de ratten zelfs in staat om te kunnen leren hoe ze onzichtbaar infrarood licht dat door een kunstmatige sensor werd gegenereerd te verwerken,” vertelt onderzoeker Miguel Nicolelis. “Dus de vraag die we onszelf toen stelden, was: als het brein signalen van kunstmatige sensoren kan verwerken, kan het dan ook informatie afkomstig van sensoren in een ander lichaam, verwerken?”

Experiment
Om dat te achterhalen, zetten de onderzoekers nog een experiment op. Eerst trainden ze twee ratten om een simpel probleem op te lossen. De dieren leerden dat ze om een beloning te krijgen op een hefboom moesten drukken als het lichtje boven de hefboom aanging. Vervolgens verbonden de onderzoekers de hersenen van de dieren met elkaar met behulp van micro-elektroden. Deze elektroden werden aangebracht in het deel van de hersenschors dat motorische informatie verwerkt. Eén van de twee ratten werd vervolgens de ‘encoder’. Dit dier kreeg te zien hoe het lichtje boven de hefboom ging branden en wist dus welke hefboom ingedrukt moest worden. Zodra deze rat de hefboom naar beneden drukte, werd de hersenactiviteit die bij dit gedrag hoorde, vertaald naar een elektrisch signaal. Dat signaal werd met behulp van de micro-elektroden direct naar het brein van de andere rat gestuurd. Deze rat deed dienst als de ‘decoder’. Deze rat bevond zich in een andere kamer met daarin dezelfde hefbomen. Alleen ging er boven deze hefbomen geen lampje branden. Om toch de juiste hefboom in te kunnen drukken (en een beloning te ontvangen) moest de rat afgaan op de informatie die het brein van de andere rat hem stuurde.

Ik denk. Wij doen. Afbeelding: Katie Zhuang / Nicolelis Labs / Duke University.

Ik denk. Wij doen. Afbeelding: Katie Zhuang / Nicolelis Labs / Duke University.

Zeventig procent
Tijdens experimenten werd gekeken hoe goed de ‘decoder’ in staat was om de input van de ‘encoder’ te verwerken. De decoder bleek in maximaal zeventig procent van de gevallen de juiste hefboom naar beneden te drukken. Dat schrijven de onderzoekers in het blad Scientific Reports.

Tweerichtingsverkeer
Maar het wordt nog interessanter. Want de communicatie tussen de dieren was geen eenrichtingsverkeer. Zo zorgden de onderzoekers ervoor dat de encoder geen volledige beloning kreeg wanneer de decoder de verkeerde hefboom indrukte. En dat leidde tot een interessante samenwerking op afstand tussen de twee ratten. “We zagen dat wanneer de decoder een fout maakte, de encoder zijn hersenfunctie en gedrag veranderde om het voor zijn partner gemakkelijker te maken.” De encoder zorgde ervoor dat het signaal dat naar de decoder verstuurd werd, gemakkelijker op te merken en ‘schoner’ (zonder al te veel ruis) was. “Wanneer de encoder die aanpassingen deed, maakte de decoder vaker de juiste beslissing en kregen ze dus beiden een betere beloning.”

Op een ander continent
De onderzoekers zetten nog een experiment op. Nu leerden ratten onderscheid te maken tussen een smalle en brede opening. Was de opening breed, dan moesten ze aan de rechterkant van de kamer op een knop drukken om een beloning te ontvangen. Was de opening smal, dan moesten ze aan de linkerkant van de kamer op een knop drukken om beloond te worden. Weer werden twee ratten aangewezen als ‘encoder’ en ‘decoder’. Tijdens experimenten stelde de encoder vast hoe breed de opening was en stuurde die informatie naar de decoder. Deze gebruikte de input om te bepalen op welke knop er gedrukt moest worden. In 65 procent van de gevallen maakte de decoder daarbij de juiste keuze. En niet alleen wanneer de ratten elk in een apart kamertje in hetzelfde laboratorium zaten. De onderzoekers zetten de encoder in een lab in Brazilië en de decoder in een lab in Engeland. En nog steeds bleken de ratten prima in staat om met elkaar samen te werken. “Dus ook al bevinden de twee dieren zich op verschillende continenten, met meer ruis en vertraging in signaal, dan nog kunnen ze communiceren,” stelt onderzoeker Miguel Pais-Vieira.

Organische computer
“Deze experimenten laten zien dat het mogelijk is om de hersenen van ratten op een directe en geavanceerde manier met elkaar te verbinden en dat het brein van de decoder kan werken als een apparaat dat patronen herkent,” stelt Nicolelis. “Eigenlijk creëren we hier een organische computer die een taak oplost (…) We creëren één centraal zenuwstelsel dat uit twee ratten bestaat.” En wellicht kan er in de toekomst een organische computer worden gebouwd waar nog veel meer ratten deel van uitmaken. “We kunnen niet voorspellen welke eigenschappen ontstaan wanneer dieren die deel uitmaken van een brain-net op elkaar gaan reageren. In theorie zou je je voor kunnen stellen dat een combinatie van hersenen oplossingen kunnen aanleveren die een individueel brein alleen niet kan bedenken.”

Maar wat hebben we daar nu precies aan? In de toekomst kan het onderzoek wellicht leiden tot een betere omgang met protheses. Net zoals de ratten input van andere ratten kunnen verwerken, kunnen wij mensen mogelijk input van een object of apparaat buiten ons lichaam (een prothese) verwerken. Hierdoor zou deze nog beter geïntegreerd kunnen worden in het lichaam.