EAVESDROPPING. STANFORD SCIENTISTS “EAVESDROP” ON THE HUMAN BRAIN (in ENGLISH + en FRANCAIS)

STANFORD SCIENTISTS “EAVESDROP” ON THE HUMAN BRAIN.

http://news.cnet.com/8301-17938_105-57607638-1/stanford-scientists-eavesdrop-on-the-human-brain/

A new method of recording brain activity affords scientists unprecedented monitoring — and yes, it involves temporarily removing a portion of a patient’s skull to insert packets of electrodes.

by Elizabeth Armstrong Moore
October 15, 2013 4:52 PM PDT
The research is young and the tech has only been used experimentally on three patients, but neurologists at Stanford say they are officially able to eavesdrop on the human brain in real-life (not just clinical) situations. What’s more, they say their new method of recording brain activity opens the door to devices that can not only read but also manipulate the mind.

“We are now able to eavesdrop on the brain in real life,” says Josef Parvizi, associate professor of neurology.
(Credit: Stanford University).

“This is exciting, and a little scary,” Henry Greely, steering committee chair of the Stanford Center for Biomedical Ethics who observed but did not work on the study, said in a school news release. “It demonstrates, first, that we can see when someone’s dealing with numbers and, second, that we may conceivably someday be able to manipulate the brain to affect how someone deals with numbers.”
The researchers call their novel method intracranial recording, and they tested it on three patients who experience recurring, drug-resistant epileptic seizures and were being evaluated for possible surgical treatment. Unfortunately, the method requires temporarily removing a chunk of a patient’s skull to position packets of electrodes against the exposed surface of the brain to measure the brain’s electrical activity. They did this for as long as a week, capturing the patients’ seizures to learn the exact spot where the seizures were originating.
The researchers were particularly interested in a region of the brain called the intraparietal sulcus, which is currently understood as playing a role in attention and eye and hand motion. Because previous studies have suggested that some nerve-cell clusters in this region are also involved in numerosity (i.e. math literacy) the researchers asked the patients to perform mathematical calculations and monitored the region when the patients were both performing those calculations and when they were engaging in quantitative thought in the course of daily life (concepts such as something being “more than” something else).
The volunteers were asked some questions that required calculation (i.e. is it true or false that 2+4=5?) and other questions that required episodic memory (i.e. is it true or false that you had coffee this morning?). They were also asked to stare at the center of a blank screen to capture the brain’s baseline resting state.
Their novel brain-monitoring technique did involve volunteers being tethered to a monitoring apparatus and mostly confined to their beds, but had benefits over the other standard monitoring approach called fMRI — where patients are stuck in a dark and intermittently noisy tubular chamber. In the journal Nature Communications on Tuesday, the researchers unveiled the first solid evidence that the pattern of brain activity is very similar when someone is performing a mathematical calculation and when they are engaging in more general quantitative thought.
“We’re now able to eavesdrop on the brain in real life,” Josef Parvizi, senior author of the study and associate professor of neurology and neurological sciences, said in the release. With fMRI, he added, “You’re not in your room, having a cup of tea and experiencing life’s events spontaneously.” What they wanted to know, he said, is “how does a population of nerve cells that has been shown experimentally to be important in a particular function work in real life?”

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While the findings may not seem like a giant step, it allowed the researchers to observe that electrical activity in a specific bundle of nerve cells spikes when a patient is engaged in a range of quantitative exercises, from actual math work to using terms such as “many” and “bigger than the other one” — what Parvizi describes as both direct calculating and more oblique references to quantities.
“These nerve cells are not firing chaotically,” he said. “They’re very specialized, active only when the subject starts thinking about numbers. When the subject is reminiscing, laughing or talking, they’re not activated.” So by listening in on the brain’s electrical chatter, the scientists were able to know whether a patient was engaged in quantitative thought.
While the researchers say these findings could ultimately lead to mind-reading applications — be they of the therapeutic variety, such as helping a stroke victim communicate through passive thought, or of a more dystopian bent, such as chip implants that control one’s thoughts — they acknowledge that the research is incredibly young.
“If this is a baseball game, we’re not even in the first inning,” Parvizi said. “We just got a ticket to enter the stadium.”

Topics:Science, Health tech Tags:brain activity, Stanford University, mind reading.
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VERSION FRANCAISE

Ecole de médecine de Stanford
Des chercheurs peuvent espionner notre cerveau
par Audrey Vaugrente | Publié le 16 Octobre 2013.

http://pourquoi-docteur.nouvelobs.com/Des-chercheurs-peuvent-espionner-notre-cerveau-3984.html

Surveiller les pensées serait-il bientôt possible ? On s’approche en tout cas de cette possibilité, avec la découverte des zones du cerveau qui gèrent la fonction de calcul.

Des chercheurs peuvent espionner notre cerveau

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« Nous pouvons maintenant espionner le cerveau dans la vie de tous les jours. » Voilà comment Josef Parvizi, professeur de neurologie à l’Ecole de Médecine de Stanford (Californie, Etats-Unis) résume sa découverte, publiée ce 15 octobre dans Nature Communications. Son équipe a identifié la région du cerveau qui s’active lorsque les chiffres, précis ou subjectifs, sont évoqués par la pensée : le sillon intracrânien. Cette zone contrôle également le mouvement des yeux et des mains. Si on est encore loin de l’espionnage et du contrôle de la pensée, on sait tout de même interpréter l’activité du cerveau.

Des électrodes espionnent l’activité cérébrale
« C’est excitant et un peu effrayant, » selon Henry Greely, détenteur d’une chaire d’éthique en biomédecine à Stanford. « Cela démontre dans un premier temps que nous savons quand quelqu’un utilise des chiffres, dans un second que nous pourrions manipuler l’esprit pour modifier la façon dont une personne appréhende les chiffres. »

Les chercheurs ont observé l’activité du cerveau à l’aide d’électrodes, implantées à la surface du cerveau. Ils ont utilisé une méthode appelée « enregistrement intracrânien. » Cela suppose de retirer une partie de l’os le temps de l’analyse. Le procédé est novateur puisqu’il permet d’analyser l’activité cérébrale en conditions de vie réelle. Les autres méthodes ne le permettent pas. Pendant une semaine, les participants à l’étude sont restés branchés à un appareil, presque sans bouger de leur lit. Mais ils ont reçu des visites de leurs proches, regardé des vidéos, mangé, bu, pensé… le tout sous étroite surveillance.

Chaque électrode a espionné un groupe de cellules nerveuses et rapporté les résultats à un ordinateur central. Les patients ont aussi été filmés afin de faire correspondre les réactions du cerveau à leur activité.

Certaines zones s’activent lorsqu’on évoque des quantités
La découverte de l’équipe de Stanford est pour le moins inattendue. Les pics du sillon intrapariétal, qu’ils supposaient liés aux fonctions de calcul uniquement, se sont activés hors des situations de test. Lorsqu’un patient mentionne un chiffre ou une référence quantitative (« plus que », « beaucoup » ou « plus gros que »), un pic d’activité électrique survient dans les mêmes cellules nerveuses que lors d’un calcul.

Les sceintifiques ne cachent pas leur enthousiasme : « Les cellules nerveuses ne se déclenchent pas de façon chaotique. Elles sont spécialisées, elles s’activent seulement quand le sujet évoque des chiffres, » précise Josef Parvizi. Il est donc possible, simplement en observant l’activité cérébrale, de savoir quand les participants évoquent une quantité.

« Si c’était un match de baseball, on n’en serait même pas à la première manche. »
Cette avancée pourrait mener à différents types d’applications. Un patient muet pourrait communiquer par la pensée avec une « lecture de l’esprit. » L’implantation de puces permettrait aussi d’espionner, voire de contrôler les pensées des gens. Il n’y a qu’un pas vers la science-fiction. Les chercheurs ne le franchissent pas, mais réagissent avec humour.

« En pratique, se promener en implantant des électrodes dans le cerveau des gens n’est pas la chose la plus facile au monde. Ce n’est pas pour demain et ce ne sera ni facile ni discret, » plaisante Henry Greely. Josef Parvizi rappelle que la recherche en est encore à ses débuts : « Nous en sommes encore aux premiers jours. Si c’était un match de baseball, on n’en serait même pas à la première manche. Nous avons juste un billet pour entrer dans le stade. » Le stade étant ici infiniment plus complexe qu’un terrain de baseball.