Sterowanie protez za pomocą interfejsu mózg-komputer to nie sci-fi !

Zdolność do poruszania obiektem za pomocą fal mózgowych może wydawać się dobrym scenariuszem na film science-fiction. Naukowcy jednak  w ostatnim czasie dokonali ogromnego postępu w opracowaniu implantów, które za pomocą myśli umożliwiają, sterowanie wózkiem inwalidzkim, robotyczną protezą czy sparaliżowanymi kończynami. Protezy kontrolowane przez ludzką myśl są już w badaniach klinicznych!

W zeszłym roku sparaliżowany od ramion w dół po wypadku rowerowym Bill Kochevar, był w stanie sięgać i łapać przedmioty za pomocą własnych rąk. Technologia pozwoliła panu Kochevar chwycić za filiżankę kawy, przytrzymać widelec, aby się nakarmić czy po prostu podrapać się po nosie. Innymi słowy, umożliwiła sparaliżowanemu pacjentowi normalnie funkcjonować.

Interfejs mózg-komputer w praktyce

Za sukces odpowiedzialny był projekt BrainGate, w którym naukowcy z wielu uniwersytetów badali, w jaki sposób technologia interfejsu mózg-komputer (ang. brain-computer interface, BCI) może pomóc ludziom z chorobami neurologicznymi, urazami czy utratą kończyn normalnie funkcjonować. Technologia BCI działa na dwa sposoby:

1. Elektrody rejestrują aktywność poszczególnych neuronów w mózgu, i jednocześnie algorytmy „dekodują” je, aby wiedzieć, które z nich są aktywne, gdy dana osoba wykonuje jakiś ruch jak np. zaciśnięcie pięści, czy podniesienie dłoni.
2. System elektrycznych impulsów, znany jako funkcjonalna elektrostymulacja, tłumaczy tę informację na sygnały sterujące dla robota lub porażonej kończyny.

Naukowcy z BrainGate nie są sami, w rozwijaniu tej technologii. W zeszłym roku Niels Birbaumer, neuropsycholog z Uniwersytetu w Tybindze, sprawił, że zupełnie sparaliżowani pacjenci byli w stanie udzielać prostych odpowiedzi typu tak/nie. Na Uniwersytecie w Pittsburghu z kolei badana jest możliwość wykorzystania interfejsu mózg-komputer nie tylko do sterowania robotycznych ramion, ale również, w jaki sposób czujniki przyczepione do sterowanej przez mózg protezy pozwolą ludziom na odczuwanie tego, co dotykają.

Pamięć mózgu

W wielu przypadkach, nawet jeśli uraz czy choroba pozostawił człowieka bez kończyny lub bez możliwości jej poruszania, funkcje mózgu odpowiedzialne za ruch zostają w pełnie zachowane:

„Jeśli ktoś doznał urazu rdzenia kręgowego lub amputacji, to nie znaczy, że ​​mózg również utracił zdolność odczuwania czy kontrolowania kończyn” – powiedział Robert Gaunt, adiunkt medycyny fizykalnej i rehabilitacji na University of Pittsburgh.

Gdy dana osoba, wyobraża sobie ruchy kończyny na różne sposoby, możliwe jest za pomocą fal mózgowych zidentyfikowanie aktywnych neuronów dla tego ruchu. Bazując na tym, można przetłumaczyć to na sygnały sterujące dla zrobotyzowanej kończyny.

Obawy związane z protezami nowej generacji

Pomimo podekscytowania na temat protez nowej generacji, wiele pracy zostało jeszcze do zrobienia, aby sukcesy z laboratorium przenieść do świata rzeczywistego. Na chwilę obecną implanty mózgu muszą być połączone za pomocą kabli z komputerami dekodującymi aktywność mózgu i odsyłające sygnały sterujące.

Jest to tylko kwestia czasu, zanim urządzenia staną się bezprzewodowe, mniejsze i w pełni przenośne.

„To już stanowi problem inżynierski, nad którym cały czas się pracuje i jest do rozwiązania”- powiedział prof. Ajiboye.

Większy problem jest fakt, że mózg zawiera miliardy neuronów i wszczepienie kilku implantów rejestujących aktywność fal mózgowych może okazać się niewystarczające, aby uchwycić pełen zakres ruchów. Niemniej jednak wielu uważa, że niezwykle wyrafinowany organ, jakim jest mózg, może być w stanie się dostosować do nowej sytuacji.

„Wielu ludzi ma nadzieję, że do pewnego stopnia nie będzie miało to znaczenia, jeśli nie będziemy w stanie idealnie rozszyfrować informacji” – mówi Andrew Jackson, profesor neuronalnych interfejsów na Uniwersytecie w Newcastle.

Brain-hacking mózgu

Inni z kolei martwią się potencjalnym „brainhacking-iem”. W zeszłym roku naukowcy z Uniwersytetu w Tybindze zalecili, aby dane przechodzące przez interfejs mózg-komputer były szyfrowane i przechowywane w czymś podobnym do czarnej skrzynki samolotu. Powiedzieli również, że powinna być dostępna funkcja „weto”, która pozwoli pacjentom zaprzestanie wszelkich prób niewłaściwego użycia ich urządzeń przez złośliwe osoby.

Prof. Gaunt uważa jednak, że zanim technologia interfejsu komputer-mózg stanie się powszechnie używana, opracowany zostanie już system chroniący wszelkie urządzenia wszczepialne, w tym również rozruszniki serca.

„Jeśli masz bezprzewodowe połączenie kontrolujące robotyczne ramię, zawsze istnieje ryzyko włamania, ale kiedy nasza dziedzina osiągnie już ten poziom, będziemy w stanie wykorzystać metody, aby sobie z tym poradzić.”

Na świecie żyją już osoby, które posiadają protezy odbierające bodźce czuciowe.

Daj znać, jeśli spodobał Ci się artykuł oraz napisz komentarz, aby czytelnicy mogli poznać Twoją opinię.