Robot zrobi co pomyśli głowa

Ta technologia daje sparaliżowanym szansę na powrót do aktywnego życia

Publikacja: 18.03.2011 23:30

Stojący na podłodze Robotino jest sterowany myślami odczytywanymi przez elektrody umieszczone na gło

Stojący na podłodze Robotino jest sterowany myślami odczytywanymi przez elektrody umieszczone na głowie człowieka (fot. Alain Herzog/EPFL)

Foto: Archiwum

Zaczęło się od małp sterujących sztuczną ręką impulsami odczytywanymi przez układ elektrod wszczepionych do mózgu. Później przyszły zabawy dla ludzi – sterowanie kursorem na ekranie komputera. Dziś automatyczne protezy z elektronicznym sterowaniem i wózki inwalidzkie kierowane myślą to już rzeczywistość – wprawdzie dla wybranych, ale rzeczywistość.

Inżynierowie idą jednak dalej. Pacjenci z uszkodzonym rdzeniem kręgowym, którzy nie mają władzy w rękach i nogach, będą mogli sterować urządzeniami za pomocą samej myśli. Zrobotyzowana kończyna czy wręcz zdalnie sterowany robot zrobi to, co pomyśli głowa.

Między człowiekiem i maszyną

– Jesteśmy gotowi, aby rozpocząć testy tej technologii z udziałem pacjentów, którzy najbardziej na tym skorzystają, czyli osób, które z powodu uszkodzenia rdzenia kręgowego nie mogą poruszać górnymi kończynami – mówi dr Michael Boninger z Wydziału Medycznego Uniwersytetu w Pittsburgu. – Szczególnie ważne dla nas jest to, że będziemy mieli okazję wypróbować dwa różne typy połączeń.

O jakie połączenia chodzi? Aby skutecznie odczytywać impulsy elektryczne mózgu i przekształcać je, dajmy na to, w ruchy robota, konieczny jest odpowiedni interfejs (złącze między mózgiem i maszyną).

Pierwszym pomysłem jest wszczepienie w mózg zestawu 10 na 10 elektrod mierzących aktywność poszczególnych neuronów. Dokładnie taką metodę wykorzystał wcześniej neurobiolog dr Andrew Schwartz w słynnym doświadczeniu z małpką, która sterowała sztucznym ramieniem. Sterowanie było tak precyzyjne, że zwierzę mogło nawet włożyć sobie do ust cukierka.

Na rozwinięcie tej technologii i dopasowanie jej do potrzeb ludzi naukowcy otrzymali grant w wysokości 6 mln dolarów. Pieniądze wyłożyła amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Obronnych (DARPA).

– Badania nad zwierzętami udowodniły, że możemy wykorzystać sygnały z mózgu do poruszania ramieniem – cieszy się dr Schwartz. – Teraz sprawdzimy, czy to będzie działać u ludzi i czy możemy poszerzyć zakres tych ruchów.

Testy z udziałem prawdziwych pacjentów mają się zacząć jeszcze w tym roku. Naukowcy już myślą, w jaki sposób można wszystkie urządzenia (przede wszystkim implant) łączyć bezprzewodowo, co pozwoli na praktyczne zastosowanie.

Drugi projekt jest skromniejszy (800 tys. dolarów od National Institutes of Health). Pacjenci przez 29 dni poddawani będą elektrokortykografii (jak EEG, ale elektrody przykładane są bezpośrednio do kory mózgowej). Sygnały odczytywane będą przez komputer, a to umożliwi pacjentom nauczenie się, co trzeba zrobić, aby na przykład przesuwać kursor czy poruszać wózkiem.

Zmęczony umysł

– Naszym celem jest dać niepełnosprawnym pacjentom możliwość sterowania urządzeniami, które umożliwią im odzyskanie samodzielności – zapowiada dr Boninger.

– Przenosimy nasze badania z laboratorium na zastosowania kliniczne – podkreśla neurochirurg dr Elizabeth Tyler-Kabara. – W ten sposób się dowiemy, jak najlepiej uczyć i motywować pacjentów, którzy skorzystają z tej technologii.

A motywacja jest potrzebna, bo wbrew pozorom sterowanie takim układem wymaga wyjątkowej koncentracji. – Kierowanie wózkiem inwalidzkim odczytującym myśli może być wręcz męczące. Po godzinie używania większość ludzi jest wykończona – uważa prof. José del R. Millán z Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne.

Jego zespół pracuje nad takim oprogramowaniem komputera, które pozwoli pacjentom zrelaksować się podczas sterowania sztuczną kończyną czy robotem. Co więcej, szwajcarskie rozwiązanie korzysta nie z elektrod wszczepianych do mózgu, ale z konwencjonalnego odczytu EEG przez elektrody na skórze czaszki. Interpretacja sygnałów jest tu trudniejsza, ale dzięki metodom analizy statystycznej i teorii prawdopodobieństwa (jak tłumaczy sam prof. Millán) możliwe jest wykonywanie precyzyjnych zadań, a jednocześnie zajmowanie umysłu np. czytaniem.

Na tej zasadzie działa zdalnie sterowany robot Robotino połączony bezprzewodowo z mózgiem człowieka. Podobny robot wykonujący polecenia wydawane myślą może w niedalekiej przyszłości stać się towarzyszem sparaliżowanych ludzi.

Masz pytanie, wyślij e-mail do autora p.koscielniak@rp.pl

Nauka
Orki kontra „największa ryba świata”. Naukowcy ujawniają zabójczą taktykę polowania
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Nauka
Radar NASA wychwycił „opuszczone miasto” na Grenlandii. Jego istnienie zagraża środowisku
Nauka
Jak picie kawy wpływa na jelita? Nowe wyniki badań
Nauka
Północny biegun magnetyczny zmierza w kierunku Rosji. Wpływa na nawigację
Materiał Promocyjny
Do 300 zł na święta dla rodziców i dzieci od Banku Pekao
Nauka
Przełomowe ustalenia badaczy. Odkryto życie w najbardziej „niegościnnym” miejscu na Ziemi