Ieškoti

Mokslas prie kavos puodelio

„Mintimis“ judinami robotizuoti rankų protezai

Buzas Chmielevskis (Buz Chmielewski) nevaldo rankų ir kojų jau tris dešimtmečius. Dar būdamas jaunas ir čiuoždamas bangomis banglente Chmielevskis patyrė sunkią traumą, po kurios liko neįgalus. 2019 metų sausį šiam paralyžiuotam vyrui po ilgo laiko pavyko savarankiškai atlikti visiems sveikiesiems įprastą judesį - su šakute ir peiliu atsipjauti gabalėlį pyrago. Įdomu tai, kad jis tai atliko ne intensyvios kineziterapijos dėka, o padedamas smegenų implantų, paverčiančių jo mintis elektriniais impulsais, valdančiais robotizuotus rankų protezus.



Šio klinikinio eksperimento vykdytojai Džono Hopkinso (Johns Hopkins) universiteto mokslininkai yra vieni labiausiai pažengusių galvos smegenų ir kompiuterio sąsajos (angl. "brain-machine interface") srityje. Smegenų ir kompiuterio sąsaja yra neuromokslų atšaka, kurios neuromokslininkai studijuoja įtaisus, matuojančius, analizuojančius bei paverčiančius naudotojo nervinius galvos smegenų impulsus daugybe įmanomų "komandų".


Panagrinėkime Chmielevskio atvejį. Smegenyse įtaisyti smegenų implantai "pajunta" elektros pokyčius, kai jis pagalvoja, kad norėtų atsipjauti pyrago. Beveik tuo pačiu metu mokslininkų sukurti dirbtinio intelekto algoritmai iškoduoja smegenų implantų užfiksuotus signalus. Šie elektriniai signalai yra nusiunčiami į roboto rankas elektros laidais ir tada yra įvykdoma Chmielevskio komanda.

Mintimis valdomos robotų rankos nėra smegenų ir kompiuterio sąsajos srities naujiena, tačiau algoritmai, gebantys valdyti abi roboto rankas vienu metu, yra milžiniškas klinikinio pritaikymo postūmis. Vienas iš labiausiai prisidėjusių prie šio projekto dr. Gabrielis Kantareras (Gabriel Cantarero) taip komentuoja šio pasiekimo svarbą: "Vienu metu kontroliuoti dvi galūnes naudojant smegenų ir kompiuterio sąsają yra ypač didelis iššūkis. Tai nėra tas pats kaip 1+1 suma ar norimų kairės rankos ir dešinės rankos veiksmų sudėtis. Tai labiau primena situaciją, kai abiejų veiksmų sudėtis 1 + 1 yra lygu 3,8 ." Kitaip sakant, dr. Kantareras teigia, kad norint algoritmu iššifruoti, ką pacientas nori daryti, neužtenka žinoti, kaip veikia smegenų neuronai, bet reikia suprasti ir neuronų sinergiją, kuri atsiranda naudojant abi rankas.

Išsprendus šią problemą, atsiveria durys kitos kartos smegenų - kompiuterio sąsajos technologijos pritaikymui. Mūsų aplinkoje labai daug kur reikia abiejų galūnių koordinacijos: gaminant maistą, užsirišant batų raištelius ar net užsisegiojant marškinius. Deja, vis dar yra neisšpręstų problemų komercializuojant šią technologiją. Pavyzdžiui, iš galvos styrantys smegenų implantai gali kelti diskomfortą ir estetiškai netikti naudotojui. Sprendimą šiai problemai siūlo Ilono Masko (Elon Musk) kompanija „Neuralink“, kuri pernai pristatė savo smulkiųjų implantų prototipą. „Neuralink“ implantai bus pritaikyti greitam tik trisdešimt minučių trunkančiam implantavimui artimiausioje ligoninėje ir bus pakraunami belaidžiu ryšiu miego metu, o implantų kroviklius „Neuralink“ siūlo laikyti prie lovos. Tiesa, šios futuristinės smegenų ir kompiuterio sąsajos turėsime dar šiek tiek palaukti – „Neuralink“ kol kas testuoja savo produktą su kiaulėmis ir tik dabar pateikė peržiūrai medžiagą, reikalingą gauti kontroliuojančių institucijų leidimus testavimui su žmonėmis.

Straipsnį INA vardu parengė Matas Vitkauskas

Patį eksperimentą galite peržiūrėti video įraše.

Taip pat galite išgirsti „Neuralink“ produkto pristatymą.

Šaltiniai:

https://massivesci.com/notes/neuralink-brain-machine-interface-fda-breakthrough-device/

http://www.neuromokslai.lt/lt/naujienos/galvos-smegenu-kompiuterio-sasajos/

https://www.hopkinsmedicine.org/news/newsroom/news-releases/research-story-tip-brain-implants-enable-man-to-simultaneously-control-two-prosthetic-limbs-with-thoughts https://flipboard.com/topic/robotics/quadriplegic-man-using-two-robot-arms-can-feed-himself-again/a-j3c3g2VzTaaweic3T8rPMQ%3Aa%3A3275075136-587fcb84ad%2Ffreethink.com