Można już za pomocą myśli sterować komputerem Stephen Hawking, słynny brytyjski fizyk, komunikuje się ze światem, przyciskając guzik na wózku inwalidzkim, a program komputerowy odgaduje jego intencje. Inne całkowicie sparaliżowane osoby używają do komunikowania się ruchów języka albo powiek. Wkrótce niepełnosprawni i zdrowi jedynie myślą, czyli impulsami elektrycznymi powstającymi w komórkach nerwowych mózgu, będą mogli sterować komputerem, a nawet samochodem lub samolotem! Wszczepione do kory mózgowej elektrody pozwalają już sparaliżowanym ludziom korzystać z poczty elektronicznej, grać w gry komputerowe i samodzielnie zmieniać kanały w telewizorze bez przerywania rozmowy. - Wszczepiliśmy Brain Communicator sześciu pacjentom, którzy dzięki temu mogli kontrolować kursor na ekranie komputera i używać syntezatora mowy - powiedział "Wprost" Phil Kennedy, prezes firmy Neural Signals. Jej interfejs mózgowy został oficjalnie zaaprobowany przez amerykańskie Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH). Firma Cyberkinetics zapowiada z kolei, że niedługo podobnemu leczeniu podda cztery osoby nie mające władzy w rękach ani nogach.
Elektrody pod czaszką
Badacze z Cyberkinetics wszczepiają elektrody bezpośrednio do komórek nerwowych. Taki zabieg może spowodować groźną infekcję, a wokół implantów po pewnym czasie powstają "blizny", blokujące przepływ impulsów elektrycznych. Dlatego Neural Signals wykorzystuje elektrokortykografię (ECoG) - odczytywanie sygnałów z elektrod umieszczonych pod czaszką na powierzchni mózgu. Ta metoda, choć mniej inwazyjna, wymaga jednak skomplikowanej operacji neurochirugicznej, która kosztuje aż 30 tys. dolarów. Część badaczy próbuje zatem wyłuskać za pomocą komputera dane z elektroencefalogramu (EEG), badania fal mózgowych, które wymaga jedynie założenia na głowę czepka z elektrodami pokrytymi żelem.
Do niedawna wydawało się, że w ten sposób nie można uzyskać sygnału, który pozwoliłby na precyzyjne kierowanie kursorem czy protezą. "Nam się to udało. Osiągnęliśmy wyniki nie gorsze niż uczeni stosujący implanty mózgowe" - mówi prof. Jonathan Wolpaw ze State University of New York. W prowadzonych przez niego badaniach wzięły udział osoby zdrowe i z uszkodzonym rdzeniem kręgowym - te drugie znacznie szybciej opanowały posługiwanie się interfejsem. EEG może nawet służyć niemal do dosłownego czytania w myślach! Prof. Charles Anderson z Colorado State University badał aktywność fal mózgowych u ludzi wykonujących różne zadania umysłowe - piszących, liczących i wyobrażających sobie coś. Po zebraniu odpowiedniej ilości danych uczony potrafi przewidzieć
z dokładnością do 70 proc., o czym myśli dany człowiek.
Rozpoczęto już eksperymenty polegające na przekazywaniu myśli do komputera. Prof. Andrew Schwartz z University of Pittsburgh podłączył do mechanicznej ręki elektrodę wszczepioną do mózgu małpy. Po krótkim treningu zwierzę potrafiło sięgnąć sztuczną kończyną po pokarm i włożyć sobie jedzenie do pyska.
- Małpa była świadoma tego, że używa sztucznej łapy. Wskutek treningu zaczęła ją traktować jak własną dodatkową kończynę - powiedział "Wprost" prof. Schwartz. Jego ekipa pracuje teraz nad precyzyjnym sterowaniem ruchami palców. Mechanicznym ramieniem posługuje się już Matthew Nagle - pierwszy pacjent, któremu firma Cyberkinetics wszczepiła chip do mózgu.
Proteza pamięci
Jeszcze bardziej rewolucyjny zabieg przygotowuje prof. Theodore Berger z University of California w Los Angeles. Zamierza on zastąpić układem elektronicznym część mózgu zwaną hipokampem. Człowiek pozbawiony tego fragmentu tkanki nerwowej żyje w czasie teraźniejszym - wszystkie nowe doświadczenia pamięta najdłużej przez kilka dni, a potem je zapomina. "Dlatego łatwo będzie przetestować komputerowy hipokamp - wszczepimy go i zobaczymy, czy mózg odzyska zdolność do trwałego zapamiętywania informacji" - tłumaczy prof. Berger.
Neurolodzy nie wiedzą jeszcze, co się dzieje wewnątrz hipokampu. Dlatego uczeni z zespołu prof. Bergera sprawdzili jedynie, jakie informacje wychodzą z tej części mózgu w odpowiedzi na pobudzające ją losowo generowane impulsy elektryczne. Na podstawie tych danych napisali program komputerowy symulujący działanie hipokampu i zakodowali go w chipie o powierzchni 2 mm2. Testy przeprowadzone z użyciem fragmentów mózgu szczura wykazały, że neuroproteza działa z 95-procentową dokładnością. Za kilka lat będzie gotowa do zastosowania u pierwszych pacjentów, co otworzy drogę do konstruowania innych protez mózgu, które mogą pomóc osobom po udarach i cierpiącym na choroby Alzheimera, Parkinsona czy padaczkę.
"Taki implant nie musi zastępować wszystkich funkcji hipokampu. Wystarczy, że będzie możliwie wiernie kopiował jego czynność elektryczną. Resztę załatwią leki i sam mózg, który odtworzy utracone funkcje" - mówi prof. Berger. Potwierdzają to wyniki badań nad interfejsami mózgowymi. Odbierają one sygnały najczęściej zaledwie z kilkudziesięciu neuronów, podczas gdy w wykonanie najprostszego ruchu zaangażowane są tysiące komórek w korze nerwowej. Małpy w laboratorium prof. Schwartza bez problemu jednak nauczyły się sterowania protezą w ten sposób.
Sterowanie myślą
Większość uczonych pracujących nad implantami mózgowymi przewiduje, że w przyszłości będą korzystać z nich także ludzie zdrowi, pragnący zwiększyć możliwości swego umysłu. Wiele badań sponsoruje amerykańska armia, która chce zastosować sterowanie myślą na przykład u pilotów bezzałogowych myśliwców. - Myślę, że ktoś spróbuje kiedyś wszczepić ludzki mózg do komputera, ale trudno przewidzieć, jakie będą tego konsekwencje - ostrzega Phil Kennedy z Neural Signals.
Prof. Raymond Kurzweil, amerykański wynalazca i wizjoner, twierdzi, że za 30 lat każdy będzie mógł wstrzyknąć sobie do krwi miliardy nanobotów - inteligentnych maszyn wielkości komórki krwi, które stworzą bezprzewodową sieć w mózgu i połączą nasze neurony bezpośrednio z Internetem. Być może w ten sposób ludzkość uniknie przepowiadanego przez futurologów konfliktu ze sztuczną inteligencją - zamiast konkurować z robotami, po prostu się z nimi połączymy.
Badacze z Cyberkinetics wszczepiają elektrody bezpośrednio do komórek nerwowych. Taki zabieg może spowodować groźną infekcję, a wokół implantów po pewnym czasie powstają "blizny", blokujące przepływ impulsów elektrycznych. Dlatego Neural Signals wykorzystuje elektrokortykografię (ECoG) - odczytywanie sygnałów z elektrod umieszczonych pod czaszką na powierzchni mózgu. Ta metoda, choć mniej inwazyjna, wymaga jednak skomplikowanej operacji neurochirugicznej, która kosztuje aż 30 tys. dolarów. Część badaczy próbuje zatem wyłuskać za pomocą komputera dane z elektroencefalogramu (EEG), badania fal mózgowych, które wymaga jedynie założenia na głowę czepka z elektrodami pokrytymi żelem.
Do niedawna wydawało się, że w ten sposób nie można uzyskać sygnału, który pozwoliłby na precyzyjne kierowanie kursorem czy protezą. "Nam się to udało. Osiągnęliśmy wyniki nie gorsze niż uczeni stosujący implanty mózgowe" - mówi prof. Jonathan Wolpaw ze State University of New York. W prowadzonych przez niego badaniach wzięły udział osoby zdrowe i z uszkodzonym rdzeniem kręgowym - te drugie znacznie szybciej opanowały posługiwanie się interfejsem. EEG może nawet służyć niemal do dosłownego czytania w myślach! Prof. Charles Anderson z Colorado State University badał aktywność fal mózgowych u ludzi wykonujących różne zadania umysłowe - piszących, liczących i wyobrażających sobie coś. Po zebraniu odpowiedniej ilości danych uczony potrafi przewidzieć
z dokładnością do 70 proc., o czym myśli dany człowiek.
Rozpoczęto już eksperymenty polegające na przekazywaniu myśli do komputera. Prof. Andrew Schwartz z University of Pittsburgh podłączył do mechanicznej ręki elektrodę wszczepioną do mózgu małpy. Po krótkim treningu zwierzę potrafiło sięgnąć sztuczną kończyną po pokarm i włożyć sobie jedzenie do pyska.
- Małpa była świadoma tego, że używa sztucznej łapy. Wskutek treningu zaczęła ją traktować jak własną dodatkową kończynę - powiedział "Wprost" prof. Schwartz. Jego ekipa pracuje teraz nad precyzyjnym sterowaniem ruchami palców. Mechanicznym ramieniem posługuje się już Matthew Nagle - pierwszy pacjent, któremu firma Cyberkinetics wszczepiła chip do mózgu.
Proteza pamięci
Jeszcze bardziej rewolucyjny zabieg przygotowuje prof. Theodore Berger z University of California w Los Angeles. Zamierza on zastąpić układem elektronicznym część mózgu zwaną hipokampem. Człowiek pozbawiony tego fragmentu tkanki nerwowej żyje w czasie teraźniejszym - wszystkie nowe doświadczenia pamięta najdłużej przez kilka dni, a potem je zapomina. "Dlatego łatwo będzie przetestować komputerowy hipokamp - wszczepimy go i zobaczymy, czy mózg odzyska zdolność do trwałego zapamiętywania informacji" - tłumaczy prof. Berger.
Neurolodzy nie wiedzą jeszcze, co się dzieje wewnątrz hipokampu. Dlatego uczeni z zespołu prof. Bergera sprawdzili jedynie, jakie informacje wychodzą z tej części mózgu w odpowiedzi na pobudzające ją losowo generowane impulsy elektryczne. Na podstawie tych danych napisali program komputerowy symulujący działanie hipokampu i zakodowali go w chipie o powierzchni 2 mm2. Testy przeprowadzone z użyciem fragmentów mózgu szczura wykazały, że neuroproteza działa z 95-procentową dokładnością. Za kilka lat będzie gotowa do zastosowania u pierwszych pacjentów, co otworzy drogę do konstruowania innych protez mózgu, które mogą pomóc osobom po udarach i cierpiącym na choroby Alzheimera, Parkinsona czy padaczkę.
"Taki implant nie musi zastępować wszystkich funkcji hipokampu. Wystarczy, że będzie możliwie wiernie kopiował jego czynność elektryczną. Resztę załatwią leki i sam mózg, który odtworzy utracone funkcje" - mówi prof. Berger. Potwierdzają to wyniki badań nad interfejsami mózgowymi. Odbierają one sygnały najczęściej zaledwie z kilkudziesięciu neuronów, podczas gdy w wykonanie najprostszego ruchu zaangażowane są tysiące komórek w korze nerwowej. Małpy w laboratorium prof. Schwartza bez problemu jednak nauczyły się sterowania protezą w ten sposób.
Sterowanie myślą
Większość uczonych pracujących nad implantami mózgowymi przewiduje, że w przyszłości będą korzystać z nich także ludzie zdrowi, pragnący zwiększyć możliwości swego umysłu. Wiele badań sponsoruje amerykańska armia, która chce zastosować sterowanie myślą na przykład u pilotów bezzałogowych myśliwców. - Myślę, że ktoś spróbuje kiedyś wszczepić ludzki mózg do komputera, ale trudno przewidzieć, jakie będą tego konsekwencje - ostrzega Phil Kennedy z Neural Signals.
Prof. Raymond Kurzweil, amerykański wynalazca i wizjoner, twierdzi, że za 30 lat każdy będzie mógł wstrzyknąć sobie do krwi miliardy nanobotów - inteligentnych maszyn wielkości komórki krwi, które stworzą bezprzewodową sieć w mózgu i połączą nasze neurony bezpośrednio z Internetem. Być może w ten sposób ludzkość uniknie przepowiadanego przez futurologów konfliktu ze sztuczną inteligencją - zamiast konkurować z robotami, po prostu się z nimi połączymy.
| 1 Lekarze wszczepiają do kory ruchowej w mózgu pacjenta wtyczkę o powierzchni 4 mm2 zawierającą sto elektrod o długości jednego milimetra, które mogą się połączyć z 50-150 neuronami jednocześnie. 2 Wtyczka jest połączona z gniazdkiem umieszczonym w czaszce na czubku głowy. Dane z gniazdka są przesyłane kablem światłodowymdo dekodera, który ma wielkość kasety VHS i zamienia informację z neuronów na postać cyfrową 3 Dane z dekodera są przesyłane kablem do komputera. Pacjent może obsługiwać aplikacje w komputerze i połączone z nim urządzenia, na przykład telewizor. W ten sam sposób będzie mógł kontrolować wózek inwalidzki albo protezy kończyn. |
|---|
Więcej możesz przeczytać w 4/2005 wydaniu tygodnika Wprost .
Archiwalne wydania tygodnika Wprost dostępne są w specjalnej ofercie WPROST PREMIUM oraz we wszystkich e-kioskach i w aplikacjach mobilnych App Store i Google Play.
