Kūnas gali būti pasirengęs judėti, tačiau tarp ketinimo ir veiksmo kartais įsiterpia neįveikiama kliūtis. Po nugaros smegenų traumos, insulto ar neurodegeneracinės ligos žmogus geba suprasti, ką nori padaryti, bet nebegali perduoti šios komandos raumenims. Smegenų implantai siekia atkurti būtent šį nutrūkusį ryšį – paversti mintį elektriniu signalu ir vėl įjungti judėjimo grandinę.
Kai mintis tampa judesio komanda
Smegenų ir kompiuterio sąsaja, dažnai vadinama BCI, registruoja nervinių ląstelių elektrinį aktyvumą. Tam naudojami maži elektrodai, implantuojami į smegenų sritį, atsakingą už judesių planavimą ir valdymą. Žmogui įsivaizduojant, kad judina ranką, ranka ar koją, implantas fiksuoja tam tikrą neuronų aktyvumo modelį.
Šis signalas perduodamas į kompiuterį, kuriame specialus algoritmas jį iššifruoja. Sistema turi išmokti atpažinti individualaus žmogaus smegenų signalus, nes nėra dviejų visiškai vienodų nervų sistemų. Vienam pacientui tam tikras signalas gali reikšti norą sugniaužti plaštaką, kitam – pajudinti žymeklį ekrane.
Iš pradžių procesas primena treniruotę. Pacientas kartoja judesį mintyse, o programa susieja smegenų aktyvumą su konkrečia komanda. Laikui bėgant algoritmas tikslėja, o žmogus išmoksta geriau valdyti sistemą. Taip galima pajudinti robotinę ranką, valdyti kompiuterio žymeklį ar atlikti kasdienes užduotis, kurios anksčiau atrodė nepasiekiamos.
Nuo roboto rankos iki paties kūno
Didžiausias proveržis įvyksta tada, kai smegenų implantas neapsiriboja kompiuterio valdymu. Tyrėjai kuria sistemas, kurios nervinį signalą perduoda ne tik išoriniam įrenginiui, bet ir paties kūno raumenims.
Vienoje tokio sprendimo grandinėje implantas smegenyse nuskaito judesio ketinimą. Kompiuteris jį iššifruoja ir siunčia komandas į stimuliatorių, pritvirtintą prie nugaros smegenų arba periferinių nervų. Elektriniai impulsai tuomet sužadina raumenis reikiama seka. Smegenys tarsi vėl gauna galimybę pasiekti kūną aplinkkeliu, apeidamos pažeistą nervų sistemos vietą.
Tokios sistemos dar nėra masiškai prieinamos, tačiau klinikiniai bandymai parodė reikšmingų rezultatų. Kai kurie paralyžiuoti pacientai galėjo stovėti, žengti kelis žingsnius, valdyti ranką ar atlikti tikslesnius judesius. Svarbu ir tai, kad judėjimas tampa ne vien mechaninis: žmogus pats inicijuoja veiksmą, o ne valdo iš anksto užprogramuotą seką.
Kitas svarbus tikslas – jutimų atkūrimas. Jei žmogus gali pajudinti protezą, tačiau nejaučia, kiek stipriai jį sugriebė, kasdienės užduotys išlieka sudėtingos. Todėl mokslininkai bando į smegenis perduoti lytėjimo, spaudimo ar padėties signalus. Tokia uždaro ciklo sistema leistų ne tik valdyti judesį, bet ir gauti iš kūno grįžtamąjį ryšį.
Technologijos galimybės ir ribos
Smegenų implantai nėra greitas ar paprastas gydymas. Operacija reikalauja didelio tikslumo, o implantams kyla infekcijos, audinių pažeidimo ar signalų silpnėjimo rizika. Be to, įranga dažnai tebėra didelė, brangi ir pritaikyta laboratorinėms sąlygoms. Smegenų signalai laikui bėgant gali kisti, todėl sistemą reikia nuolat kalibruoti.
Ne mažiau svarbūs etiniai klausimai. Kam priklauso iš smegenų surinkti duomenys? Kaip apsaugoti juos nuo neteisėto naudojimo? Ar technologija bus prieinama ne tik keliems klinikinių tyrimų dalyviams, bet ir platesniam pacientų ratui?
Vis dėlto kryptis aiški. Tyrėjai siekia sukurti mažesnius, belaidžius ir patikimesnius implantus, kuriuos būtų galima naudoti ne tik ligoninėje. Jei šios kliūtys bus įveiktos, smegenų signalas taps ne laboratoriniu eksperimentu, o kasdieniu ryšiu tarp žmogaus ketinimo ir jo kūno. Atnaujinta judėjimo laisvė tokiu atveju prasidėtų nuo dalyko, kurio neįmanoma pamatyti – minties.
Parašykite komentarą