Monday, April 8, 2013

The Walk Again Project



V současnosti se implantují lidem do mozku čipy, které zajišťují pohyb, lidé tak mohou skrze počítač ovládat robotické paže a podobně. Doktor Miguel Nicolelis však myslí za hranice pouhých robotických končetin. 

Brainstorm
O brainstormingu slyšíme téměř denně ve škole, v práci, kdekoliv. Zřídka kdy se ovšem stane, že opravdu vidíme, či slyšíme reálnou mozkovou bouři. Mozková bouře označuje činnost neuronů v mozku, která byla až do nedávna nezaznamenatelná. Doktor Nicolelis s jeho týmem ji však zaznamenali. Byli schopni zaznamenat činnost stovky mozkových buněk najednou a mohli tak změřit elektrické jiskření těchto buněk. Tuto činnost zaznamenali jak obrazově, tak zvukově, takže mohli vidět i slyšet maličký kousek myšlenky. Po deseti letech se podařilo týmu zaznamenat ještě vyšší počet neuronů najednou, téměř dva tisíce buněk. 

Sám doktor Nicolelis dodává mozkovým bouřím ještě hlubší smysl a říká, že tím, že se snaží zaznamenávat, co největší počet neuronů najednou se snaží „… porozumět něčemu základnímu ohledně naší lidské podstaty. Protože jestli to ještě nevíte, všechno, co používáme k definování toho, co je lidská podstata, vychází z těchto bouří (…), které definují naše vzpomínky, naše přesvědčení, naše pocity, naše plány do budoucna. Vše co kdy děláme, vše co každý člověk kdy udělal, dělá či udělá, vyžaduje úsilí populace neuronů produkujících tento druh bouří.“ Prací neurovědců je poslouchat tyto mozkové bouře a snažit se získat z nich zprávy, které přenášejí.

Proto byl vyvinut přístroj nazývaný Brain Machine Interface (BMI), čili Mozkovo-přístrojové rozhraní. Tento přístroj má senzory, které zaznamenávají elektrické signály v mozku, tedy mozkové bouře a tyto signály přenášejí skrze počítač do robotické paže. 


Opičí hrátky
BMI vyzkoušeli poprvé na opici jménem Aurora. Aurora hrála počítačovou hru, v které za pomocí kurzoru, který ovládala joystickem, měla překřížit terč objevující se na obrazovce. Za každou správnou reakci se jí dostalo odměny v podobě kapky pomerančového džusu. Zatímco si Aurora dále hrála video hru, byly zaznamenávány mozkové bouře v její hlavě, které byly přenášeny do robotické paže, která se učila reprodukovat Aurořiny pohyby. Poté následovalo zapnutí BMI. Aurora tak mohla hrát hru pouze skrze myšlenku, tedy bez zapojení těla. Její myšlenky naváděly robotickou ruku. Aurora přijala robotickou paži jako rozšíření svého těla.
Po deseti letech si však vědci uvědomili, že nepotřebují ani robotickou paži a sestrojili počítačového Avatara. Pro tyto potřeby vytrénovali opice, aby začali uvažovat ve virtuálním světě v první osobě a používali svou mozkovou aktivitu ke kontrole Avatarových končetin. Opice měli zkoumat předměty nacházející se ve virtuálním světě. Tyto objekty vypadaly totožně, ale když Avatar přejel rukou po povrchu jednoho z objektů, vyslal elektrickou zprávu, která napovídala opici o povrchové struktuře objektu, tato zpráva byla doručena až do mozku opice a informovala ji o tom, čeho se Avatar dotýká. Po čtyřech týdnech se opice naučily vnímat tento smysl a získaly tak nový, přeneseně řečeno šestý, smysl. 


 
Vědci se rozhodli posunout výzkum ještě dále. Před pár lety se rozhodli přenášet mozkovou bouři opice z Duke University (Spojené státy) do Kyota (Japonsko), kde bouři přijímal robotický humanoid. Opice chodila na pásu a tím produkovala signály potřebné k pohybu. Tyto signály přiměly robota chodit. Zajímavé je, že přenos signálu z mozku primátu k robotovi byl o 20 milisekund rychlejší než přenos signálu z mozku do vlastních končetin primáta. 



Využití výzkumu
Výzkum je primárně zaměřen na pomoc lidem, kteří ochrnuli. Bylo vytvořeno neziskové sdružení nazývané Walk Again Project, které sdružuje vědce ze Spojených států, Brazílie a Evropy. Toto sdružení pracuje na vývinu nového robotického těla, které nazývají exoskeleton. Tento je vyvíjen pro neurologicky postižené lidi, kteří stále mají mozkové bouře, ale signály jimi vysílané nemohou překonat překážku, jakou je například přerušení míchy. Exoskeleton by měl představovat mozkovo-přístrojové rozhraní, které by přijímalo signály mozkových bouří a přenášelo je do prostetik exoskeletonu, takže výsledkem by byl pohyb.
Walk Again Project se chystá odhalit první verzi exoskeletonu na otevírací ceremonii Mistrovství světa ve fotbale v červnu roku 2014.

 

Každý si asi domyslí, že poznatky, které neurovědci nabyli během několikaletého výzkumu, mohou sloužit i k mnoha dalším účelům. Výzkum by například mohl sloužit k vývinu počítačových her. Člověk by už nemusel v rukou dřímat joystick, klávesnici nebo jiný ovladač, nemusel by se už ani hýbat. Vše, co by dělal je, že by pomocí svých mozkových bouří hýbal Avatarem ve virtuální realitě.


No comments:

Post a Comment