Eberhard Fetz kartu su kolegomis iš Vašingtono universiteto (University of Washington) sukūrė sistemą, kurios pagalba beždžionė galėjo valdyti savo rankos raumenis, neturinčius tiesioginio kontakto su smegenimis. Sėkmingi tyrimo rezultatai suteikia daug žadančias viltis paralyžiuotiems pacientams, turintiems pažeistas stuburo smegenis.

Tyrime dalyvavusią makaką (Macaca nemestrina) išmokė žaisti labai paprastą kompiuterinį žaidimą, kurio valdymas vyko per vairalazdę. Kiekviena pergalė buvo lydima apdovanojimais. Žaidimo metu iš beždžionės smegenyse įtvirtintų elektrodų buvo fiksuojami signalai, generuojami motorinės dalies smegenų žievėje esančių neuronų. Beždžionei išmokus žaisti, mokslininkai atjungė vairalazdę ir iš smegenų gaunamus elektrinius signalus perdavinėdavo tiesiai į specialų kompiuterį. Pastarasis juos apdorodavo ir pagal gautus duomenis formuodavo valdymo komandas žaidimo kompiuteriui – o šis kaip ir anksčiau judindavo kursorių ekrane. Tuo tarpu pati beždžionė įsivaizdavo, jog žaidimas ir toliau valdomas per atjungtą vairalazdę ir entuziastingai ją sukinėdavo.

Įsitikinę, jog kompiuteris sėkmingai iškoduoja iš smegenų gautus signalus, mokslininkai žengė kitą žingsnį. Prie beždžionės riešo jie prijungė elektroninį stimuliatorių ir jį sujungė su kompiuteriu, priiminėjančiu smegenų generuojamus signalus. Tada šį nervinių signalų apdorojimo kompiuterį atjungė nuo žaidimo sistemos, o prie jos grąžino kaip ir eksperimento pradžioje naudotą paprastą vairalazdę. Galiausiai į žaidimą valdančią beždžionės ranką suleido preparato, blokuojančio nervinius signalus. Tokiu būdu mokslininkai atjungė tiesioginį kelią nerviniams signalams iš smegenų į rankos riešą. Vienintelis galimas smegenų valdymo signalų perdavimo kelias liko per implantuotus elektrodus, signalus dešifruojantį kompiuterį ir riešą valdantį elektroninį stimuliatorių.

Ir kaip į tai reagavo beždžionė? Mokslininkų džiaugsmui, ji nedemonstravo jokio nepasitenkinimo ir toliau sėkmingai žaidė. Vadinasi smegenų generuojami signalai buvo sėkmingai dekoduojami ir perdavinėjami į elektroninį stimuliatorių, kuris šiuos signalus versdavo beždžionės pirštų judesiais.

Priminsime, jog jau anksčiau mokslininkams yra pavykę sėkmingai fiksuoti smegenų generuojamus signalus ir juos perdavinėti į roboto manipuliatorių. Kiti mokslininkai atliko sėkmingus eksperimentus, kurių metu jie kompiuterio pagalba (be smegenų pagalbos) valdė atskirus raumenis naudojant elektroninius stimuliatorius. Tačiau dabar, pasak svetainės PhysOrg.com, pirmą kartą šie mokslo pasiekimai apjungti į vieną visumą.

Svetainėje Technology Review pateikiamos labai įdomios eksperimento detalės. Esmė tame, jog mokslininkai eksperimento pradžioje tiksliai nežinojo, kokių konkrečiai neuronų jiems reikia, todėl elektrodus jie įstatydavo praktiškai į atsitiktinę vietą. Taip jie atliko kelis bandymus, pakeisdami elektrodų pozicijas.

Paaiškėjo, jog visi neuronai, kuriuos mokslininkai išbandė eksperimento metu, puikiai tiko žaidimo valdymo signalams generuoti. Netgi tie neuronai, kurie iš pradžių visiškai nedalyvavo riešo valdyme, po nedidelės treniruotės sėkmingai ėmė generuoti reikiamus signalus. Nepriklausomai nuo tirtų neuronų, beždžionė visais atvejais sėkmingai valdė suspaudžiančiuosius ir atpalaiduojančius pirštų raumenis.

Kaip taisyklė, rankos raumenų valdymui (net tuo atveju, kai juda tik vienas raumuo) reikalingus signalus generuoja ne vienas neuronas, o visa jų grupė. Anksčiau mokslininkai yra nemažai nuveikę, tyrinėdami ir dešifruodami tokių grupinių neuronų signalus, kuriuos vėliau būdavo galima sėkmingai perdavinėti į kompiuterį. Apie tai mes jau esame rašę – panašiu principu veikia sistema, leidžianti minčių pagalba „keliauti“ po virtualų „Second Life“ žaidimo pasaulį.

Tačiau dabar Eberhard Fetz pasirinko kitą kelią – jis ir jo komanda nusprendė panaudoti ne visą raumenis judinančių neuronų grupę, o atskirus neuronus, per elektrodus sujungdami juos su atskirais raumenimis. „Nusprendėme, jog tegul beždžionė pati sužino, kaip naudotis tokiu pajungimu“, - eksperimento tikslą aiškino mokslininkas.

Tyrimas parodė, jog neuronai nėra labai specializuoti ir smegenų žievė pasižymi dideliu lankstumu bei galimybe paskirti vienus arba kitus neuronus galūnių valdymui. O tai reiškia, jog ateities medicininiai implantai ir stimuliatoriai gali būti daug mažesni ir paprastesni nei tikėtasi iki šiol. Juk jiems visai nebūtina dešifruoti sudėtingus neuronų grupės generuojamus signalus – vien tokiai operacijai atlikti reikalingi pakankami dideli skaičiavimo technikos pajėgumai, o tai savu ruožtu didintų ir sistemos apimtis ir energetinius resursus.

Dabartinis eksperimentas leidžia tikėti, jog medikams užteks beveik atsitiktiniu būdu prijungti elektrodus ir tiesiog palaukti, kol žmogus išmoks galūnių valdymui panaudoti naujus neuronus. Atsižvelgiant į patirtį su beždžione, tai truks santykinai neilgą laiko tarpą.

Tiesa, šia technologija pagrįsti pirmieji stimuliatoriai rinką gali pasiekti ne greičiau kaip po 10 metų - bent jau tokios nuomonės laikosi tyrimams vadovavęs profesorius Eberhard Fetz.

Detalūs eksperimento rezultatai pateikti žurnalo Nature straipsnyje.

Prie to pačio galite paskaityti apie kuriamus robotizuotus smegenų zondus, galinčius automatiškai prisijungti prie žmogaus smegenų neuronų; JAV kompanijos Emotiv Systems planus dar iki 2008 metų galo imti prekiauti serijine smegenimis valdoma kompiuterine sąsaja, leisiančią realizuoti absoliučiai naują kompiuterio valdymą; bei kariškių siekius sukurti telepatinius šalmus, tinkamus realaus mūšio sąlygose.

Komentarai (8)