Mokslininkai jau išbando unikalius prietaisus, kurie atveria žmonėms didžiulę perspektyvą.
- Kibernetinė medicina yra įvairių prietaisų, kurie padeda ištaisyti fizinę negalią, kovoti su sunkiomis ligomis ir jų padariniais, žodžiu, kiek įmanoma prailginti normalų, visavertį gyvenimą, - aiškina Rusijos mokslų akademijos Aukštojo nervų aktyvumo ir neurofiziologijos instituto laboratorijos vadovas, biologijos mokslų daktaras, Profesorius Aleksandras Frolovas.
Pagrindinis mokslininkas užsiima smegenų struktūros neuronų lygiu tyrimu, smegenų ir kompiuterio sąsajų kūrimu ir jų naudojimu pacientų reabilitacijai po traumų ir ligų. Maskvoje vykstančios mokslinės paskaitos „2045“metu ekspertas kalbėjo apie naujausius pasiekimus kibernetinės medicinos srityje Rusijoje ir kitose šalyse, taip pat apie įdomias perspektyvas, kurios atsiveria prieš žmoniją.
PAMATYK SU SMEGENIMIS
- Visame pasaulyje inkstų protezavimas jau yra plačiai naudojamas: prietaisai, pakeičiantys šiuos organus, žmogaus organizme gali veikti iki 40 metų, - primena mokslininkas. - Nuo 2 iki 7 metų dirbtinė širdis geba palaikyti žmogaus gyvenimą. Aktyviai kuriami plaučių ir kepenų protezai. Tačiau sėkmės čia nėra tokios įspūdingos: pagrindinis kvėpavimo organas „gyvena“ne ilgiau kaip 6 mėnesius, o kepenys dirba tik 4 dienas. Bet tai tik pradžia.
Tuo pat metu kibernetinė medicina sugebėjo padaryti tai, kas užgožia vaizduotę ir daugeliui vis dar atrodo mokslinė fantastika: sudėtingiausios regos organų sistemos protezavimas.
Kaip žinote, žmonės dažnai apako dėl tinklainės ląstelių mirties - tai yra akies apvalkalas, kuris suvokia vaizdą ir paverčia jį nerviniais impulsais. Jie perduodami į smegenis, ten iššifruojami ir gauname įprastus vaizdinius daiktų vaizdus - juos matome. Tiems, kurie prarado tokią galimybę dėl traumos ar ligos, amerikiečių mokslininkas oftalmologas Williamas Dobelle'as iš Niujorko sukūrė unikalų prietaisą.
Reklaminis vaizdo įrašas:
"Žmogus užsideda akinius, į kuriuos įdėta maža televizijos kamera, ir iš jos gaunamas optinis signalas patenka į elektros galą, implantuotą galvos smegenų regos žievėje galvos gale", - paaiškina Aleksandras Frolovas. - Lustas susideda iš elektrodų, jiems susijaudinus atsiranda šviesos blyksniai - fosfenai (juos galite įsivaizduoti, jei lengvai paspausite uždarytą akį). Taigi vaizdinis vaizdas, gaunamas iš televizoriaus kameros, paverčiamas tam tikru šviesos blyksnių rinkiniu. Iš pradžių jie žmogui atrodo chaotiški ir netvarkingi, tačiau treniruodamiesi ir naudodamiesi kasdieniame gyvenime smegenys pradeda atpažinti ir įprasti, kad kiekvienas objektas atitinka vieną ar kitą blyksčių modelį.
„Buvo atlikta apie 20 operacijų, jos buvo sėkmingos, vienas iš pacientų net sugebėjo vairuoti automobilį“, - sako profesorius Frolovas. 2004 m. Mirė daktaras Dobelle'as, įkūręs savo institutą Niujorke, tačiau jo kolegos JAV ir kitose šalyse tęsia tyrimus, kad aklieji galėtų gauti išsamesnį vaizdą apie juos supantį pasaulį.
KAIP MINĖTINĖ Jėga valdo robotą
Aleksandro Frolovo laboratorijoje buvo atliktas eksperimentas: ant žmogaus galvos uždedama encefalografinė tinklelis, kuris nuskaito smegenų elektrinius signalus ir perduoda juos atpažinti į kompiuterį. Objektas sėdi priešais ekraną, monitoriuje nustatomas taikinys ir siūloma nukreipti žymeklį prie jo … minties jėga.
"Kai mes įsivaizduojame tam tikrą judesį, smegenyse atsiranda atitinkamas elektrinis signalas", - paaiškina profesorius. "Jei pagausite šį signalą ir iššifruosite jį kompiuteriu, galite nusiųsti reikiamą komandą į kokį nors išorinį įrenginį ir taip jį valdyti."
Panašų algoritmą praktiškai naudojo vienas iš neurokibernetikos pradininkų profesorius Johnas Donahue iš Browno universiteto (JAV). Dviems pacientams - daugiau nei prieš 15 metų paralyžiuotai 58 metų moteriai ir 66 metų vyrui, kuris po insulto buvo visiškai imobilizuotas, neurocipai buvo implantuoti į motorinę žievę. Signalai iš smegenų pateko į kompiuterį, apdorojami ir perduodami manipuliatoriui - robotui rankos pavidalu.
Pacientai turėjo įsivaizduoti, kad jie judina dirbtinę ranką teisinga linkme. Moteris treniravosi 4 dienas ir dėl to galėjo savarankiškai paimti savo robotu ir atsinešti kavos termosą. Vyrui pavyko greičiau įsisavinti protezą: jis greitai sugebėjo valdyti manipuliatorių minties galia, kad kibernetiniai pirštai griebtų ir spaustų putų rutulį.
"Mes arti grįžimo prie paralyžiuoto sugebėjimo atlikti įprastus veiksmus, kuriuos įprastame gyvenime atlieka milijardai žmonių, negalvodami, kaip tai veikia", - interviu metu sakė dr. Donahue. Mokslininkai dabar siekia sukurti dirbtinę ranką, kuri būtų valdoma greičiau ir lanksčiau.
PROTEZĖ GALI JAUTI
„Kibernetinis protezavimas vystosi visame pasaulyje tiems, kurių rankos ar kojos yra amputuotos“, - tęsia Aleksandras Frolovas. Vienas ryškiausių pavyzdžių yra Pietų Afrikos bėgikas Oskaras Pistorius. Su protezais vietoj abiejų kojų jis laimėjo daugelį parolimpinių žaidynių ir netgi sėkmingai varžėsi su sveikaisiais sportininkais.
Be to, keletą metų Pistoriui buvo uždrausta dalyvauti paprastose lenktynėse dingstimi, kad unikalūs protezai teikia pranašumų prieš žmogaus kojas. Bet tada draudimas buvo panaikintas (dabar Pistorius kaltinamas savo merginos, fotomodelio nužudymu, jis teisiamas).
Pernai į Rusiją atvyko garsus „kiborgo žmogus“Nigelis Eklandas. Spaudos konferencijoje jis žurnalistams parodė, kaip sumaniai manipuliuoja bioniniu protezu, pakeisdamas amputuotą dešinę ranką nuo alkūnės. Nigelis pilnai save aptarnauja namuose: gamina maistą, vairuoja automobilį, spausdina kompiuteriu.
„Viskas, ką aš turiu padaryti, tai įsivaizduoti, tarkim, kad prispaudžiu kamuolį. Smegenų signalas patenka į kelmo raumenį, kuris susitraukia ir perduoda impulsą protezo varikliui. Tada internetinės rinktinės pasilenkia ir aš galiu ką nors patraukti “, - paaiškina Eklandas.
Dabar mokslininkai žengia į kitą etapą: sukuria sistemą, kuri perduos signalus ne tik iš smegenų į išorinį įrenginį, bet ir priešinga kryptimi. Tai yra, per kompiuterį smegenys galės atpažinti daiktų, kuriuos liečia protezas, savybes. Tiesą sakant, žmogus išmoks "pajusti" savo dirbtinę ranką!
"Norėdami tai padaryti, reikės sistemą aprūpinti receptoriais, kurie paimtų objekto konfigūracijos pokyčius, gautų lytėjimo signalus - visa tai leis perduoti jausmo jausmą smegenims", - Aleksandras Frolovas piešia kvapą gniaužiantį vaizdą.
Dėl to protezų valdymas bus kuo artimesnis visaverčiam žmogaus rankų ir kojų veiksmui. Labai jautrūs robotai gali būti naudojami sudėtingiausioms operacijoms medicinoje, moksliniams tyrimams ir plėtrai bei kitoms mūsų gyvenimo sritims.
BRAINAS + KOMPIUTERIS ATGAMINIMUI PABAIGUS
Pacientų, sergančių kraujavimais iš smegenų, skaičius auga tiek mūsų šalyje, tiek visame pasaulyje. Viena sunkiausių insulto pasekmių yra paralyžius, atsirandantis dėl smegenų motorinės srities pažeidimo. Tokiais atvejais kibernetinė medicina gali padėti reabilitacijai. Tai yra projektas, kurį profesoriaus Frolovo komanda šiuo metu dirba globodama Sveikatos apsaugos ministerijai, bendrai finansuodama iš Rusijos pagrindinių tyrimų fondo (RFBR).
„Įrodyta, kad kai žmogus įsivaizduoja rankų ar kojų judesius, suaktyvinamos tos pačios smegenų dalys kaip ir realiuose judesiuose“, - sako Aleksandras Aleksejevičius. Treniruotės metu pacientams uždedami encefalografiniai dangteliai, kurie skaito smegenų signalus, o kūno dalys, kurias reikia „išmaišyti“, įkišamos į egzoskeletą - prietaisą, prijungtą prie kompiuterio ir atkartojantį kūno formą.
Žmogaus prašoma įsivaizduoti, tarkim, atplėšiant ranką - nes po insulto rankos dažnai būna suspaustos ir jų pačių neįmanoma atrišti (tai vadinama spastiškumu). Per kompiuterį smegenų signalas perduodamas ant rankos dėvimam egzoskeletui, o prietaisas atlaisvina ranką. "Šios procedūros svarba yra ta, kad kai įsivaizduojamas judėjimas sutampa su tikrove, net jei jis pasiekiamas išorinio prietaiso pagalba, smegenyse vyksta unikalūs plastiniai pokyčiai - procesai, kurie atstato motorinę funkciją", - aiškina profesorius Frolovas.
Kol kas tai yra eksperimentinė technologija, kurioje dalyvauja 20 pacientų. Manoma, kad naujojo reabilitacijos metodo klinikiniai tyrimai bus tęsiami dar trejus metus. Jei jų veiksmingumas bus patvirtintas daugumai pacientų, kibernetinės technologijos gali būti įtrauktos į oficialius Rusijos insulto reabilitacijos standartus.