Komputer podłączony do mózgu? To nie fantazja!

Do sterowania komputerami na co dzień bez myszki i klawiatury nadal daleka droga, ale już dziś – dzięki wykorzystaniu aktywności elektrycznej mózgu – osoby sparaliżowane mogą komunikować się ze światem.

Foto: pixabay.com

Za pośrednictwem interfejsu mózg-komputer osoby sparaliżowane są w stanie dziś nie tylko „rozmawiać” ze swoimi bliskimi, ale również przeglądać internet czy samodzielne włączyć w pokoju światło. A to wszystko dzięki elektrodom umieszczonym w specjalnym czepku na głowie.

Odczytują one bioelektryczną czynność mózgu, która niesie konkretną informację. Ta przekazywana jest do komputera. „To nie jedyna możliwość zastosowania komputerów reagujących na czynność mózgu w życiu osób mających problemy z poruszaniem się.

Tego typu rozwiązania stosowane są również w rehabilitacji” – wskazuje prof. Izabela Rejer z Katedry Inżynierii Systemów Informatycznych Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Przypomina, że badania nad interfejsami sterowanymi czynnością mózgu trwają co prawda od lat 70. XX w., ale – jak twierdzi – „daleko jeszcze nie zaszliśmy”.

Profesor uważa, że minie jeszcze co najmniej kilka dekad, nim możliwe będzie płynne i bezpośrednie sterowanie komputerem bez myszki i klawiatury.

„Chcielibyśmy, żeby taka wizja się spełniła. Problemem jest to, że elektrody, które znajdują się na czepku, który odczytuje z powierzchni głowy bioelektryczną czynność mózgu, zbierają sygnał z bardzo dużych grup neuronów realizujących różnorodne funkcje. Tymczasem szczegóły wiadomości np. w ośrodkach mowy, są kodowane przez mikroskopijne skupiska komórek, niemożliwe do odczytania za pomocą elektrod naczaszkowych” – opowiada badaczka.

W jej ocenie jest jednak inne rozwiązanie – umieszczenie chipa bezpośrednio w mózgu! Zauważa przy tym, że naukowcy i lekarze jednak preferują rozwiązania, które są jak najmniej inwazyjne. Niemniej rozwój bardziej inwazyjnych rozwiązań, np. umieszczenia chipu w mózgu, uważa za nieunikniony. Już teraz takie implanty są testowane z udziałem ochotników.

„Sparaliżowana od szyi w dół osoba, w mózgu której umieszczono chip połączony z ramieniem robota, jest w stanie wykonywać celowe, zamierzone ruchy tym ramieniem, dzięki czemu może np. samodzielnie się nakarmić. Nie byłoby to możliwe, gdyby elektrody znajdowały się na powierzchni głowy” – zauważa badaczka.

Według niej już wkrótce mogą pojawić się na rynku mobilne i wygodne urządzenia pozwalające na całodobowy monitoring aktywności mózgu. „Zapewne w ciągu najbliższych lat niepraktyczne czepki zostaną zastąpione przez elektrody umieszczone np. w wygodnych opaskach” – przewiduje prof. Rejer. Dodaje, że dodaje można spotkać już na rynku rozwiązania umożliwiające bezprzewodową komunikację między czepkiem EEG a urządzeniem odbierającym sygnał, to daleko im jeszcze do „faktycznej mobilności”.

Po co stały monitoring mózgu? Badaczka wskazuje np. na pilotów samolotów czy seniorów. Odpowiedni program będzie mógł sygnalizować stan fizyczny osób. Aplikacja może być w stanie przebudzić drzemiącego pilota, albo zawiadomić ambulans w przypadku, gdy senior dostanie wylewu czy zasłabnie – wskazuje ekspertka.

W ocenie prof. Rejer najszybciej urządzenia do monitoringu czynności mózgu będą wykorzystane w rehabilitacji w domu, np. osób po udarze. Obecnie trwają ich kliniczne testy. Jaka jest zasada działania takiego systemu? Pacjent ma na głowie czepek z elektrodami podłączony do komputerowego interfejsu, do którego przekazywane są odczyty czynności mózgu. Na ręce pacjenta znajduje się stymulator elektryczny, który wysyła impulsy do jej mięśni.

Pacjent jest proszony np. o wyobrażenie ruchu prawej lub lewej ręki. System odczytuje aktywność mózgową, poszukując w niej wzorca charakterystycznego dla ruchu wskazaną ręką. Jeżeli wzorzec ten zostanie wykryty, mięśnie w ręce są stymulowane elektrycznie, co wywołuje jej rzeczywisty ruch.

„Jednocześnie na ekranie pacjent widzi awatara swojej ręki, który rusza się wraz z prawdziwą ręką. Oba efekty z jednej strony wzmacniają proces uczenia się neuronów, z drugiej natomiast zwiększają motywację pacjentów do kontynuowania pracy, a to przekłada się na znaczne przyspieszenie rehabilitacji” – zauważa badaczka.

Prof. Izabela Rejer kieruje Zespołem Neuroanaliz w Katedrze Inżynierii Systemów Informatycznych Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Pracujący tam naukowcy opracowują algorytmy, które mają na celu poprawę jakości sygnału EEG, szukają wzorców aktywności mózgowej charakterystycznych dla konkretnych stanów umysłowych oraz prowadzą badania nad interfejsami oraz aplikacjami komputerowymi umożliwiającymi osobom niepełnosprawnym ruchowo dostęp do informacji cyfrowej.

Szymon Zdziebłowski

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl