Bénult ember kizárólag a gondolataival vezérelhet egy drónt

A Stanford és a Brown Egyetem idegsebészei mikroelektródákat ültettek be egy lebénult férfi agyába, s összekapcsolták őt egy számítógéppel, lehetővé téve az elektromos jelátvitelt az agya és a számítógép között.

A Nature Medicine folyóiratban január 20-án megjelent tanulmány fontos lépés abba az irányba, hogy a testileg lebénult emberek visszanyerjenek számukra addig elérhetetlen tevékenységeket, és talán egy napon vissza is kapják autonóm mozgásukat. Alább az agyi irányítással működtetett, virtuális drón videója látható.

„Kifejlesztettünk egy nagy teljesítményű, ujjalapú agy-számítógép interfész rendszert, amely lehetővé teszi három [virtuális] független ujjcsoport folyamatos vezérlését, amelyek közül a hüvelykujj két dimenzióban vezérelhető, így összesen négy irányítási lehetőség érhető el" – írják a kutatók a tanulmányban. Noha tudósok már több mint egy évtizede használják az agy-számítógépes technológiát bénult emberek megsegítésére, eddig nem igazán sikerült az összetett mozgások, mint például az ujjak irányítása, írja a Nature.

A vizsgálat alanya egy 69 éves, jobbkezes férfi, aki gerincvelő-sérülést szenvedett, ami tetraplegiát, azaz a a test nagy részét érintő bénulás extrém formáját eredményezte. Mint a Nature részletezi, mikroelektródákat ültettek be a bal precentrális gyrusba, az agy azon részébe, amely a kéz mozgását szabályozza. Az idegsebészek arra kérték a férfit, hogy figyelje meg egy virtuális kéz mozgását, majd mesterséges intelligencia segítségével azonosították az adott ujjmozdulatokhoz kapcsolódó elektromos agytevékenységeket.

Ez az asszociáció lehetővé tette a mesterséges intelligencia-rendszer számára, hogy előre jelezze a kívánt ujjmozgásokat, pedig a résztvevő nem tudja mozgatni a saját ujjait. Az agy-számítógép interfész így lehetővé teszi számára, hogy gondolatai segítségével irányítsa egy virtuális kéz mozgását. A virtuális kezet három részre osztották, amelyeket függőlegesen és vízszintesen mozgathatott, esetenként egyszerre is.

„Mindez nagyobb fokú funkcionalitást jelent, mint bármi, ami az ujjmozgásokon alapult” – közölte Matthew Willsey, a Stanford Egyetem munkatársa, a tanulmány vezető szerzője, valamint a Michigani Egyetem adjunktusa, Ann Arbor. A beteg képes volt az agy-számítógép interfész segítségével irányítani egy virtuális drón mozgását és sebességét a szimulált akadálypályán.

Az interfész „a motoros kéregben [az agyban] létrehozott jeleket veszi, amelyek akkor keletkeznek, mikor a résztvevő megpróbálja mozgatni az ujjait. A jeleket mesterséges neurális hálózat értelmezi, hogy mi a szándéka a virtuális ujjakkal a szimulációban” – tette hozzá Willsey. „Így küldött utasítást egy virtuális kvadrokopter [drón] irányítására”.

„Nem véletlenül választottuk a kvadrokopteres szimulációt: a kutatásban résztvevők mindegyike rajongott a repülésért” – mondta Donald T. Avansino, a Stanford Egyetem munkatársa, a tanulmány társalkotója.

A résztvevő agyában lévő mikroelektródák fizikailag számítógéphez vannak kötve. A kevésbé invazív módszerek, köztük az EEG fájdalommentes technika, amely műtéti beavatkozás nélkül méri az elektromos agyi aktivitást. Ezek korábban már lehetővé tették a bénult betegeknek, hogy videójátékokat játsszanak. A tanulmány szerzői szerint azonban a finommotoros szabályozás jobban elérhető, ha közvetlenül dolgoznak a neuronokkal. Azt állítják, hogy agy-számítógép interfészük segítségével a résztvevő hatszor pontosabban irányíthatta a drónt, mint egy korábbi, EEG-t használó tanulmányban szereplő beteg.

A videójátékozás képessége lehetővé teszi a bénult betegek számára, hogy (vissza)szocializálódjanak és szabadidős tevékenységekben vegyenek részt, de a precíz irányítás ennél sokkal nagyobb lehetőségeket rejt magában.

„Agyi irányítással több virtuális ujjat mozgathatnak, bonyolult folyamatokat vezérelhetnek”, állítja  Jaimie M. Henderson, a Stanford Egyetem tanára. „Ez a »bonyolult folyamat« bármit jelenthet, a CAD-szoftver üzemeltetésétől egészen a zeneszerzésig.” Más szóval, az ilyen technológia lehetővé tenné a betegeknek, hogy úgy folytassák munkájukat és szórakozásukat, ahogy az korábban elképzelhetetlen volt számukra.