Rozhraní mozek-stroj byly kdysi věcí science fiction. Ale technologie - která umožňuje přímou komunikaci mezi mozkem člověka nebo zvířete a externím zařízením nebo jiným mozkem - prošla v posledním desetiletí dlouhou cestu.
Vědci vyvinuli rozhraní, která umožňují paralyzovaným lidem psát písmena na obrazovce, nechat jednu osobu pohnout druhou rukou se svými myšlenkami a dokonce umožnit dvěma potkanům vyměňovat si myšlenky - v tomto případě znalost toho, jak vyřešit konkrétní úkol - když jsou umístěny v laboratořích tisíce kilometrů od sebe.
Tým vedený Miguelem Nicolelisem z Duke University (vědec za schématem obchodování s krysy, mimo jiné rozhraní mozek-stroj) vytvořil nové nastavení, které umožňuje opicím ovládat dvě virtuální zbraně jednoduše přemýšlením o pohybu jejich skutečných zbraní . Doufají, že tato technologie odhalená v článku zveřejněném dnes v Science Translational Medicine může jednoho dne vést k podobným rozhraním, která umožní paralyzovaným lidem pohybovat robotickými pažemi a nohama.
Dříve tým Nicolelis a další vytvořili rozhraní, které umožnilo opicím a lidem pohybovat jednou rukou podobným způsobem, ale je to první technologie, která umožňuje zvířeti pohybovat několika končetinami současně. "Bimanual pohyby v našich každodenních činnostech - od psaní na klávesnici až po otevření plechovky - jsou kriticky důležité, " řekl Nicolelis v tiskovém prohlášení. "Budoucí rozhraní mozek-stroj zaměřené na obnovení mobility u lidí bude muset zahrnovat několik končetin, aby byl velmi přínosný pro těžce ochrnuté pacienty."
Stejně jako předchozí rozhraní skupiny se nová technologie opírá mimo jiné o ultratenké elektrody, které jsou chirurgicky zabudovány do mozkové kůry mozků opic, oblasti mozku, která řídí dobrovolné pohyby. Ale na rozdíl od mnoha jiných rozhraní mozek-stroj, které používají elektrody, které monitorují mozkovou aktivitu jen v hrstce neuronů, Nicolelisův tým zaznamenal aktivitu v téměř 500 mozkových buňkách distribuovaných v různých oblastech mozkové kůry ve dvou opicích rhesus, které byly testovanými subjekty tato studie.
Poté během několika týdnů opice opakovaně postavili před monitor, kde viděli pár virtuálních zbraní z pohledu první osoby. Zpočátku ovládali každou z ramen pomocí joysticků a dokončili úkol, ve kterém museli pohybovat rukama, aby zakrývali pohyblivé tvary, aby dostali odměnu (chuť šťávy).
Když se to stalo, elektrody zaznamenaly mozkovou aktivitu u opic, které korelovaly s různými pohyby paže, a algoritmy jej analyzovaly, aby určily, které konkrétní vzorce v aktivaci neuronů byly spojeny s jakým druhem pohybu paže - vlevo nebo vpravo, dopředu nebo dozadu. .
Nakonec, jakmile algoritmus mohl přesně předpovědět zamýšlený pohyb paží opice založený na vzorcích mozku, bylo nastavení změněno tak, že joysticky již neovládaly virtuální zbraně - myšlenky opic, jak byly zaznamenány elektrodami, byly pod kontrolou. Z pohledu opic se nic nezměnilo, protože joysticky byly stále před nimi a ovládání bylo založeno na vzorcích mozku (konkrétně si představovaly pohyb jejich vlastních paží), které stejně vyráběly.
Během dvou týdnů si však obě opice uvědomily, že nepotřebují skutečně pohybovat rukama a manipulovat s joysticky, aby pohybovaly virtuálními zbraněmi - museli o tom přemýšlet. Postupem času se zlepšili a lépe ovládali virtuální zbraně prostřednictvím tohoto rozhraní stroj-mozek a nakonec to dělali stejně efektivně, jako pohybovali joysticky.
Budoucí pokroky v tomto druhu rozhraní by mohly být nesmírně cenné pro lidi, kteří ztratili kontrolu nad svými vlastními končetinami, kvůli ochrnutí nebo jiným příčinám. Jak se high-tech bionické končetiny nadále vyvíjejí, tyto typy rozhraní by nakonec mohly být způsobem, jakým se budou denně používat. Například člověk s poraněním míchy se mohl naučit, jak efektivně představit pohyb dvou paží tak, aby algoritmus mohl interpretovat své mozkové vzorce tak, aby pohyboval dvěma robotickými pažemi požadovaným způsobem.
Rozhraní mozku a stroje by však mohla někdy také sloužit mnohem širší populaci: uživatelům chytrých telefonů, počítačů a dalších spotřebních technologií. Společnosti již vyvinuly náhlavní soupravy, které monitorují vaše mozkové vlny, takže ve videohře můžete pohybovat postavou pouhým přemýšlením o tom, že v podstatě používáte mozek jako joystick. Někteří inženýři nakonec předpokládají, že rozhraní mozek-stroj nám umožní manipulovat s tablety a ovládat nositelné technologie, jako je Google Glass, aniž by řekli slovo nebo se dotkli obrazovky.
