Στόχος, η σέντρα στον πρώτο αγώνα του Μουντιάλ της Βραζιλίας να γίνει από έναν τετραπληγικό
Του Κωστα Δεληγιαννη
Στο Μουντιάλ ποδοσφαίρου του 2014, το οποίο θα διεξαχθεί στη Βραζιλία, η σέντρα στον πρώτο αγώνα της διοργάνωσης είναι....
πολύ πιθανό να γίνει από έναν τετραπληγικό που θα φοράει μία ρομποτική στολή με μηχανικά κάτω άκρα, τα οποία όχι μόνο θα ελέγχει με τη σκέψη του, αλλά και θα του επιτρέπουν να αισθάνεται ότι πατάει πάνω σε γρασίδι. Αυτός είναι ο στόχος του ελληνικής καταγωγής νευροεπιστήμονα Μιγκέλ Νικολέλη, καθηγητή στο αμερικανικό πανεπιστήμιο του Duke στη Βόρεια Καρολίνα, ο οποίος αναπτύσσει ένα πρωτοποριακό εγκεφαλικό εμφύτευμα που θα παίζει τον ρόλο γέφυρας για την αμφίδρομη επικοινωνία ανάμεσα στη μηχανική κατασκευή και τον άνθρωπο που τη χρησιμοποιεί.
Μιλώντας στην «Κ», ο κ. Νικολέλης δηλώνει πως μέσα στα επόμενα δύο χρόνια το εμφύτευμα θα είναι έτοιμο να δοκιμαστεί σε πραγματικούς ασθενείς, μαζί με τη ρομποτική στολή (τον «εξωσκελετό») που αναπτύσσουν άλλοι συνάδελφοί του στο πλαίσιο του διεθνούς πρότζεκτ Walk Again. Η ρομποτική στολή θα διαθέτει μηχανικά μέλη, τα οποία θα υποκαθιστούν τη λειτουργία των χεριών και των ποδιών σε ανθρώπους με παραλυσία, έτσι ώστε αυτοί να μπορέσουν να ξαναπερπατήσουν ή να μεταφέρουν αντικείμενα.
Για τον χειρισμό της στολής, το εμφύτευμα του νευροεπιστήμονα θα τοποθετείται χειρουργικά στον εγκέφαλο του ασθενούς, με σκοπό να μεταφράζει τις σκέψεις του σε εντολές προς το μηχάνημα. Ωστόσο, σύμφωνα με τον κ. Νικολέλη, αυτό από μόνο του δεν είναι αρκετό για να είναι εύχρηστος ο εξωσκελετός. «Σε περίπτωση που η στολή δεν δίνει την αίσθηση της αφής στον χρήστη της, τότε αυτός δεν θα μπορεί να καταλάβει αν π.χ. κρατάει γερά το ποτήρι με το μηχανικό χέρι του ή αν πατάει με τα ρομποτικά πόδια σε σαθρό έδαφος και επομένως θα πρέπει να προσέξει την ισορροπία του», αναφέρει χαρακτηριστικά.
«Οσον αφορά τον έλεγχο του εξωσκελετού με τη σκέψη, η συσκευή χρησιμοποιεί μία μέθοδο που της δίνει τη δυνατότητα να “καταλαβαίνει” από τα εγκεφαλικά σήματα ποιο άκρο, και πώς, θέλει να κινήσει ο χρήστης της», προσθέτει. Η μέθοδος αυτή αναπτύχθηκε από τον κ. Νικολέλη, πραγματοποιώντας έρευνες σε πιθήκους για περισσότερο από μία δεκαετία, μετρώντας την εγκεφαλική τους δραστηριότητα, την ώρα που αισθητήρες κατέγραφαν την περίπλοκη λειτουργία των μυών τους.
Από τα δεδομένα, ο νευροεπιστήμονας με τους συνεργάτες του ανέλυσαν ποιοι νευρώνες, και με ποια αλληλουχία, ενεργοποιούνται σε κάθε κίνηση. Ετσι, εδώ και μερικά χρόνια έχουν καταφέρει να δημιουργήσουν μαθηματικά μοντέλα που επεξεργάζονται τα σήματα από το εμφύτευμα, για να προβλέπουν με ακρίβεια το είδος της κίνησης και να δίνουν τις κατάλληλες εντολές στη στολή. Για να επιβεβαιώσουν ότι τα μαθηματικά μοντέλα λειτουργούν με επιτυχία, το 2008 εμφύτευσαν τη συσκευή σε έναν πίθηκο, ο οποίος είχε εκπαιδευτεί να περπατά πάνω σε έναν κυλιόμενο διάδρομο. Οι εντολές από το εμφύτευμα μεταφέρονταν μέσω Ιντερνετ σε ένα ανθρωποειδές ρομπότ στο Πανεπιστήμιο του Κιότο, κάνοντας το ρομπότ να βαδίζει σε απόλυτο συγχρονισμό.
Πριν από δύο μήνες, ο καθηγητής του Πανεπιστημίου Duke απέδειξε πως, στην τωρινή βελτιωμένη εκδοχή του, το εμφύτευμα μπορεί να μεταδώσει επίσης αισθητηριακά δεδομένα από τα τεχνητά άκρα στον εγκέφαλο, «ότι δηλαδή ο εγκέφαλος μπορεί να αποκτήσει την αίσθηση της αφής ακόμη και χωρίς την παρέμβαση του δέρματος», όπως σημειώνει ο ίδιος. Η συσκευή, η οποία σήμερα αποτελείται από δύο ομάδες ηλεκτροδίων, εμφυτεύθηκε σε δύο πιθήκους. Η μία ομάδα ηλεκτροδίων κατέγραφε τη δραστηριότητα από τον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου τους, επιτρέποντας στα πειραματόζωα να ελέγχουν ένα «εικονικό» χέρι στην οθόνη υπολογιστή και να περιεργάζονται ψηφιακά αντικείμενα επί της οθόνης.
Οταν το εικονικό χέρι περνούσε πάνω από ένα συγκεκριμένο αντικείμενο, η δεύτερη σειρά από ηλεκτρόδια αναλάμβανε να μεταφέρει ηλεκτρικά σήματα από τον υπολογιστή στον σωματοαισθητικό φλοιό των πιθήκων, ο οποίος τα αντιλαμβανόταν σαν απτικά ερεθίσματα. Αυτό που διαπίστωσαν οι ερευνητές ήταν πως τα πειραματόζωα επέλεγαν κάθε φορά να αλληλεπιδράσουν μόνο με ό,τι μπορούσαν να «αγγίξουν».
Παρόλο που όλα τα πειράματα έχουν γίνει αποκλειστικά σε πιθήκους, από το 2002 οι επιστήμονες μελετούν παράλληλα 40 εθελοντές - ασθενείς που πάσχουν από Πάρκινσον και στους οποίους έχει εμφυτευθεί ένας εγκεφαλικός «βηματοδότης», ο οποίος κάνει ηπιότερα τα συμπτώματα της νόσου. «Καταγράφοντας μέσω του βηματοδότη την εγκεφαλική τους λειτουργία, σήμερα είμαστε βέβαιοι ότι η συσκευή θα λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο και στον άνθρωπο», επισημαίνει ο κ. Νικολέλης. Ο καθηγητής υποστηρίζει ότι πλέον απομένουν μόνο μερικά τεχνικά προβλήματα, ώστε το εμφύτευμα να είναι έτοιμο μέχρι το επόμενο Μουντιάλ ποδοσφαίρου, δηλαδή σε λιγότερο από δυόμισι χρόνια από σήμερα.
Ομογενής τρίτης γενιάς, καθώς ο παππούς του ζούσε στη Μυτιλήνη, ο Μιγκέλ Νικολέλης γεννήθηκε και σπούδασε βιοϊατρική στην πρωτεύουσα της Βραζιλίας. Σήμερα θεωρείται ένας από τους σημαντικότερους παγκοσμίως ειδικούς στην κατασκευή «διεπαφών εγκεφάλου–μηχανής», συσκευών δηλαδή που θα επιτρέπουν στον άνθρωπο να χειρίζεται κάθε λογής μηχάνημα μόνο με τη σκέψη του. Παράλληλα, εισήγαγε έναν εντελώς νέο τρόπο επιστημονικής προσέγγισης του εγκεφάλου: «Κατά τη γνώμη μου, οι φυσικές και νοητικές διεργασίες δεν ελέγχονται από συγκεκριμένες εγκεφαλικές περιοχές, οι οποίες ειδικεύονται σε έναν κάθε φορά σκοπό, αλλά από μεγάλους πληθυσμούς νευρώνων που συμμετέχουν ταυτόχρονα σε πολλές λειτουργίες και βρίσκονται διάσπαρτοι σε διάφορα σημεία του εγκεφάλου», εξηγεί. Εκτός από τη συσκευή που επιτρέπει τον έλεγχο ρομποτικών στολών με τη σκέψη, ο επιστήμονας υποστηρίζει πως αυτός ο τρόπος προσέγγισης θα οδηγήσει στο μέλλον και σε άλλες ιατρικές εφαρμογές. «Στο πανεπιστήμιο κατασκευάζουμε ένα εμφύτευμα με σκοπό την αντιμετώπιση του Πάρκινσον, ενώ πιστεύω ότι σύντομα θα αναπτυχθούν παρόμοιες τεχνικές που θα αποκαθιστούν την όραση ή θα θεραπεύουν διάφορες νευρολογικές ασθένειες».
Στο τελευταίο του βιβλίο, με τίτλο «Beyond Boundaries: The New Neuroscience of Connecting Brains with Machines – and How It Will Change Our Lives», ο κ. Νικολέλης προβλέπει πώς η επιστήμη θα καταφέρει να αποκωδικοποιήσει τη λειτουργία του εγκεφάλου σε τέτοιο βαθμό ώστε στο μέλλον ο άνθρωπος να φοράει κράνη με ηλεκτρόδια, με τη βοήθεια των οποίων θα ελέγχει τον υπολογιστή ή το αυτοκίνητό του με νοητικές εντολές.
Εξάλλου, από τη στιγμή που ήδη έχουν κατασκευαστεί τέτοιες συσκευές, έστω και περιορισμένων δυνατοτήτων, όπως η Emotiv, η ΙΒΜ εκτιμά πως μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια παρόμοια συστήματα θα μας επιτρέπουν, π.χ., να καλούμε κάποιον από το κινητό μας τηλέφωνο απλώς με το να σκεφτούμε το όνομά του. «Προσωπικά, νομίζω ότι θα χρειαστεί περισσότερο από μια πενταετία για να τελειοποιηθούν αυτές οι τεχνολογίες», σχολιάζει ο επιστήμονας, «σίγουρα όμως είναι το μέλλον».
πηγη
0 Σχόλια