Interfețele dintre creier și mașină au fost cândva chestii ale științei ficțiunii. Dar tehnologia - care permite comunicarea directă între creierul unei persoane sau animal și un dispozitiv extern sau un alt creier - a parcurs un drum lung în ultimul deceniu.
Oamenii de știință au dezvoltat interfețe care permit oamenilor paralizați să tasteze litere pe un ecran, să permită unei persoane să miște mâna altuia cu gândurile sale și chiar să facă posibilă pentru doi șobolani să facă schimb de gânduri - în acest caz, cunoașterea modului de rezolvare a unui anumit anume sarcină - atunci când sunt localizate în laboratoare la mii de kilometri una de alta.
Acum, o echipă condusă de Miguel Nicolelis de la Universitatea Duke (omul de știință din spatele schemei de tranzacționare a gândurilor de șobolani, printre alte interfețe creier-mașină) a creat o nouă configurație care permite maimuțelor să controleze două brațe virtuale pur și simplu gândindu-se să-și miște brațele reale. . Ei speră că această tehnologie, dezvăluită într-o lucrare publicată astăzi în Science Translational Medicine, ar putea duce într-o bună zi la interfețe similare care permit oamenilor paralizați să miște brațele și picioarele robotizate.
Anterior, echipa lui Nicolelis și alții creaseră interfețe care permiteau maimuțelor și oamenilor să miște un singur braț într-o manieră similară, dar aceasta este prima tehnologie care permite unui animal să miște mai multe membre simultan. „Mișcările bimanale în activitățile noastre de zi cu zi - de la tastarea pe o tastatură la deschiderea unei cutii - sunt importante”, a spus Nicolelis într-un comunicat de presă. „Viitoarele interfețe creier-mașină care vizează restabilirea mobilității la oameni vor trebui să încorporeze mai multe membre pentru a beneficia în mare măsură pacienții sever paralizați.”
Ca și interfețele anterioare ale grupului, noua tehnologie se bazează pe electrozi ultra subțiri care sunt încorporați chirurgical în cortexul cerebral al creierelor maimuțelor, o regiune a creierului care controlează mișcările voluntare, printre alte funcții. Dar, spre deosebire de multe alte interfețe creier-mașină, care utilizează electrozi care monitorizează activitatea creierului într-o mână de neuroni, echipa lui Nicolelis a înregistrat activitate în aproape 500 de celule cerebrale distribuite pe o serie de zone de cortex în cele două maimuțe rhesus care au fost subiecți de testare pentru acest studiu.
Apoi, de-a lungul a câteva săptămâni, au setat în mod repetat maimuțele în fața unui monitor, unde au văzut o pereche de brațe virtuale din perspectiva primei persoane. Inițial, au controlat fiecare dintre brațe cu joystick-uri și au finalizat o sarcină în care au trebuit să miște brațele pentru a acoperi forme în mișcare pentru a primi o recompensă (un gust de suc).
Așa cum s-a întâmplat, electrozii au înregistrat activitatea creierului la maimuțele care s-au corelat cu diversele mișcări ale brațului și algoritmii au analizat-o pentru a determina ce tipare particulare în activarea neuronului au fost legate cu ce fel de mișcări ale brațului - stânga sau dreapta, și înainte sau înapoi .
În cele din urmă, odată ce algoritmul a putut prezice cu exactitate mișcarea brațului intenționat al maimuței bazată pe tiparele creierului, configurația a fost modificată astfel încât joystick-urile să nu mai controleze brațele virtuale - gândurile maimuțelor, așa cum sunt înregistrate de electrozi, au fost în control. Din perspectiva maimuțelor, nimic nu se schimbase, întrucât joystick-urile erau încă puse în fața lor, iar controlul se baza pe tiparele creierului (mai exact, imaginându-și propriile brațe în mișcare) pe care le produceau oricum.
Totuși, în două săptămâni, ambele maimuțe și-au dat seama că nu trebuie să își miște mâinile și să manipuleze joystick-urile pentru a mișca brațele virtuale - trebuiau doar să se gândească la acest lucru. De-a lungul timpului, au ajuns din ce în ce mai bine la controlul brațelor virtuale prin intermediul acestei interfețe mașină-creier, în cele din urmă făcând-o la fel de eficient pe cât au mișcat joystick-urile.
Progresele viitoare în acest tip de interfață ar putea fi extrem de valoroase pentru persoanele care și-au pierdut controlul propriilor membre, din cauza paraliziei sau a altor cauze. Pe măsură ce membrele biionice de înaltă tehnologie continuă să se dezvolte, aceste tipuri de interfețe ar putea fi în cele din urmă modul în care vor fi utilizate zilnic. O persoană cu o leziune a măduvei spinării, de exemplu, ar putea învăța cum să își imagineze eficient mișcarea a două brațe, astfel încât un algoritm să poată interpreta tiparele creierului sau pentru a muta două brațe robotizate în modul dorit.
Dar interfețele creier-mașină ar putea servi într-o zi și o populație mult mai largă: utilizatori de smartphone-uri, computere și alte tehnologii de consum. Deja, companiile au dezvoltat căști care îți monitorizează undele cerebrale, astfel încât să poți muta un personaj într-un joc video doar gândindu-te la acesta, folosind în esență creierul tău ca un joystick. În cele din urmă, unii ingineri au în vedere că interfețele creier-mașină ne-ar putea permite să manipulăm tabletele și să controlăm tehnologia care poate fi purtată, cum ar fi Google Glass, fără să spună un cuvânt sau să atingem un ecran.
