Continut Asemanator
- Acest costum bionic poate fi viitorul proteticilor
Inginerul de la Universitatea din Houston, Jose Contreras-Vidal, face unele cercetări futuriste, mai străine decât știința-ficțiune. El a dezvoltat o „interfață creier-mașină” pentru a interpreta semnale creierului și a le transforma în mișcare. Cu această interfață, el a creat o mână bionică și un avatar computer care sunt controlate de mintea utilizatorului.
Însă elementul central al operei sale este un exoschelet controlat de gândire care să ajute oamenii paralizați să meargă. În ultimii câțiva ani, Contreras-Vidal lucrează cu exoscheletul inferior al corpului REX, dezvoltat de REX Bionics cu sediul în Noua Zeelandă. Exoscheletul este făcut pentru a fi controlat cu un joystick. Dar Contreras-Vidal și echipa sa au modernizat o versiune pentru a fi folosită cu interfața lor creier-mașină. Utilizatorul exoscheletului poartă un capac cu electrod, cu senzori pe scalp care citesc activitatea electrică în creier. Un algoritm dezvoltat de Contreras-Vidal și echipa sa „interpretează” informațiile despre creier și le transpun în mișcare a exoscheletului. Cu alte cuvinte, purtătorul crede că „mișcați, genunchiul stâng”, iar algoritmul îl transformă în acțiune. Acest lucru poate crea mișcări relativ rapide, deoarece chiar și la persoanele care nu sunt rănite este nevoie de o secundă pentru ca informațiile să călătorească de la creier la corp.
„De fiecare dată când planificăm o mișcare, informațiile sunt acolo înainte să vedem efectiv mișcarea”, spune Contreras-Vidal.
De-a lungul anilor, mulți cercetători au ajutat oamenii paralizați să se deplaseze folosind electrozi implantați în creierul lor. Sistemul în curs de brevet al lui Contreras-Vidal este diferit, deoarece este neinvaziv: utilizatorii iau și se opresc capacul electrodului. Acest lucru este util în special în cazul pacienților care vor avea nevoie doar de exoschelet temporar, cum ar fi victimele accidentului vascular cerebral care ar putea folosi exoscheletul pentru a-și recăpăta capacitatea de mers, apoi învață să meargă în ajutor. (O echipă condusă de Brazilia a dezvoltat un exoschelet neinvaziv controlat pentru creier, pentru a permite unui paraplegic să dea startul la Cupa Mondială din 2014; totuși, costumul nu a permis utilizatorului să meargă în ajutor).
Exoscheletul controlat de gândire este rezultatul unor ani de muncă pentru decodificarea limbajului creierului. La Universitatea din Houston, Contreras-Vidal dirijează Laboratorul pentru sisteme de interfață creier-mașină neinvazive, care angajează o echipă de ingineri, neuroștiințifici, medici, experți în calculatoare și chiar artiști. Înainte de Houston, el a regizat Laboratorul de Inginerie Neurală și Protetică Inteligentă de la Universitatea din Maryland, unde a lucrat la dezvoltarea protezelor controlate de creier pentru amputate. Algoritmii folosiți pentru a transpune gândurile în mișcare sunt în permanență îmbunătățiți, spune Contreras-Vidal, în ceea ce el descrie drept „proces creativ”.
În acest moment, laboratorul său lucrează la mai multe proiecte folosind interfața creier-mașină. Unul dintre proiecte privește dezvoltarea neuro-motorie la copii folosind capacul electrodului; echipa speră că o mai bună înțelegere a acestui proces îi poate ajuta în cele din urmă pe copii cu tulburări neurologice de dezvoltare, cum ar fi autismul. Un altul încearcă să înțeleagă ce se întâmplă în creier atunci când oamenii experimentează arta, potrivind muzeistilor cu un capac cu electrod în timp ce privesc o instalație de artă.
Exoscheletul controlat în creier este în prezent în curs de studii. A fost deja folosit într-o serie de scenarii din viața reală; un bărbat quadriplegic britanic a umblat recent folosind exoscheletul la o conferință din Italia.
Contreras-Vidal și câțiva dintre studenții săi vor demonstra exoscheletul la următorul Festival de inovație al Smithsonianului. Festivalul, o colaborare între Smithsonian Institution și Oficiul SUA de Brevete și Mărci, se petrece pe 26 și 27 septembrie la Muzeul Național de Istorie Americană.
„Suntem foarte încântați să mergem la Smithsonian, pentru că cred că oamenii de știință trebuie să discute cu publicul, în special cu copiii”, spune Contreras-Vidal. „Trebuie să fie expuși la acest tip de tehnologie pentru a vedea că este vorba despre crearea și inovarea.”
Ca și cum exoscheletul asemănător robotului nu este suficient de impresionant pentru copii și alți participanți la festival, Contreras-Vidal și echipa sa vor permite vizitatorilor să își vizualizeze propriile unde cerebrale pe un ecran îmbrăcând capace de electrod. Contreras-Vidal descrie adaptarea în undele cerebrale ale unei persoane ca fiind „ascultarea neuroimfoniei”.
„Îmi place să văd creierul ca o simfonie, unde toate zonele majore fac parte din ansamblu și fiecare jucător din acest ansamblu este responsabil pentru anumite aspecte ale comportamentului lor”, spune el. „Pentru a reda această muzică trebuie să se coordoneze.”
Dansatoarea Becky Valls interpretează poarta electrodului lui Contreras-Vidal (Universitatea din Houston) Suprapunerea artei și științei este o parte importantă a operei lui Contreras-Vidal. În trecut, el a angajat artiști pentru a face cunoștință cu procesele creative ale creierului lor. Mai recent a lucrat cu dansatori. Într-un proiect numit Your Brain on Dance, el a echipat dansatoarele cu capace de electrozi și a afișat undele creierului rezultate pe un ecran pe măsură ce performează. El crede că, în cele din urmă, acest tip de anchetă asupra bazei neuronale a mișcării ar putea duce la o nouă înțelegere a bolii Parkinson și a altor boli cerebrale.
În cadrul Festivalului Inovației, vizitatorii vor fi tratați de un astfel de spectacol de dans.
„Oamenii de știință pot învăța multe din artă și invers”, spune Contreras-Vidal. "Sper că acest lucru va capta imaginația oamenilor, în special a copiilor."
Festivalul Inovației va avea loc la 26 și 27 septembrie la Muzeul Național de Istorie Americană, între orele 10 și 17:00. Evenimentul, organizat de Smithsonian Institution și Oficiul SUA de Brevete și Mărci, va prezenta exemple de ingeniozitate americană dezvoltată de independenți inventatori, instituții academice, corporații și agenții guvernamentale.
