Forskere tester allerede unikke enheder, der åbner enorme perspektiver for mennesker.
- Cybermedicin er introduktionen af forskellige enheder i den menneskelige krop, der hjælper med at korrigere fysiske handicap, at bekæmpe alvorlige sygdomme og deres konsekvenser, med et ord at forlænge et normalt, fuldt liv så meget som muligt, - forklarer lederen af laboratoriet for Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Biological Sciences, Professor Alexander Frolov.
Den førende videnskabsmand er involveret i undersøgelsen af hjernens struktur på niveauet af neuroner, udviklingen af hjerne-computer-grænseflader og deres anvendelse til rehabilitering af patienter efter skader og sygdomme. Som en del af den videnskabelige forelæsning - 2045, der finder sted i Moskva, talte eksperten om de seneste fremskridt inden for cybermedicin i Rusland og andre lande samt om de spændende udsigter, der åbner sig for menneskeheden.
SE MED HJERNEN
”Nyreprotetik er allerede meget udbredt over hele verden: enheder, der erstatter disse organer, kan arbejde i den menneskelige krop i op til 40 år,” minder forskeren om. - Fra 2 til 7 år er et kunstigt hjerte i stand til at understøtte menneskeliv. Lunge- og leverproteser udvikles aktivt. Succeserne her er dog ikke så imponerende: det vigtigste åndedrætsorgan "lever" ikke mere end 6 måneder, og leveren fungerer kun 4 dage. Men dette er kun begyndelsen.
Samtidig formåede cybermedicin at gøre noget, der bugter fantasien og stadig synes at være science fiction for mange: proteser i det mest komplekse system af synsorganer.
Som du ved, bliver folk ofte blinde på grund af retinalcellens død - dette er skallen i øjet, der opfatter billedet og omdanner det til nerveimpulser. De transmitteres til hjernen, dekrypteres der, og vi får de sædvanlige visuelle billeder af objekter - vi ser dem. For dem, der har mistet en sådan mulighed på grund af skade eller sygdom, har den amerikanske videnskabsmand og øjenlæge William Dobelle fra New York skabt en unik enhed.
Salgsfremmende video:
”En person sætter briller på, hvori et lille fjernsynskamera er placeret, og det optiske signal derfra går til et elektrochip, der er implanteret i hjernens visuelle cortex bag på hovedet,” forklarer Alexander Frolov. - Chippen består af elektroder, når de er ophidsede, er der lysglimt - fosfener (du kan forestille dig dem, hvis du trykker let på et lukket øje). Således omdannes det visuelle billede, der kommer fra tv-kameraet, til et bestemt sæt lysblink. Først virker de kaotiske og uordnede for en person, men med træning og brug i hverdagen begynder hjernen at genkende og vænne sig til det faktum, at hvert objekt svarer til en eller anden model af blink.
”Omkring 20 operationer blev udført, de var vellykkede, en af patienterne var endda i stand til at køre bil,” siger professor Frolov. I 2004 døde Dr. Dobelle, der grundlagde sit institut i New York, men hans kolleger i USA og andre lande fortsætter med at undersøge, så blinde mennesker kan få mere komplette billeder af verden omkring dem.
HVORDAN TANKE STRØMKONTROLLER EN ROBOT
I Alexander Frolovs laboratorium blev der udført et eksperiment: et encefalografisk maske sættes på en persons hoved, som læser hjernens elektriske signaler og sender det til en computer til genkendelse. Motivet sidder foran skærmen, målet indstilles på skærmen, og det foreslås at bringe markøren til det … ved tankens kraft.
”Når vi forestiller os en bestemt bevægelse, vises et tilsvarende elektrisk signal i hjernen,” forklarer professoren. "Hvis du fanger dette signal og dekrypterer det med en computer, kan du sende den nødvendige kommando til en ekstern enhed og dermed kontrollere det."
En lignende algoritme blev brugt i praksis af en af pionererne inden for neurocybernetik, professor John Donahue fra Brown University (USA). To patienter - en 58-årig kvinde, der blev lammet for mere end 15 år siden, og en 66-årig mand, der var fuldstændig immobiliseret efter et slagtilfælde - fik neurochips implanteret i motorbarken. Signaler fra hjernen gik til en computer, behandlet og transmitteret til en manipulator - en robot i form af en hånd.
Patienterne måtte forestille sig, at de bevægede den kunstige hånd i den rigtige retning. Kvinden trænet i 4 dage og var derfor i stand til selvstændigt at tage med sin robothånd og bringe sig en termokande med kaffe. Manden formåede at mestre protesen hurtigere: han var snart i stand til at kontrollere manipulatoren med tankekraften, så cyberfingrene greb og klemte skumkuglen.
”Vi er tæt på at vende tilbage til den lammede evne til at udføre rutinemæssige handlinger, som milliarder af mennesker udfører i deres hverdag uden at tænke på, hvordan det fungerer,” sagde Dr. Donahue i et interview. Forskere arbejder nu på at skabe en kunstig arm med hurtigere og mere fleksibel kontrol.
Protese kan "føle"
”Cyberprotetik udvikler sig over hele verden for dem, hvis arme eller ben er amputeret,” fortsætter Alexander Frolov. Et af de mest slående eksempler er den sydafrikanske løber Oscar Pistorius. Med proteser i stedet for begge ben vandt han mange paralympiske spil og konkurrerede endda med succes med sunde atleter.
Desuden blev Pistorius i flere år forbudt at deltage i almindelige løb under påskud af, at unikke proteser giver fordele i forhold til menneskelige ben. Men så blev forbuddet ophævet (nu beskyldes Pistorius for mordet på sin kæreste, en fotomodel, han bliver prøvet).
Sidste år kom den berømte "cyborgmand" Nigel Ekland til Rusland. På en pressekonference viste han journalister, hvor dygtigt han manipulerer en bionisk protese, der erstatter en amputeret højre arm fra albuen. Nigel tjener sig fuldt ud hjemme: laver mad, kører bil, skriver på en computer.
”Alt hvad jeg skal gøre er at forestille mig, sige, at jeg klemmer en kugle. Et signal fra hjernen kommer ind i stubmuskeln, som trækker sig sammen og transmitterer en impuls til protesemotoren. Så bøjer cybervalgene, og jeg kan tage noget,”forklarer Ekland.
Nu går forskere ind i næste trin: Oprettelse af et system, der transmitterer signaler ikke kun fra hjernen til en ekstern enhed, men også i den modsatte retning. Det vil sige, gennem computeren, vil hjernen være i stand til at genkende egenskaberne af objekter, som protesen berører. Faktisk vil en person lære at "føle" sin kunstige hånd!
”For at gøre dette vil det være nødvendigt at udstyre systemet med receptorer, der registrerer ændringer i konfigurationen af et objekt, modtage taktile signaler - alt dette giver mulighed for at overføre en følelse af følelse til hjernen,” Alexander Frolov tegner et billede, der er fængslende for fantasien.
Som et resultat vil håndteringen af proteser være så tæt som muligt på den fulde handling af menneskelige hænder og fødder. Meget følsomme robotter kan bruges til de mest komplekse operationer inden for medicin, forskning og udvikling og andre områder af vores liv.
BRAIN + COMPUTER TIL GENDRIFT EFTER STROKE
Antallet af patienter med hjerneblødning vokser både i vores land og i hele verden. En af de mest alvorlige konsekvenser af et slagtilfælde er lammelse, der opstår på grund af skader på hjernens motorområde. I disse tilfælde kan cybernetisk medicin hjælpe med rehabilitering. Dette er det projekt, som professor Frolovs team i øjeblikket arbejder på i regi af sundhedsministeriet med samfinansiering fra Russian Foundation for Basic Research (RFBR).
”Det er bevist, at når en person forestiller sig bevægelserne i sine arme eller ben, aktiveres de samme dele af hjernen som i virkelige bevægelser,” siger Alexander Alekseevich. Under træning sættes patienter på encefalografiske hætter, der læser hjernens signaler, og de dele af kroppen, der skal "omrøres", indsættes i et eksoskelet - en enhed tilsluttet en computer og gentager kroppens omrids.
Personen bliver bedt om at forestille sig at sige at løsne armen - for efter et slag er hænderne ofte komprimeret, og det er umuligt at binde dem alene (dette kaldes spasticitet). Via en computer transmitteres et signal fra hjernen til det eksoskelet, der bæres på hånden, og enheden lukker hånden fri.”Vigtigheden af denne procedure er, at når en imaginær bevægelse falder sammen med virkeligheden - selvom den opnås ved hjælp af en ekstern enhed, finder der unikke plastændringer sted i hjernen - processer, der gendanner motorisk funktion,” forklarer professor Frolov.
Indtil videre er dette en eksperimentel teknologi, der involverer 20 patienter. Det antages, at kliniske studier af den nye rehabiliteringsmetode vil fortsætte i yderligere tre år. Hvis deres effektivitet bekræftes hos de fleste patienter, kan cybernetisk teknologi introduceres i de officielle russiske standarder for rehabilitering af slagtilfælde.