Επιστήμη

Περπάτησε με τη δύναμη της σκέψης

Πριν από μερικές μέρες, ένας πίθηκος που βρισκόταν στη Βόρεια Καρολίνα των ΗΠΑ κατάφερε να κινήσει μέσω της εγκεφαλικής του δραστηριότητας ένα ανθρωπόμορφο ρομπότ που βρισκόταν στο Κιότο της Ιαπωνίας. Ήταν η πρώτη φορά στην ιστορία όπου τα εγκεφαλικά σήματα ενός έμβιου όντος χρησιμοποιήθηκαν για να προσδώσουν κίνηση σε ένα ρομπότ.

Λίγα χρόνια νωρίτερα, και συγκεκριμένα το 2003, η ομάδα του νευροεπιστήμονα δρος Μιγκέλ Νικολέλις από το Πανεπιστήμιο Duke των ΗΠΑ είχε αποδείξει ότι οι πίθηκοι μπορούσαν να χρησιμοποιούν τη σκέψη τους για να κινούν ρομποτικούς βραχίονες. Σύμφωνα με τον Αμερικανό επιστήμονα, τα δύο αυτά πειράματα υποδηλώνουν ότι στο άμεσο μέλλον θα είναι εφικτή η ίαση της παράλυσης των ποδιών με τη βοήθεια των εγκεφαλικών σημάτων των ίδιων των ασθενών.

Συσκευή σαν κινητό. Ο δρ Νικολέλις τονίζει στην εφημερίδα «Τhe Νew Υork Τimes» ότι μια δέσμη από ηλεκτρόδια η οποία θα είναι συνδεδεμένη με τον εγκέφαλο ενός ασθενούς θα μπορεί να στέλνει σήματα σε μια συσκευή με μέγεθος όσο ένα κινητό τηλέφωνο την οποία ο ασθενής θα έχει προσαρμοσμένη στους γοφούς. Η συσκευή αυτή θα διοχετεύει τον ερεθισμό από τα σήματα σε δύο αντιστηρίγματα τα οποία θα επικαλύπτουν τα πόδια ως εξωτερικός σκελετός. Έτσι θα είναι δυνατή η κίνηση των παράλυτων ποδιών με τη συνδρομή σκελετικών βοηθημάτων. Το μόνο που χρειάζεται είναι «ένας ασθενής να σκέφτεται το περπάτημα και αυτομάτως τότε θα περπατάει». Μάλιστα ο Νίκος Χατσόπουλος, που είναι καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου, τονίζει στην αμερικανική εφημερίδα ότι το συγκεκριμένο πείραμα αποτελεί μια συναρπαστική πρόοδο και πως με τον τρόπο αυτό η χρησιμοποίηση εξωσκελετικών βοηθημάτων θα μπορούσε να αποδειχτεί ιδιαίτερα αποδοτική. Πείραμα με ζώα. Επί της ουσίας τώρα, ο μηχανισμός που θα έχει τη μορφή κινητού τηλεφώνου θα είναι ένα σύστημα που θα επιτρέπει σε ανθρώπους να χρησιμοποιούν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου τους για να ελέγξουν μια συσκευή. Όμως επειδή ακόμη οι επιστήμονες δεν έχουν βρει κάποιον ασφαλή τρόπο για να εμφυτεύσουν στον ανθρώπινο εγκέφαλο την απαιτούμενη δέσμη ηλεκτροδίων, το πείραμα με την κίνηση μέσω εγκεφάλου θα περιορίζεται μόνο στα ζώα.

Για να επιτευχθεί το πείραμα αυτό, οι επιστήμονες έμαθαν στον πίθηκο με το όνομα Αϊντόγια να περπατά όρθιος σε έναν κυλιόμενο διάδρομο. Ο πίθηκος κρατούσε την ισορροπία του έχοντας στερεωμένα τα χέρια του σε μια οριζόντια λαβή μπροστά στον διάδρομο. Κάθε φορά που ο Αϊντόγια προχωρούσε με διαφορετική ταχύτητα στον διάδρομο, οι επιστήμονες τον επιβράβευαν κερνώντας τον δημητριακά και σταφίδες. Η άσκηση αυτή διήρκεσε επί 15 λεπτά τη μέρα για τρεις μέρες την εβδομάδα επί δύο μήνες.

Η δραστηριότητα των νευρώνων.
Στο μεταξύ, είχαν εμφυτευτεί ηλεκτρόδια στην περιοχή του εγκεφάλου του πιθήκου που είναι υπεύθυνη για τη λειτουργία των κάτω άκρων. Τα ηλεκτρόδια κατέγραφαν τη δραστηριότητα 250 έως 300 νευρώνων οι οποίοι ενεργοποιούνταν όταν ο πίθηκος περπατούσε. Ορισμένοι νευρώνες ενεργοποιούνταν όταν ο πίθηκος κινούσε τον αστράγαλο, το γόνατο ή τον γοφό του. Άλλοι νευρώνες δραστηριοποιούνταν όταν τα πόδια του άγγιζαν το έδαφος.

Την ίδια στιγμή οι επιστήμονες, για να αποκτήσουν μια πιο λεπτομερειακή εικόνα της κίνησης των ποδιών του Αϊντόγια, τοποθέτησαν στις κλειδώσεις του αστραγάλου, του γονάτου και των γοφών του μια φθοριούχο μπογιά, μια επίστρωση δηλαδή ειδικού μακιγιάζ. Χρησιμοποιώντας μια κάμερα υψηλών ταχυτήτων κατάφεραν να βιντεοσκοπήσουν τις κινήσεις του. Στη συνέχεια οι εικόνες που κατεγράφησαν από το βίντεο και τα εγκεφαλικά σήματα συνδυάστηκαν και μετατράπηκαν σε ένα είδος γλώσσας μηχανής, η οποία μπορούσε να διαβαστεί από τον ηλεκτρονικό υπολογιστή.

Μετάδοση στο ρομπότ. Η συγκεκριμένη γλωσσική διάταξη ήταν σε θέση να μπορεί να προβλέπει με ακρίβεια 90% κάθε παραλλαγή της κίνησης των ποδιών του πιθήκου τρία με τέσσερα δευτερόλεπτα προτού εκδηλωθεί η κίνηση αυτή. Πριν από μερικές μέρες, ο πίθηκος που ήταν… ψυχολογικά προετοιμασμένος ανέβηκε στον διάδρομό του και άρχισε να περπατάει έχοντας εμφυτευμένα στον εγκέφαλο ηλεκτρόδια. Το μοντέλο της κίνησής του και τα εγκεφαλικά σήματα συγκεντρώθηκαν και διοχετεύτηκαν σε έναν ηλεκτρονικό υπολογιστή και μεταδόθηκαν μέσω μιας υψηλών ταχυτήτων ιντερνετικής σύζευξης σε ένα ρομπότ στο Κιότο της Ιαπωνίας.


Ρομπότ μιμείται ανθρώπινες κινήσεις

ΤΟ ΡΟΜΠΟΤ που κατασκευάστηκε από τον Γκόρντον Τσενγκ και τους συναδέλφους του στα εργαστήρια Υπολογιστικής Νευροεπιστήμης ΑΤR στο Κιότο της Ιαπωνίας μπορούσε να μιμηθεί με ακρίβεια όλες τις κινήσεις του ανθρώπου. Μπορούσε να χορεύει, να κάθεται οκλαδόν και να αισθάνεται κάθε στιγμή το έδαφος, χάρη στους ειδικούς αισθητήρες που είχε κάτω από τα πόδια του. Ο ρόλος του πιθήκου ήταν να καταφέρει να κάνει το ρομπότ να κινηθεί στην ευθεία χρησιμοποιώντας τα κύματα του εγκεφάλου του. Ο Αϊντόγια μπορούσε να δει σε μια τεράστια βιντεοθόνη το πίσω μέρος των ποδιών του ρομπότ και κάθε φορά που κατάφερνε να κάνει το ρομπότ να κινηθεί συγχρονισμένα με εκείνον, κέρδιζε και μια επευφημία. Καθώς λοιπόν ο πίθηκος περπατούσε, το ρομπότ περπατούσε με τον ίδιο ακριβώς τρόπο και αυτό. Τα μηχανήματα που ήταν συνδεδεμένα με τον εγκέφαλο του πιθήκου έδειχναν ότι οι νευρώνες του ενεργοποιούνταν κάθε φορά που ο ίδιος ή το ρομπότ έκαναν μια κίνηση.


Εγκεφαλικά σήματα από τον πίθηκο στο ρομπότ

ΤΗ ΣΤΙΓΜΗ που οι επιστήμονες σταμάτησαν τη λειτουργία του κυλιόμενου διαδρόμου, παρακολουθούσαν τον πίθηκο με κομμένη την ανάσα. Προς μεγάλη τους έκπληξη τα εγκεφαλικά σήματα του πιθήκου μπορούσαν να κάνουν το ρομπότ να κινείται για τρία ολόκληρα λεπτά. Ο πίθηκος κοιτούσε τα πόδια του ρομπότ στην τεράστια οθόνη και τα σήματα του εγκεφάλου του το έκαναν να προχωρά. Κάποιοι από τους νευρώνες του εγκεφάλου του ήλεγχαν την κίνηση των ποδιών του ρομπότ. Ο νευροεπιστήμονας Μιγκέλ Νικολέλις από το Πανεπιστήμιο Duke, που ήταν επικεφαλής του πειράματος, λέει ότι η όραση είναι ένα πανίσχυρο και επικυρίαρχο σήμα στον εγκέφαλο. Ο εγκέφαλος του πιθήκου, όπου ήταν εμφυτευμένα τα ηλεκτρόδια, άρχισε να ενσωματώνει την εικόνα των ποδιών του ρομπότ και να αντιδρά σαν να ήταν δικά του.


Ο παρατηρητής των άστρων

Φως στο… φως των αστεριών θα ρίξει το νέο τηλεσκόπιο της ΝΑSΑ, που θα λειτουργήσει το 2009. Το τηλεσκόπιο SΟFΙΑ θα έχει τη δυνατότητα να δει στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος του φωτός, όπου δεν βλέπει το ανθρώπινο μάτι. Αποστολή του είναι να διακρίνει τη γένεση των άστρων στις μακρινές περιοχές του Σύμπαντος. Το μεγαλύτερο αερομεταφερόμενο τηλεσκόπιο στον κόσμο θα πετά στη στρατόσφαιρα, δηλαδή στο ανώτατο στρώμα της γήινης ατμόσφαιρας, χωρίς να μπει σε τροχιά. Θα αποτελεί τμήμα ενός ειδικά σχεδιασμένου Μπόινγκ 747, που θα ξεκινά τις πτήσεις του από την Καλιφόρνια και θα πετά στα 41.000-

45.000 πόδια. Εκεί, η ατμόσφαιρα είναι καθαρή και οι εικόνες δεν παραμορφώνονται από τους υδρατμούς. Σύμφωνα με τα σχέδια, το SΟFΙΑ θα πετά 960 ώρες τον χρόνο.

Το πλεονέκτημα ενός τηλεσκοπίου που λειτουργεί στη γήινη ατμόσφαιρα και όχι στο Διάστημα, είναι ότι μπορεί να επιδιορθωθεί πολύ εύκολα και γρήγορα και με πολύ μικρότερο κόστος, καθώς μπορεί να προσγειωθεί.

Σε σχέση με τα τηλεσκόπια στην επιφάνεια της Γης, το SΟFΙΑ δεν εμποδίζεται από τη θολούρα των κατώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας. Το μόνο μειονέκτημα είναι ότι ο χρόνος λειτουργίας του περιορίζεται από τη διάρκεια των καυσίμων του αεροπλάνου.