Ελέγχει με τη σκέψη το τεχνητό χέρι

Μια γυναίκα παράλυτη από τον λαιμό και κάτω άφησε έκπληκτους τους γιατρούς με τις εξαιρετικές επιδόσεις της στον έλεγχο ενός ρομποτικού χεριού μέσω της σκέψης της. Η 52χρονη Τζαν έχασε τη δυνατότητα ελέγχου των άκρων της πριν από σχεδόν μια δεκαετία, εξαιτίας εκφυλιστικής ασθένειας η οποία κατέστρεψε τον νωτιαίο μυελό της. Η διάρρηξη του νευρικού της συστήματος ήταν ανάλογη με εκείνη που θα της προκαλούσε το σπάσιμο του λαιμού της. Κατά τη διάρκεια εφαρμογής ασκήσεων στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ, οι ιατροί της παρατήρησαν ότι ήταν ιδιαίτερα ικανή στο να κάνει αρμονικές κινήσεις με το ρομποτικό χέρι το οποίο ήλεγχε μέσω της σκέψης της, φτάνοντας μάλιστα σε πρωτόγνωρα στάδια χειρισμού του.

Ολα άρχισαν όταν οι ιατροί ζήτησαν τη συνεργασία της Τζαν για να δοκιμάσουν ένα νέο ρομποτικό χέρι. Εφοδιασμένο με λογισμικό που μεταφράζει τη φυσική λειτουργία του εγκεφάλου η οποία ενεργοποιείται όταν επιθυμούμε να κινήσουμε τα άκρα μας με εντολές κίνησης του ρομποτικού χεριού, το συγκεκριμένο προσθετικό μέλος έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να κάνει περισσότερο διαισθητική τη χρήση του από τους ασθενείς. Αντί ο ασθενής να είναι υποχρεωμένος να σκέφτεται κάθε φορά την κάθε κίνησή του ξεχωριστά, μέσω της χρήσης του ρομποτικού χεριού αρκεί μια πιο σύνθετη αλλά σχεδόν αυτόματη σκέψη του τύπου, «θα σηκώσω το μπαλάκι». Οι ομάδες ανά τον κόσμο που ασχολούνται με την ανάπτυξη των αποκαλούμενων διεπιφανειών εγκεφάλου – μηχανής (brain – machine interfaces) είναι πολλές, αλλά καμία έως τώρα δεν είχε να επιδείξει τόσο εντυπωσιακά αποτελέσματα.

Δημοσιεύοντας τα αποτελέσματα της έρευνάς τους στην έγκριτη ιατρική επιθεώρηση «The Lancet», οι ερευνητές ανέφεραν πως η Τζαν ήταν ικανή να κουνήσει το χέρι της μπροστά, πίσω, δεξιά και αριστερά, πάνω και κάτω έπειτα από μόλις δύο ημέρες εξάσκησης. Μέσα σε μερικές εβδομάδες η Τζαν μπορούσε να προεκτείνει και να αλλάξει τη στάση του ρομποτικού χεριού έτσι ώστε να μετακινεί αντικείμενα που βρίσκονταν πάνω σε ένα τραπέζι και να τα τοποθετεί σε άλλα σημεία του χώρου.

«Μείναμε άναυδοι από την ταχύτητα με την οποία έμαθε να χειρίζεται το ρομποτικό χέρι», δήλωσε ο Αντριου Σβαρτς, καθηγητής νευρολογίας στο Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ. «Στο τέλος μιας καλής ημέρας κατά την οποία η Τζαν έκανε όλες αυτές τις όμορφες κινήσεις, ήταν πραγματικά εκστασιασμένη», συμπλήρωσε ο γιατρός.

Για να μπορέσει το ρομποτικό χέρι να «συνδεθεί» με το σώμα και τον εγκέφαλο της Τζαν, οι γιατροί έκαναν μια εγχείρηση διάρκειας 4 ωρών κατά την οποία εμφύτευσαν δύο συστοιχίες ηλεκτροδίων, μήκους 4 χιλιοστών η κάθε μία, στον εγκέφαλό της. Η κάθε συστοιχία διαθέτει 96 ηλεκτρόδια που εξέχουν κατά 1,5 χιλιοστό. Τα ηλεκτρόδια εμφυτεύτηκαν ακριβώς κάτω από την επιφάνεια του εγκεφάλου, κοντά στους νευρώνες που ελέγχουν την κίνηση του βραχίονα και του χεριού στον κινητικό φλοιό του εγκεφάλου. Καλώδια ενωμένα με τα ηλεκτρόδια καταλήγουν σε κατάλληλους υποδοχείς που έχουν τοποθετηθεί στο κεφάλι του ασθενούς, τους οποίους στη συνέχεια χρησιμοποιούν οι γιατροί για να συνδέσουν τον ασθενή με το ρομποτικό χέρι και το ανάλογο λογισμικό.

Πριν αρχίσει η Τζαν να χρησιμοποιεί το χέρι της, οι γιατροί έπρεπε να καταγράψουν τη λειτουργία του εγκεφάλου της καθώς φανταζόταν διάφορες κινήσεις του χεριού της. Για να το καταφέρουν αυτό, οι γιατροί ζήτησαν από την Τζαν να παρακολουθήσει τις κινήσεις του ρομποτικού χεριού και έπειτα να φανταστεί πως κινεί το δικό της χέρι με ανάλογο τρόπο. Καθώς η Τζαν σκεφτόταν τις διάφορες κινήσεις, ένας ηλεκτρονικός υπολογιστής κατέγραφε την ηλεκτρική δραστηριότητα μεμονωμένων νευρώνων στον εγκέφαλό της.

ΑΙΣΘΗΣΕΙΣ. Επόμενος στόχος των ερευνητών είναι η δημιουργία «αισθήσεων» και η εφαρμογή τους στο ρομποτικό χέρι ούτως ώστε ο ασθενής να μπορεί να αισθανθεί την υφή και τη θερμοκρασία των αντικειμένων που πιάνει, ενώ μελλοντικό στόχο αποτελεί η ανάπτυξη ασύρματου συστήματος, το οποίο θα παρέχει ελευθερία κινήσεων στους ασθενείς.  

Επίτευγμα
Σε συνοδευτικό της έρευνας κείμενο, ο Γκρεγκουάρ Κουρτέν από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Ελβετίας δήλωσε πως «αυτή η βιονικής έμπνευσης διεπαφή μεταξύ του εγκεφάλου και ενός υπολογιστή αποτελεί ένα εξαιρετικό τεχνολογικό και βιοϊατρικό επίτευγμα».