Teadlased katsetavad juba ainulaadseid seadmeid, mis avavad inimestele tohutu perspektiivi.
- Kübermeditsiin on mitmesuguste seadmete sissetoomine inimkehasse, mis aitavad parandada kehalisi puudeid, võidelda raskete haiguste ja nende tagajärgedega, ühesõnaga, pikendada normaalset ja täisväärtuslikku elu nii palju kui võimalik, - selgitab Venemaa Teaduste Akadeemia kõrgema närvisüsteemi aktiivsuse ja neurofüsioloogia instituudi laboratooriumi juhataja, bioloogiateaduste doktor, Professor Aleksander Frolov.
Juhtivteadlane tegeleb aju struktuuri uurimisega neuronite tasandil, aju-arvuti liideste väljatöötamisel ja nende kasutamisel patsientide rehabilitatsiooniks pärast vigastusi ja haigusi. Moskvas toimuva teadusliku loengu - 2045 raames rääkis ekspert viimastest saavutustest kübermeditsiini alal Venemaal ja teistes riikides, samuti põnevatest väljavaadetest, mis inimkonnale avanevad.
VAATA AJUGA
"Neeruproteesimist kasutatakse juba praegu kogu maailmas laialdaselt: neid elundeid asendavad seadmed võivad inimese kehas töötada kuni 40 aastat," tuletab teadlane meelde. - 2–7 aastat on kunstlik süda võimeline toetama inimelu. Aktiivselt arendatakse kopsu- ja maksaproteese. Kuid siinsed õnnestumised pole nii muljetavaldavad: peamine hingamisteede organ "elab" mitte rohkem kui 6 kuud ja maks töötab ainult 4 päeva. Kuid see on alles algus.
Samal ajal suutis kübermeditsiin teha midagi, mis takistab fantaasiat ja tundub paljudele inimestele endiselt ulme: nägemisorganite kõige keerukama süsteemi proteesimine.
Nagu teate, jäävad inimesed võrkkesta rakkude surma tõttu sageli pimedaks - see on silmakoor, mis tajub pilti ja muudab selle närviimpulssideks. Need kanduvad ajju, dekrüpteeritakse seal ja saame objektide tavalised visuaalsed pildid - näeme neid. Neile, kes on vigastuse või haiguse tõttu sellise võimaluse kaotanud, on New Yorgist pärit Ameerika teadlane ja silmaarst William Dobelle loonud ainulaadse seadme.
Reklaamvideo:
"Inimene paneb prillid, millesse on paigutatud väike telekaamera, ja sellest saadav optiline signaal läheb elektritähvlisse, mis implanteeritakse pea tagaküljel olevasse aju visuaalsesse ajukooresse," selgitab Alexander Frolov. - Kiip koosneb elektroodidest, nende ergastamisel tekivad valgusvihud - fosfeenid (võite neid ette kujutada, kui vajutate kergelt kinnisele silmale). Seega teisendatakse telekaamerast tulev visuaalne pilt teatud valgusvälkudeks. Alguses tunduvad need inimese jaoks kaootilised ja korratu, kuid treenides ja igapäevaelus kasutades hakkab aju ära tundma ja harjuma sellega, et iga objekt vastab ühele või teisele välgumustrile.
"Tehti umbes 20 operatsiooni, need olid edukad, üks patsientidest oskas isegi autot juhtida," ütleb professor Frolov. 2004. aastal suri New Yorgis oma instituudi asutanud dr Dobelle, kuid tema kolleegid Ameerika Ühendriikides ja teistes riikides jätkavad uurimistööd, et pimedad inimesed saaksid ümbritsevast maailmast terviklikumaid pilte.
KUIDAS MÕTETUD JÕU ROBOTIT JUHTIB
Aleksander Frolovi laboris viidi läbi katse: inimesele pannakse pähe entsefalograafiline võrk, mis loeb aju elektrisignaale ja edastab selle tuvastamiseks arvutisse. Objekt istub ekraani ees, sihtmärk seatakse monitorile ja soovitatakse kursor sinna viia … mõtte jõul.
"Kui me kujutame ette teatud liikumist, ilmub ajus vastav elektrisignaal," selgitab professor. "Kui tabate selle signaali ja dekrüpteerite selle arvuti abil, võite saata vajaliku käsu mõnele välisele seadmele ja seega seda juhtida."
Sarnast algoritmi kasutas praktikas ka üks neuroküberneetika pioneeridest professor John Donahue Browni ülikoolist (USA). Kahel patsiendil - 58-aastasel naisel, kes oli enam kui 15 aastat tagasi halvatud, ja 66-aastasel mehel, kes oli insuldi järel täielikult immobiliseeritud, implanteeriti motoorse koore neurokardid. Aju signaalid läksid arvutisse, neid töödeldi ja edastati manipulaatorile - käe kujul olevale robotile.
Patsiendid pidid ette kujutama, et nad liigutavad kunstkätt õiges suunas. Naine treenis 4 päeva ja selle tulemusena sai iseseisvalt robotkäega võtta ja endale kohviga termose tuua. Mees jõudis proteesi kiiremini meisterdada: peagi suutis ta mõttejõul manipulaatorit juhtida, nii et küber sõrmed haarasid ja pigistasid vahtkuuli.
"Oleme lähedal tagasipöördumisele halvatud võime juurde teha rutiinseid toiminguid, mida miljardid inimesed teevad tavalises elus, mõtlemata selle toimimisele," ütles dr Donahue intervjuus. Teadlased töötavad nüüd kiirema ja paindlikuma juhtimisega kunstkäe loomise nimel.
PROTEES VÕIB TUNNIDA
"Küberproteesimine areneb kogu maailmas nende jaoks, kelle käed või jalad on amputeeritud," jätkab Alexander Frolov. Üks silmatorkavamaid näiteid on Lõuna-Aafrika jooksja Oscar Pistorius. Mõlemate jalgade asemel proteesid, võitis ta palju paraolümpiamänge ja võistles isegi edukalt tervislike sportlastega.
Veelgi enam, mitu aastat keelati Pistoriusel tavalistel võistlustel osalemine ettekäändega, et ainulaadsed proteesid pakuvad eeliseid inimese jalgade ees. Siis aga keelustus tühistati (nüüd süüdistatakse Pistoriust oma tüdruksõbra, fotomodelli mõrvas, ta on kohtu all).
Eelmisel aastal tuli Venemaale kuulus "küborgi mees" Nigel Ekland. Pressikonverentsil näitas ta ajakirjanikele, kui osavalt ta bioonilise proteesiga manipuleerib, asendades küünarnukist amputeeritud parema käe. Nigel teenib ennast igapäevaelus täielikult: teeb süüa, sõidab autoga, kirjutab arvutis.
Mul on vaja vaid ette kujutada, ütleme näiteks, et näpistan palli. Aju signaal siseneb kännulihasesse, mis tõmbub kokku ja edastab impulsi proteesimootorile. Siis painduvad kübervalikud ja ma võin midagi võtta,”selgitab Ekland.
Nüüd astuvad teadlased järgmisse etappi: loovad süsteemi, mis edastab signaale mitte ainult ajust välisele seadmele, vaid ka vastupidises suunas. See tähendab, et aju suudab arvuti kaudu ära tunda objektide omadused, mida protees puudutab. Tegelikult õpib inimene oma kunstlikku kätt “tunnetama”!
"Selleks on vaja varustada süsteem retseptoritega, mis võtavad vastu objekti konfiguratsiooni muutused, võtavad puutetundlikke signaale - see kõik võimaldab edastada ajusse tunnetunnet," joonistab Aleksandr Frolov hingematvalt pilti.
Seetõttu on proteeside haldamine võimalikult lähedal inimese käte ja jalgade täieõiguslikule tegevusele. Väga tundlikke roboteid saab kasutada kõige keerukamateks toiminguteks meditsiinis, teadus- ja arendustegevuses ning muudes eluvaldkondades.
AJU + ARVUTI TAASTAMISEKS PÄRAST PIKKUMIST
Aju verejooksudega patsientide arv kasvab nii meie riigis kui ka kogu maailmas. Insuldi üks raskemaid tagajärgi on halvatus, mis tekib aju motoorse piirkonna kahjustuse tõttu. Nendel juhtudel võib küberneetiline meditsiin aidata taastusravi. See on projekt, millega professor Frolovi meeskond töötab praegu tervishoiuministeeriumi eestvedamisel Venemaa Alusuuringute Fondi (RFBR) ühisrahastusel.
"On tõestatud, et kui inimene kujutab ette oma käte või jalgade liigutusi, aktiveeruvad samad ajuosad nagu tegelike liikumiste korral," ütleb Aleksander Alekseevitš. Treeningu ajal pannakse patsiendid aju signaale lugevatele entsefalograafilistele mütsidele ja kehaosad, mida tuleb "segada", sisestatakse eksoskeletti - arvutiga ühendatud seadmesse, mis kordab keha kuju.
Inimesel palutakse ette kujutada, ütleme, käe lahti laskmist - sest pärast insulti surutakse sageli käed kokku ja neid on võimatu iseseisvalt lahti harutada (seda nimetatakse spastilisuseks). Arvuti kaudu edastatakse aju signaal käes kantud eksoskeletile ja seade vabastab käe lahti. "Selle protseduuri tähtsus on see, et kui kujuteldav liikumine langeb tegelikkusega kokku, isegi kui see saavutatakse välise seadme abil, toimuvad ajus ainulaadsed plastilised muutused - protsessid, mis taastavad motoorse funktsiooni," selgitab professor Frolov.
Siiani on see eksperimentaalne tehnoloogia, mis hõlmab 20 patsienti. Eeldatakse, et uue taastusravi meetodi kliinilised uuringud jätkuvad veel kolm aastat. Kui enamikul patsientidest on nende tõhusus kinnitatud, saab küberneetilist tehnoloogiat viia insuldi rehabilitatsiooni ametlikesse Venemaa standarditesse.
