Seotud sisu
- See biooniline ülikond võib olla proteesimise tulevik
Houstoni ülikooli insener Jose Contreras-Vidal teeb futuristlikke, ulmelisemaid kui ulmekirjanduse uuringuid. Ta on välja töötanud “aju-masina liidese” ajusignaalide tõlgendamiseks ja nende liikumiseks muutmiseks. Selle liidese abil on ta loonud bioonilise käe ja arvuti avatari, mida kasutaja mõistus kontrollib.
Tema töö keskmes on aga mõtlemisega kontrollitav eksoskelett, mis aitab halvatud inimestel kõndida. Viimased mitu aastat on Contreras-Vidal teinud koostööd Uus-Meremaal asuva REX Bionicsi välja töötatud REX alakeha eksoskeletiga. Exoskeleton on tehtud juhtimiseks juhthoovaga. Kuid Contreras-Vidal ja tema meeskond on moderniseerinud versiooni, mida kasutada koos nende aju-masina liidesega. Eksoskeleti kasutaja kannab elektroodi korki, peanahal asuvad andurid, mis loevad aju elektrilist aktiivsust. Contreras-Vidali ja tema meeskonna väljatöötatud algoritm “tõlgendab” ajuinfot ja teisendab selle eksoskeleti liikumiseks. Teisisõnu arvab kandja, et “liiguta, vasak põlv” ja algoritm muudab selle tegevuseks. See võib tekitada suhteliselt kiireid liikumisi, kuna isegi vigastamata inimestel kulub teabe ajust kehasse liikumiseks sekund aega.
"Iga kord, kui me liikumist kavandame, on teave olemas enne, kui me seda liikumist tegelikult näeme, " räägib Contreras-Vidal.
Mitmed teadlased on aastate jooksul aidanud halvatud inimestel liikuda, kasutades nende aju implanteeritud elektroode. Contreras-Vidali patenteeritud süsteem on erinev, kuna see on mitteinvasiivne - kasutajad võtavad elektroodi korgi omal soovil sisse ja välja. See on eriti kasulik nende patsientide puhul, kes vajavad ainult ajutiselt eksoskeletti, näiteks insuldi ohvrid, kes võivad kasutada eksoskeleti kõndimisvõime taastamiseks, seejärel õpivad abita kõndima. (Brasiilia juhitud meeskond töötas välja mitteinvasiivse aju kontrollitud eksoskeleti, mis võimaldas paraplegilisel 2014. aasta maailmameistrivõistlustel startida; ülikond ei võimaldanud kasutajal siiski abita kõndida).
Mõttekontrollitud eksoskelett on ajukeele dekodeerimisega tehtud aastatepikkuse töö tulemus. Houstoni ülikoolis juhib Contreras-Vidal mitteinvasiivsete aju-masina liideste laborit, kus töötab inseneride, neuroteadlaste, arstide, arvutiekspertide ja isegi kunstnike meeskond. Enne Houstonit juhatas ta Marylandi ülikooli närvitehnoloogia ja nutika proteesimise laboratooriumi, kus ta töötas välja amputeeritute aju kontrollitava proteesimise. Contreras-Vidal ütleb, et mõtete liikumiseks tõlkimiseks kasutatavaid algoritme täiustatakse pidevalt, kirjeldades seda kui "loomeprotsessi".
Praegu töötab tema labor aju-masina liidese abil mitmeid projekte. Ühes projektis käsitletakse elektroodide korki kasutavate laste neuromotoorikat meeskond loodab, et selle protsessi parem mõistmine võib aidata lapsi, kellel on neuroloogilised arenguhäired, näiteks autism. Teine eesmärk on mõista, mis juhtub ajus, kui inimesed kogevad kunsti, muuseumi külastajatele kunstinstallatsiooni vaadates elektroodikihiga varustades.
Aju juhitud eksoskelett läbib praegu katseid. Seda on juba kasutatud paljudes tõsielustsenaariumides; Briti neljaripaline mees kõndis hiljuti Itaalias toimunud konverentsil eksoskeletti kasutades.
Contreras-Vidal ja mitmed tema õpilased demonstreerivad eksoskeleti Smithsoniani eelseisval innovatsioonifestivalil. Smithsonian Institutioni ja USA patendi- ja kaubamärgiameti koostöös toimuv festival toimub 26. ja 27. septembril Ameerika ajaloo muuseumis.
"Oleme Smithsoniani juurde mineku üle väga põnevil, sest arvan, et teadlased peavad rääkima avalikkusega, eriti lastega, " ütleb Contreras-Vidal. "Nad peavad seda tüüpi tehnoloogiaga kokku puutuma, et näha, kas see tegelikult on loomine ja uuendusmeelsus."
Justkui pole robotilaadne eksoskelett lastele ja teistele festivalil käijatele piisavalt muljetavaldav, võimaldavad Contreras-Vidal ja tema meeskond külastajatel elektroodimütside abil oma ajulaineid ekraanil vaadata. Contreras-Vidal kirjeldab inimese ajulainetesse häälestamist kui “neurosümfoonia kuulamist”.
"Mulle meeldib aju näha sümfooniana, kus kõik olulisemad alad kuuluvad ansamblisse ja iga selle ansambli mängija vastutab oma käitumise mõne aspekti eest, " ütleb ta. "Selle muusika mängimiseks peavad nad end koordineerima."
Tantsija Becky Valls esindab Contreras-Vidali elektroodikotti (Houstoni ülikool) Kunsti ja teaduse kattumine on Contreras-Vidali loomingu oluline osa. Varem on ta juhendanud kunstnikke, et uurida nende aju loomingulisi protsesse. Viimasel ajal on ta töötanud tantsijatega. Projektis nimega Teie aju tantsu jaoks varustas ta tantsijaid elektroodikorkidega ja näitas nende tulemusel tekkinud ajulaineid ekraanil. Ta usub, et kokkuvõttes võib selline liikumise neuraalse aluse uurimine viia uue arusaamiseni Parkinsoni ja teistest ajuhaigustest.
Innovatsioonifestivalil ravitakse külastajaid sellisele tantsuetendusele.
“Teadlased saavad kunstist palju õppida ja vastupidi, ” ütleb Contreras-Vidal. "Ma loodan, et see haarab inimeste, eriti laste, kujutlusvõimet."
Innovatsioonifestival toimub Ameerika Ajaloomuuseumis 26. ja 27. septembril kella 10–17. Smithsonian Institutioni ja USA patendi- ja kaubamärgiameti korraldatud üritusel tuuakse näiteid Ameerika leidlikkusest, mille on välja töötanud sõltumatud isikud leiutajad, akadeemilised asutused, ettevõtted ja valitsusasutused.
