Учените вече тестват уникални устройства, които отварят огромни перспективи за хората.
- Кибермедицината е въвеждането в човешкото тяло на различни устройства, които помагат за коригиране на физическите увреждания, за борба със сериозни заболявания и техните последици, с една дума, за да удължат максимално нормалния, пълноценен живот, - обяснява ръководителят на лабораторията на Института за висша нервна дейност и неврофизиология на Руската академия на науките, доктор на биологичните науки, Професор Александър Фролов.
Водещият учен се занимава с изследване на структурата на мозъка на ниво неврони, разработването на интерфейси мозък-компютър и тяхното използване за рехабилитация на пациенти след наранявания и заболявания. В рамките на научната лекция - 2045, която се провежда в Москва, експертът говори за последните постижения в областта на кибермедицината в Русия и други страни, както и за вълнуващите перспективи, които се откриват пред човечеството.
ВИЖТЕ С МОЗЪКА
„Бъбречната протеза вече се използва широко по света: устройства, които заместват тези органи, могат да работят в човешкото тяло до 40 години“, напомня ученият. - От 2 до 7 години изкуственото сърце е способно да поддържа човешкия живот. Активно се разработват белодробни и чернодробни протези. Успехите тук обаче не са толкова впечатляващи: основният дихателен орган „живее“не повече от 6 месеца, а черният дроб работи само 4 дни. Но това е само началото.
В същото време кибермедицината успя да направи нещо, което смущава въображението и все още изглежда на мнозина научна фантастика: протезиране на най-сложната система на зрителните органи.
Както знаете, хората често ослепяват поради смъртта на клетките на ретината - това е обвивката на окото, която възприема изображението и го преобразува в нервни импулси. Те се предават в мозъка, там се дешифрират и ние получаваме обичайните визуални изображения на обекти - виждаме ги. За тези, които са загубили такава възможност поради нараняване или заболяване, американският учен и офталмолог Уилям Добел от Ню Йорк е създал уникално устройство.
Промоционално видео:
„Човек си слага очила, в които е поставена малка телевизионна камера, а оптичният сигнал от него отива към електрочип, имплантиран в зрителната кора на мозъка в задната част на главата“, обяснява Александър Фролов. - Чипът се състои от електроди, когато те се възбуждат, има светкавични светкавици - фосфени (можете да си ги представите, ако леко натиснете затвореното си око). По този начин визуалната картина, идваща от телевизионната камера, се преобразува в определен набор от светлинни светкавици. Отначало те изглеждат хаотични и безпорядъчни за човек, но с обучение и използване в ежедневието мозъкът започва да разпознава и свиква с факта, че всеки обект съответства на един или друг модел на светкавици.
„Бяха извършени около 20 операции, те бяха успешни, един от пациентите дори успя да управлява кола“, казва професор Фролов. През 2004 г. д-р Добел, който основава своя институт в Ню Йорк, почина, но колегите му в САЩ и други страни продължават да изследват, за да могат слепите хора да получат по-пълни изображения на света около тях.
КАК МИСЛЕНА МОЩНОСТ КОНТРОЛИ РОБОТА
В лабораторията на Александър Фролов е проведен експеримент: върху главата на човек се поставя енцефалографска мрежа, която отчита електрическите сигнали на мозъка и го предава на компютър за разпознаване. Обектът е седнал пред екрана, целта е поставена на монитора и се препоръчва да донесете курсора до него … със силата на мисълта
„Когато си представяме определено движение, в мозъка се появява съответен електрически сигнал“, обяснява професорът. „Ако хванете този сигнал и го дешифрирате с компютър, можете да изпратите необходимата команда на някакво външно устройство и по този начин да го контролирате.“
Подобен алгоритъм беше използван на практика от един от пионерите на неврокибернетиката, професор Джон Донахю от Университета Браун (САЩ). На двама пациенти - 58-годишна жена, която е била парализирана преди повече от 15 години, и 66-годишен мъж, напълно обездвижен след инсулт, са имплантирани неврочипове в двигателната кора. Сигналите от мозъка отиват в компютър, обработват се и се предават на манипулатор - робот под формата на ръка.
Пациентите трябваше да си представят, че движат изкуствената ръка в правилната посока. Жената тренира 4 дни и в резултат успя да вземе самостоятелно с роботизираната си ръка и да си донесе термос с кафе. Мъжът успя да овладее протезата по-бързо: скоро успя да управлява манипулатора със силата на мисълта, така че кибер пръстите грабнаха и стиснаха пянестата топка.
„Ние сме близо до връщането към парализираната способност да извършваме рутинни действия, които милиарди хора извършват в ежедневието си, без да мислим как става това“, каза д-р Донахю в интервю. Сега учените работят за създаването на изкуствена ръка с по-бърз и гъвкав контрол.
ПРОТЕЗАТА МОЖЕ ДА СЕ "ЧУВСТВА"
„Киберпротезирането се развива по целия свят за тези, на които са ампутирани ръцете или краката“, продължава Александър Фролов. Един от най-ярките примери е южноафриканският бегач Оскар Писториус. С протези на мястото на двата крака, той спечели много параолимпийски игри и дори се състезава успешно със здрави спортисти.
Нещо повече, в продължение на няколко години на Писторий му беше забранено да участва в обикновени състезания под предлог, че уникалните протези осигуряват предимства пред човешките крака. Но след това забраната беше отменена (сега Писториус е обвинен в убийството на приятелката си, фотомодел, съди се срещу него).
Миналата година прочутият „киборг“Найджъл Екланд дойде в Русия. На пресконференция той показа на репортери колко умело манипулира бионична протеза, замествайки ампутираната дясна ръка от лакътя. Найджъл се обслужва напълно в ежедневието: готви, кара кола, пише на компютър.
„Всичко, което трябва да направя, е да си представя, да речем, че щипвам топка. Сигнал от мозъка постъпва в пънния мускул, който се свива и предава импулс към мотора на протезата. Тогава киберпиковете се огъват и мога да взема нещо “, обяснява Екланд.
Сега учените навлизат в следващия етап: създаване на система, която ще предава сигнали не само от мозъка към външно устройство, но и в обратна посока. Тоест чрез компютър мозъкът ще може да разпознава свойствата на предметите, които протезата докосва. Всъщност човек ще се научи да „усеща” изкуствената си ръка!
„За целта ще е необходимо системата да бъде оборудвана с рецептори, които ще откриват промени в конфигурацията на даден обект, ще получават тактилни сигнали - всичко това ще позволи да се предаде усещане за чувство в мозъка“, Александър Фролов рисува завладяваща за въображението картина.
В резултат управлението на протези ще бъде максимално близко до пълноценното действие на човешките ръце и крака. Високочувствителните роботи могат да се използват за най-сложните операции в медицината, научноизследователската и развойната дейност и други области от нашия живот.
МОЗЪК + КОМПЮТЪР ЗА ВЪЗСТАНОВЯВАНЕ СЛЕД УДАР
Броят на пациентите с мозъчни кръвоизливи нараства както у нас, така и в целия свят. Една от най-тежките последици от инсулт е парализата, която възниква поради увреждане на двигателната област на мозъка. В тези случаи кибернетичната медицина може да помогне при рехабилитация. Това е проектът, по който в момента работи екипът на професор Фролов под егидата на Министерството на здравеопазването със съвместно финансиране от Руската фондация за фундаментални изследвания (RFBR).
„Доказано е, че когато човек си представя движенията на ръцете или краката, се активират същите части на мозъка, както при реалните движения“, казва Александър Алексеевич. По време на тренировката на пациентите се поставят енцефалографски капачки, които четат мозъчни сигнали, а частите на тялото, които трябва да бъдат „разбъркани“, се вкарват в екзоскелет - устройство, свързано към компютър и повтарящо очертанията на тялото.
Човекът е помолен да си представи, да речем, да отпусне ръката - тъй като след инсулт ръцете често са компресирани и е невъзможно да ги разгънат сами (това се нарича спастичност). Чрез компютър сигнал от мозъка се предава към екзоскелета, носен на ръката, и устройството отключва ръката. „Важността на тази процедура е, че когато едно въображаемо движение съвпада с реалността, дори и да се постига с помощта на външно устройство, в мозъка се извършват уникални пластични промени - процеси, които възстановяват двигателната функция“, обяснява професор Фролов.
Засега това е експериментална технология, която включва 20 пациенти. Предполага се, че клиничните проучвания на новия метод за рехабилитация ще продължат още три години. Ако тяхната ефективност бъде потвърдена при повечето пациенти, тогава кибернетичната технология може да бъде въведена в официалните руски стандарти за рехабилитация на инсулт.