Az ugyan nehezen elképzelhető, inkább a Fekete Tükör sorozatba, mint a valódi világba illő jövőkép, amelyben az emberek önként vállalkoznak rá, hogy a fejükbe eszközöket ültessenek az orvosok, hogy így legyenek képesek a gépekkel és akár egymással közvetlenül, írás és beszéd nélkül kommunikálni, de egy területen mégis nagy szükség lehet erre a technológiára, nem csak a jövőben, hanem már most is. Ez az orvosi alkalmazások területe, amelynek segítségével a mozgásképtelen páciensek újra kapcsolatot létesíthetnek a külvilággal, amelytől egyébként nagy mértékben el lennének szeparálva.

A baleset vagy agyvérzés miatt paralizált emberek fizikailag kiszolgáltatott helyzetben vannak, de interakcióra való képességük visszaszerzése sokat lendíthet az életminőségükön. Ezeknek a pácienseknek egy része különböző egyetemi laboratóriumokban olyan kísérletekben vesz részt, amelyek eredményei alapján a kutatók jobb betekintést kapnak az egyik legnagyobb rejtélybe, amely még hosszú évszázadok tanulmányai után is félig-meddig megfejthetetlen maradt a tudósok számára: az emberi agy működésébe. Az agykéregbe ültetett chipeken keresztül könnyebben fel lehet mérni, hogy melyik agyi terület pontosan milyen funkciókért felelős, mivel az eredmények azonnal láthatóak a számítógépen.

Két típusú agy-gép interfész létezik:

• az egyik, a hagyományosabb, egy külső kiegészítővel működik, amelyet a fejre kell szerelni és kábelekkel van hozzákötve a komputerhez
• a másik a vezeték nélküli eszköz, amelyet még most fejlesztenek, ilyen például az Elon Musk vállalata által gyártott Neuralink is.

Ez utóbbi elegánsabb megjelenésű, kevesebb kényelmetlenséget okoz a viselőjének, de még kérdéses, hogy milyen hatékonysággal működik, mivel viszonylag új fejlesztésről van szó. A régebbi típusú, Utah array nevű agyi implantátum ijesztő, Elon Musk által középkori kínzóeszközhöz hasonlított külseje ellenére megbízhatóan működik akár évekig is a páciensekben, de egyelőre viszonylag kevés elektródával rendelkezik, márpedig több elektróda sokkal gyorsabb és hatékonyabb kommunikációhoz vezet, mivel egyszerre több neutron aktivitását észlelheti egyszerre.

A gyorsabb információátadás azonban megoldható kerülőúton is: az elme természetes működésének sajátosságait kiaknázó módszerrel.

Korábban már beszámoltunk a Rakétán arról a Stanford Egyetemen lefolytatott kísérletről, amelynek során egy anonim páciens közreműködésével tesztelték az ember és a gép közötti, gondolatok általi kommunikáció gyorsaságát. A gondolatok általi írásbeli kommunikáció a legtöbb esetben úgy zajlik, hogy az agyi chippel ellátott alany egy nyomtatott betűket tartalmazó táblázatot látva gondolatban a számítógép kurzorát arra a betűre irányítja, amelyet szeretne kifejezni. Így állítja össze a szavakat, majd a mondatokat. Ez a módszer, noha működik, de elég lassú, a maximális sebesség, amelyet sikerült így elérni intrakortikális agy-gép interfésszel 40 karakter volt egy perc alatt. Az ok, amiért ezt a metódust alkalmazzák, többek között az, hogy a megfigyelések szerint az agy még teljes bénulás esetén is megtartja a lenyomatát a "durvább" motorikus képességeknek, így a számítógép úgynevezett mutat és klikkel (point and click) típusú irányítására is képes.

Az azonban, hogy a finomabb mozdulatok kódolása mennyire marad működőképes, eddig nem volt egyértelmű.

A kutatók ezért is kezdtek bele a vizsgálatokba, amelynek során arra kérték a nyaktól lefelé lebénult pácienst, hogy gondoljon egy lapra, amelyre kézírással ír valamit. A kézírás finommotoros mozgást igényel és használata sokkal komplexebb neurális aktivitást eredményez, mint a nyomtatott betűkkel való munka, viszont éppen ezért az agy számára könnyebb felismerni azokat a tér-, és időbeli mintákat, amelyeket egy-egy folyóírással megformált betű indukál - írják a tanulmány szerzői. A kísérletben szimplán a kézírással írt betűkre gondolva a vizsgált alany percenként 90 karaktert tudott létrehozni, 94,1%-os pontossággal, amit az automatikus hibajavító 99%-ra tornázott fel. Ahhoz képest, hogy ebben az esetben pusztán gondolatok irányították az írás folyamatát, amelyet egy gépi rendszernek is meg kellett szűrnie, értelmeznie és átalakítania, ez is rekordnak számít.

Egy másik kísérlet során pedig azt tesztelték, hogy a funkcionális mozgások létrejöttét hogyan tudja segíteni a szintén gondolatok, vagyis a neurális aktivitás által irányított, de ezúttal kétirányú kommunikációt alkalmazó agy-gép összeköttetés. A mindkét irányban működő információátadás lényeges hozzávalója a végtagok mozgatásának, protézis esetén is, ennek sikere ugyanis nem csak azon múlik, hogy a gép tudja-e értelmezni a neurális jeleket, amelyek az agyból érkeznek, hanem azon is, hogy közben milyen információkat közvetít a környezetről a bőr, illetve protézisnél a szenzorok által. Emellett a vizuális információkra is szükség van ahhoz, hogy a mozgás kivitelezése ne ütközzön akadályokba, de ez csak kis részét teszi ki a szükséges adatok teljes spektrumának.

A Pittsburgh Egyetem kutatói olyan, az érzéki benyomásokat szállító csatornát adtak az interfészhez, amely a valódi érintés érzetét tudta generálni azzal, hogy stimulálta a szomatoszenzoros kéreg megfelelő területeit az agyba beépített implantátumok által. Ez felére csökkentette azt az időt, amely alatt a kézprotézist viselő páciens megtanulta kezelni a művégtagot és felemelni vele egy tárgyat. A reakcióidő 20,9 másodpercről 10,2 másodpercre csökkent.

A vizsgálat alanya az a Nathan Copeland volt, aki nemrégiben kihívta a Neuralink implantátummal ellátott majmot egy Pong játszmára és aki rendszeresen vesz részt agy-gép interfész kísérletekben, mivel négy beépített implantátummal is rendelkezik. Ezek közül kettő a szomatoszenzoros kéregben található, vagyis abban a régióban, amely az érzékszerveken keresztül érkező információkat feldolgozza, emiatt az ő esetében nem csak arra nyílik lehetőség, hogy a gondolataival irányítsa a tesztelt robot kart, hanem arra is, hogy visszajelzés kapjon a végtagba épített szenzorokból. A gyors reakcióidő, amit a kutatók mértek a teszt során biztató, de, ahogy Robert Gaunt a Pittsburgh professzora mondta:

"Még mindig hosszú út áll előttünk, hogy az érzékelést realisztikusabbá tegyük és a technológiát az emberek otthonába is elvigyük."

Az mindenesetre biztos, hogy a kétirányú kommunikációs csatorna hasznossága lényeges felfedezés, hiszen Copeland elmondása szerint korábban nehézséget okozott számára az egyszerű feladatok kivitelezése is, mivel csak a vizuális információk nem adtak elég támpontot a tárgy és a robotkéz kapcsolatát illetően, így sokszor felborította a dolgokat. Ezenkívül az emberekkel való kapcsolatot is javíthatja az érzékelés visszanyerése. Ahogy az NPR-nek nyilatkozó Jeremy D. Brown biomérnök mondta: "Nem csak arról a képességről van szó, hogy belenyúljunk a zsebünkbe és kivegyük a kulcsunkat, hanem arról is, hogy megfogjuk egy szerettünk kezét és érezzük az érzelmi kötődést."

(Fotó: GettyImages/MR.Cole_Photographer, Pixabay)

További cikkek a témában:

Eladhatják-e a cégek a gondolatainkat? Ha időben lépünk, akkor talán nem Bár az agyunkat a számítógéppel összekötő gépek látszólag még messze vannak, egyes kutatók szerint nagyjából az utolsó pillanatokban vagyunk, hogy meghozzuk azokat a szabályokat, amik biztosítják a gondolatainkhoz fűződő jogainkat.
Kihívta egy Pong meccsre a Neuralink implantátumával ellátott majmot egy mozgássérült férfi Nathan Copeland egyike annak a maréknyi embernek, aki a Utah array nevű agyi implantátummal éli életét és most kihívta egy videojáték versenyre a nemrégen bemutatott, Neuralinkkel felszerelt majmot.
Az emberi agy rekordsebességgel elfogad egy robotikus külső végtagot Egészen pontosan öt nap alatt egy kísérlet szerint, amiben harminchat főn tesztelték a lábujjakkal irányítható robothüvelykujjat, az alanyok pedig öt nap alatt megtanultak vele egy kézzel banánt hámozni, kávét kavargatni és palackot nyitni.