211service.com
Smadzeņu un datora interfeiss, kas darbojas bezvadu režīmā
Daži paralizēti pacienti drīzumā varētu izmantot bezvadu smadzeņu un datora saskarni, kas spēj straumēt viņu domu komandas tikpat ātri kā mājas interneta pieslēgums.
Bezvadu smadzeņu saskarne izmanto pie galvas nēsāto raidītāju, kas parādīts attēlā.
Pēc vairāk nekā desmit gadus ilga inženiertehniskā darba Brauna universitātes pētnieki un Jūtas uzņēmums Blackrock Microsystems ir komercializējuši bezvadu ierīci, ko var piestiprināt pie cilvēka galvaskausa un pārraidīt, izmantojot radio domu komandas, kas savāktas no smadzeņu implanta. Blackrock saka, ka tā meklēs atļauju sistēmai no ASV Pārtikas un zāļu pārvaldes, lai garīgo tālvadības pulti varētu pārbaudīt brīvprātīgajiem, iespējams, jau šogad.
Ierīci izstrādāja konsorcijs BrainGate, kas atrodas Braunā un bija viens no pirmajiem, kas ievietoja implantus paralizētu cilvēku smadzenēs un parādīja, ka garozā esošo neironu emitētos elektriskos signālus var reģistrēt, pēc tam izmantot, lai vadītu ratiņkrēslā vai virzīt robotu roku (skatiet Cerības implantēšana).
Šo provokatīvo eksperimentu galvenais ierobežojums ir tāds, ka pacienti var izmantot protezēšanu tikai ar laboratorijas palīgu komandas palīdzību. Smadzeņu signāli tiek savākti, izmantojot kabeli, kas ieskrūvēts galvaskausa pieslēgvietā, un pēc tam pa vadiem tiek ievadīts lielapjoma signālu procesoru plauktā. Tā izmantošana mājas apstākļos ir neiedomājama vai nepraktiska, ja esat piesaistīts daudzām elektronikas ierīcēm, saka Arto Nurmikko, Brauns inženierzinātņu profesors, kurš vadīja bezvadu sistēmas projektēšanu un izgatavošanu.
Jaunā saskarne novērš lielu daļu no šiem vadiem, apstrādājot smadzeņu datus ierīcē, kas ir aptuveni automašīnas gāzes vāciņa izmēra. Tas ir piestiprināts pie galvaskausa un savienots ar elektrodiem smadzenēs. Ierīces iekšpusē ir procesors, kas pastiprina vājos elektriskos smailes, ko izstaro neironi, shēmas informācijas digitalizēšanai un radio, lai to pārraidītu dažu metru attālumā līdz uztvērējam. Tur informācija ir pieejama kā vadības signāls; sakiet, lai pārvietotu kursoru pa datora ekrānu.
Nurmikko saka, ka ierīce pārraida datus no smadzenēm ar ātrumu 48 megabiti sekundē, kas ir aptuveni tikpat ātri kā mājas interneta pieslēgums. Tas patērē apmēram 30 milivatus jaudas — tikai daļu no viedtālruņa patērētās enerģijas — un to darbina akumulators.
Zinātnieki jau iepriekš ir izstrādājuši bezvadu smadzeņu un datora saskarņu prototipus, un daži vienkāršāki raidītāji ir pārdoti pētījumiem ar dzīvniekiem. Taču nav tādas ierīces, kurai būtu tik daudz ievades un izplūstu megabiti un megabiti datu. Tā būtībā ir jauna veida ierīce, saka Sindija Česteka, Mičiganas Universitātes biomedicīnas inženierijas docente.
Lai gan implants var pārraidīt aptuveni 200 DVD datu ekvivalentu dienā, tas nav daudz informācijas, salīdzinot ar to, ko smadzenes ģenerē, veicot pat visvienkāršāko kustību. No miljardiem neironu cilvēka garozā zinātnieki nekad nav tieši izmērījuši vairāk nekā 200 vienlaikus. Jūs un es izmantojam savas smadzenes kā petabaitu mašīnas, saka Nurmikko. Pēc šī standarta 100 megabiti sekundē izskatīsies ļoti pieticīgi.
Blackrock ir sācis pārdot bezvadu procesoru, ko tā sauc par Cereplex-W un maksā apmēram 15 000 USD, pētniecības laboratorijām, kas pēta primātus. Pārbaudes ar cilvēkiem varētu notikt ātri, saka Florians Solzbahers, Jūtas universitātes profesors, kas ir Blackrock īpašnieks un prezidents. Brauna zinātnieki plāno to izmēģināt paralizētiem pacientiem, bet vēl nav to izdarījuši.
Pašlaik aptuveni pusducis paralizētu cilvēku, tostarp daži ALS vēlīnā stadijā, piedalās BrainGate izmēģinājumos, izmantojot vecāku tehnoloģiju. Šajos pētījumos, kas tiek veikti Bostonā un Kalifornijā, implants, kas saskaras ar smadzenēm, ir neliels adatai līdzīgu elektrodu klāsts, kas izgriezts no silīcija. To pārdod arī Blackrock, un to parasti sauc par Jūtas masīvu. Lai izveidotu smadzeņu un mašīnas saskarni, šis masīvs tiek iespiests smadzeņu motorās garozas audos, kur tā gali reģistrē šaušanas modeļus no 100 vai vairāk neironiem vienlaikus.
Zinātnieki atklājuši, ka šos sīkos elektrības sprādzienus var atšifrēt diezgan precīzā nolasījumā par to, kādu kustību dzīvnieks vai cilvēks plāno. Šo signālu atšifrēšana ir ļāvusi simtiem pērtiķu, kā arī arvien lielākam skaitam paralizētu brīvprātīgo vadīt datora peli vai manipulēt ar objektiem ar robotu roku, dažreiz ar pārsteidzošu veiklību (skatiet domu eksperimentu).
Taču BrainGate tehnoloģija nekad nepārvērsīsies par īstu medicīnu, kamēr tā netiks ievērojami vienkāršota un padarīta uzticamāka. Uz galvas piestiprinātais bezvadu modulis ir solis ceļā uz šo mērķi. Galu galā, pēc zinātnieku domām, visa elektronika būs pilnībā jāievieto ķermenī, bez vadiem, kas nesasniedz ādu, jo tas var izraisīt infekcijas. Pagājušajā gadā Brauna pētnieki ziņoja par pilnībā implantēta interfeisa prototipa testēšanu ar elektroniku, kas atrodas titāna kārbā, ko var noslēgt zem galvas ādas. Šī ierīce vēl nav komercializēta.
Ja viņi to varētu iebāzt zem ādas, tad visu, ko redzat video, varētu izdarīt mājās, saka Česteks, atsaucoties uz pacientu filmas izmantojot garīgo vadību, lai pārvietotu robotu rokas. Šis vads, kas iet caur ādu, ir visbīstamākā sistēmas daļa.