Hunter
Étkezés robotkarral és majomaggyal
Egy majomnak sikerült megetetnie önmagát egy robotkar segítségével, amit pusztán agyhullámaival irányított. A kutatást jegyző Pittsburgh Egyetem munkatársai szerint áttörésük olyan agy-gép interfészekhez vezethet el, ami megkönnyítheti a mozgásukban korlátozott emberek hétköznapjait.
"Közvetlen célunk egy művégtag elkészítése a teljes bénulásban szenvedőknek" - nyilatkozott az egyetem orvosi karának neurobiológusa, Andrew Schwartz. "Ami a távolabbi célokat illeti, szeretnénk jobban megismerni az agy komplexitását."
Korábban a hasonló interfészek elsősorban egy számítógépes kurzor mozgatására koncentráltak, Schwartz laboratóriumában ezt a technikát fejlesztette tovább, kísérleti majmaival és egy robotkarral gyakorolva. A majmok számukra az egyik legnemesebb célért, az élelemért dolgoztak, így mindent megtettek a kutatás sikeréért.
A robotkar mályvacukrot és hívogató gyümölcsdarabokat tartott a kezében, míg a majmok karjainak mozgását teljesen lekorlátozták. Egy szoftver értelmezte a majmok motoros kérgében, az agy mozgásért felelős részében található neuron útvonalakban elhelyezett hajszálvékony szondák által fogott jeleket. A neuronok együttes tevékenységét egy másik, matematikai algoritmussal programozott szoftver kiértékelte, majd elküldte a karnak, ami végrehajtotta azokat a mozdulatokat, amit a majom saját végtagjával próbált elérni.
A majmok betanításához a kutatók először saját agytevékenységüket rögzítették, miközben a robotkart egy botkormány segítségével irányították. Elkerülendő a majmok kezdeti, többnyire sikertelen próbálkozásai okozta frusztrációt, a kutatók eleinte besegítettek a robotkar irányításába. A segítség azonban idővel fokozatosan csökkent, három hét elteltével a majmok tökéletesen kezelték a kart. Az egyik majomnak sikerült evés közben visszairányítania az eszközt egy újabb gyümölcsért, illetve meglepően jól manővereztek a robotvégtaggal akkor is, ha a kutatók akadályokat helyeztek a kar és a majom útjába, vagy az élelmet tartó kis eszközt mozdították el, miközben a majom érte nyúlt.
Mivel a legegyszerűbb mozdulatunknál is rengeteg neuron válik aktívvá egy időben, megoldhatatlan minden egyes agysejt szondázása. Itt jut szerephez a fent említett algoritmus, ami körülbelül 100 neurontól begyűjtött információból dolgozza ki a hiányzó jeleket. Schwartz szerint a szoftver jól végzi a dolgát, a robotkar mozgása nem darabos, természetes, ezért idővel a majmok saját testrészükként kezdték értékelni a művégtagot.
"Az agy-gép interfésznek köszönhetően kezdjük érteni az agy működését. Minél többet tudunk meg az agyról, annál jobban tudjuk kezelni az agyi rendellenességek egész sorát, a Parkinson-kórtól, a bénuláson át egészen az Alzheimer-kórig, sőt talán a mentális betegségeket is" - összegzett Schwartz. Az emberi alkalmazás, a paralízis korlátainak megszüntetése azonban még évekre van. A jelenlegi technikánál a robotkarhoz jókora felszerelés, egy technikus és agyba ültetett elektródák is tartoznak - utóbbiak koránt sem életre szólóak. Az ideális megoldáshoz a művégtagnak tapintási érzetet is vissza kellene küldenie az agynak, ez azonban olyan kihívás, amivel a tudósok még csak most ismerkednek.
"Közvetlen célunk egy művégtag elkészítése a teljes bénulásban szenvedőknek" - nyilatkozott az egyetem orvosi karának neurobiológusa, Andrew Schwartz. "Ami a távolabbi célokat illeti, szeretnénk jobban megismerni az agy komplexitását."Korábban a hasonló interfészek elsősorban egy számítógépes kurzor mozgatására koncentráltak, Schwartz laboratóriumában ezt a technikát fejlesztette tovább, kísérleti majmaival és egy robotkarral gyakorolva. A majmok számukra az egyik legnemesebb célért, az élelemért dolgoztak, így mindent megtettek a kutatás sikeréért.
A robotkar mályvacukrot és hívogató gyümölcsdarabokat tartott a kezében, míg a majmok karjainak mozgását teljesen lekorlátozták. Egy szoftver értelmezte a majmok motoros kérgében, az agy mozgásért felelős részében található neuron útvonalakban elhelyezett hajszálvékony szondák által fogott jeleket. A neuronok együttes tevékenységét egy másik, matematikai algoritmussal programozott szoftver kiértékelte, majd elküldte a karnak, ami végrehajtotta azokat a mozdulatokat, amit a majom saját végtagjával próbált elérni.
A majmok betanításához a kutatók először saját agytevékenységüket rögzítették, miközben a robotkart egy botkormány segítségével irányították. Elkerülendő a majmok kezdeti, többnyire sikertelen próbálkozásai okozta frusztrációt, a kutatók eleinte besegítettek a robotkar irányításába. A segítség azonban idővel fokozatosan csökkent, három hét elteltével a majmok tökéletesen kezelték a kart. Az egyik majomnak sikerült evés közben visszairányítania az eszközt egy újabb gyümölcsért, illetve meglepően jól manővereztek a robotvégtaggal akkor is, ha a kutatók akadályokat helyeztek a kar és a majom útjába, vagy az élelmet tartó kis eszközt mozdították el, miközben a majom érte nyúlt.
Mivel a legegyszerűbb mozdulatunknál is rengeteg neuron válik aktívvá egy időben, megoldhatatlan minden egyes agysejt szondázása. Itt jut szerephez a fent említett algoritmus, ami körülbelül 100 neurontól begyűjtött információból dolgozza ki a hiányzó jeleket. Schwartz szerint a szoftver jól végzi a dolgát, a robotkar mozgása nem darabos, természetes, ezért idővel a majmok saját testrészükként kezdték értékelni a művégtagot.
"Az agy-gép interfésznek köszönhetően kezdjük érteni az agy működését. Minél többet tudunk meg az agyról, annál jobban tudjuk kezelni az agyi rendellenességek egész sorát, a Parkinson-kórtól, a bénuláson át egészen az Alzheimer-kórig, sőt talán a mentális betegségeket is" - összegzett Schwartz. Az emberi alkalmazás, a paralízis korlátainak megszüntetése azonban még évekre van. A jelenlegi technikánál a robotkarhoz jókora felszerelés, egy technikus és agyba ültetett elektródák is tartoznak - utóbbiak koránt sem életre szólóak. Az ideális megoldáshoz a művégtagnak tapintási érzetet is vissza kellene küldenie az agynak, ez azonban olyan kihívás, amivel a tudósok még csak most ismerkednek.