Jak sterować maszynami bezpośrednio za pomocą myśli?

Tym z Państwa, którzy lubią w każdej historii znać także początek, a nie tylko zakończenie - gorąco polecam rozpoczęcie czytania od krótkiego przypomnienia sobie mojego wcześniejszego wpisu na ten temat. Zgodnie z zapowiedzią zawartą w tym poprzednim tekście, dzisiaj opowiem Państwu o tym, jak sparaliżowana osoba może samą swoją myślą sterować działaniem egzoszkieletu wprawiającego w ruch jej bezwładne kończyny. W jednym z dalszych wpisów postaram się dodatkowo wyjaśnić, jak sparaliżowany człowiek za sprawą nowoczesnej techniki może także odbierać wrażenia zmysłowe od tych wprawionych w ruch kończyn, normalnie całkowicie pozbawionych czucia. Ten drugi temat będzie też okazją do tego, żeby wspólnie zastanowić się nad tym, czy nowoczesna technika medyczna pozwoli nam czuć różne wrażenia, których nie rejestrują zmysły? To w sposób zupełnie niewiarygodny może wzbogacić nasz kontakt ze światem, który nasze normalne receptory (wzrok, słuch, dotyk itd.) udostępniają nam w sposób niepełny i w wielu przypadkach wielce niedoskonały.

Sprawę dodatkowych zmysłów opiszę jednak dopiero za jakiś czas, dzisiaj natomiast zajmę się inną fascynującą techniką: sterowaniem maszynami bezpośrednio za pomocą myśli. Dla ustalenia uwagi skupię się na szczegółowej sprawie sterowania egzoszkieletem człowieka, który dokonał rzeczy pozornie niemożliwej - będąc od lat sparaliżowany wstał z inwalidzkiego wózka i kopnął piłkę! Pisząc o tej szczegółowej sprawie będę jednak brać pod uwagę fakt, że problem, którego dotykam, jest znacznie szerszy i dotyczy ważnej i rozległej dziedziny: bezpośredniej komunikacji między mózgiem człowieka a światem maszyn.

Egzoszkielet to wspaniała maszyna, która może przywrócić ludziom sparaliżowanym możliwość poruszania się, ale może także wspomagać ludzi zdrowych przy wykonywaniu zadań znacznie przekraczających ich siły. O pewnych szczegółach budowy egzoszkieletu pisałem w moim poprzednim wpisie na tym blogu. Jednak ta doskonała maszyna spełni swoje zadanie tylko wtedy, gdy będzie robić dokładnie to, czego potrzebuje (i wymaga) człowiek, który ją eksploatuje. A to oznacza, że egzoszkielet musi być odpowiednio sterowany.

Trzeba zastosować odbiór sygnałów sterujących bezpośrednio z mózgu. Technika ta, określana najczęściej skrótem BCI (brain - computer interface), opiera się na tym, że mózg człowieka wytwarza mnóstwo elektrycznych impulsów. Jest w nich zakodowane wszystko: to co widzimy, o czym myślimy – a także to, co chcemy zrobić.

U człowieka sparaliżowanego problem polega na tym, że te impulsy nie docierają do mięśni, bo choroba zniszczyła połączenia nerwowe. Ale w mózgu te impulsy istnieją i mogą być tam zarejestrowane przez aparaturę elektroniczną.

Oczywiście nie jest łatwo dostać się do tych sygnałów, bo nie można ich odbierać bezpośrednio w miejscu ich powstawania, to znaczy w komórkach nerwowych i w zbudowanych z nich strukturach mózgowych. Taka rejestracja in situ wymagałaby otwarcia czaszki i wprowadzenia elektrod w głąb mózgu, co niekiedy robi się w celach terapeutycznych, ale nigdy z tak błahego powodu, jak potrzeba sterowania jakimiś mechanizmami. Aktywność elektryczną mózgu można jednak także rejestrować na powierzchni czaszki. Od lat robi się to w celach diagnostycznych jako tak zwane badanie EEG.

Obecnie coraz częściej te rejestrowane na powierzchni czaszki sygnały EEG próbuje się wykorzystywać także w celu bezpośredniego sterowania pracą różnych maszyn i urządzeń przy pomocy mózgu. Teoretycznie jest to możliwe, ponieważ w sygnale rejestrowanym jako EEG są obecne także i te impulsy sterujące, produkowane przez mózg w celu sterowania mięśniami i ruchami wszystkich części ciała. Impulsy te trzeba jednak właściwie odróżnić od milionów innych impulsów, które w tym samym czasie także wytwarza mózg na skutek myślenia, patrzenia, słuchania itd. To jest bardzo trudne! Niemniej prace nad tym zagadnieniem prowadzone na całym świecie (także w moim laboratorium na AGH) przynoszą coraz lepsze rezultaty.

Jeśli jednak impulsy te wykrywa opisana wyżej aparatura i na ich podstawie steruje siłownikami opisanego wcześniej egzoszkieletu, to ten egzoszkielet posłuszny myślom człowieka, porusza jego kończynami, zgina i prostuje jego nogę, wymusza jej podniesienie i wymach do przodu.

Niestety konkurencja wielkich emocji sportowych, które potem nastąpiły, spowodowała że ten sukces nauki i techniki przeszedł właściwie nie zauważony. Ale mam nadzieję, że Państwo po przeczytaniu tych moich wpisów zgodzicie się ze mną, iż był to naprawdę "wielki skok ludzkości"!