Povezani sadržaj
- Ovo bioničko odijelo može biti budućnost protetike
Inženjer sa sveučilišta u Houstonu Jose Contreras-Vidal istražuje futuristička, neobičnija istraživanja nego što je znanstvena fantastika. Razvio je sučelje "mozak i stroj" za tumačenje moždanih signala i pretvaranje istih u pokret. Pomoću ovog sučelja, stvorio je bioničnu ruku i računalni avatar koji kontrolira um korisnika.
No središte njegovog rada je egzoskelet upravljan mislima kako bi pomogao paraliziranim ljudima da hodaju. Posljednjih nekoliko godina Contreras-Vidal surađuje s REX egzoskeletom donjeg dijela tijela, razvijenim od novozelandskog REX Bionics-a. Egzoskeletom se omogućuje upravljati upravljačkom palicom. No, Contreras-Vidal i njegov tim preradili su verziju koja se koristi s njihovim sučeljem mozak i stroj. Korisnik egzoskeleta nosi poklopac elektrode, sa senzorima na vlasištu koji čitaju električne aktivnosti u mozgu. Algoritam koji su razvili Contreras-Vidal i njegov tim "interpretira" informacije mozga i prevodi ih u kretanje egzoskeleta. Drugim riječima, korisnik misli "pomakni se, lijevo koljeno", a algoritam pretvara u akciju. To može stvoriti relativno brze pokrete, jer čak i kod ljudi koji nisu ozlijeđeni potrebna je djelić sekunde da informacije prođu iz mozga u tijelo.
"Svaki put kad planiramo pokret, informacije su tu prije nego što zapravo vidimo pokret", kaže Contreras-Vidal.
Brojni su istraživači tijekom godina pomogli paraliziranim ljudima da se kreću koristeći elektrode implantirane u mozak. Sustav čekanja patenta Contreras-Vidal razlikuje se jer je neinvazivan - korisnici uzimaju i isključuju kapu elektrode po svojoj volji. To je posebno korisno u slučaju pacijenata kojima će egzoskelet biti potreban samo privremeno, kao što su žrtve moždanog udara koji bi mogli koristiti egzoskelet da bi povratili sposobnost hodanja, a zatim naučiti hodati bez pomoći. (Tim pod vodstvom Brazila razvio je neinvazivni egzoskelet pod nadzorom mozga kako bi paraplegičarima omogućio početak Svjetskog prvenstva u 2014.; odijelo, međutim, korisniku nije omogućilo hodanje bez pomoći).
Egzoskelet upravljan mislima rezultat je dugogodišnjeg rada na dekodiranju jezika mozga. Na Sveučilištu u Houstonu, Contreras-Vidal usmjerava Laboratorij za neinvazivne sustave sučelja mozga i stroja koji zapošljava tim inženjera, neuroznanstvenika, liječnika, računalnih stručnjaka, pa čak i umjetnika. Prije Houstona vodio je Laboratorij za neuronsko inženjerstvo i pametnu protetiku na Sveučilištu u Marylandu, gdje je radio na razvoju protetike pod kontrolom mozga za amputirane osobe. Algoritmi koji se koriste za prevođenje misli u pokret stalno se poboljšavaju, kaže Contreras-Vidal, u onome što opisuje kao "kreativni proces."
Trenutno njegov laboratorij radi na nekoliko projekata pomoću sučelja mozak-stroj. Jedan projekt govori o neuro-motoričkom razvoju djece koja koriste poklopac elektrode; tim se nada da bi bolje razumijevanje ovog procesa na kraju moglo pomoći djeci s neurološkim poremećajima u razvoju, poput autizma. Drugi nastoji razumjeti što se događa u mozgu kad ljudi iskuse umjetnost, prilagode muzealizamima poklopac elektrode dok gledaju umjetničku instalaciju.
Egzoskelet pod nadzorom mozga trenutno je u pokusima. Već je korištena u brojnim scenarijima iz stvarnog života; britanski četveronožni čovjek nedavno je šetao koristeći egzoskelet na konferenciji u Italiji.
Contreras-Vidal i nekolicina njegovih učenika demonstrirat će egzoskelet na predstojećem Smithsonian's Festivalu inovacija. Festival, suradnja između Smithsonian Institution i američkog Ureda za patente i zaštitne znakove, događa se 26. i 27. rujna u Nacionalnom muzeju američke povijesti.
"Jako smo uzbuđeni zbog odlaska na Smithsonian, jer mislim da znanstvenici moraju razgovarati s javnošću, posebno s djecom", kaže Contreras-Vidal. "Trebaju biti izloženi ovoj vrsti tehnologije da vide kako se stvarno radi o stvaranju i inoviranju."
Kao da egzoskelet sličan robotima nije dovoljno impresivan za djecu i ostale posjetitelje festivala, Contreras-Vidal i njegov tim omogućit će posjetiteljima da gledaju vlastite moždane valove na ekranu navlačeći kape elektroda. Contreras-Vidal opisuje ugađanje moždanih valova osobe kao "slušanje neurosimfonije."
"Volim da mozak gleda kao simfoniju, gdje su sva glavna područja dio ansambla, a svaki je igrač tog ansambla odgovoran za neki aspekt svog ponašanja", kaže on. "Za reprodukciju ove glazbe oni se trebaju koordinirati."
Plesačica Becky Valls izvodi kapu elektrode Contreras-Vidal (University of Houston) Preklapanje umjetnosti i znanosti važan je dio rada Contreras-Vidala. U prošlosti je oživljavao umjetnike da zaviru u kreativne procese njihovih mozgova. U novije vrijeme surađuje s plesačima. U projektu nazvanom Your Brain on Dance, on je opremio plesače kapicama elektroda i prikazao nastale moždane valove na ekranu tijekom izvođenja. Smatra da bi u konačnici ovakvo istraživanje neuronske osnove pokreta moglo dovesti do novog razumijevanja Parkinsonove i drugih bolesti mozga.
Na Festivalu inovacija posjetitelji će se obradovati takvom plesnom izvedbom.
"Znanstvenici mogu puno naučiti od umjetnosti i obrnuto", kaže Contreras-Vidal. "Nadam se da će ovo zaokupiti maštu ljudi, posebno djece."
Festival inovacija održat će se u Nacionalnom muzeju američke povijesti 26. i 27. rujna između 10 i 17 sati. Događaj, u organizaciji Smithsonian Institution i američkog ureda za patente i zaštitne znakove, predstavit će primjere američke domišljatosti koje je razvio neovisni izumitelji, akademske institucije, korporacije i vladine agencije.
