Rozhraní mozek-stroj nabízejí naději na poranění mozku, vidění
V rozvíjejícím se oboru popisuje snahy využít to, co je známo o tom, jak mozek zpracovává a balí informace, za účelem vývoje strojů nebo zařízení, které lidem pomohou znovu získat funkci po úrazu nebo nemoci.
Přemýšlejte: Váš mozek sám může ovládat kurzor počítače.
To není tak sci-fi, jak to zní. Na konferenci Neuroscience 2010 v San Diegu tento týden, na výročním zasedání Společnosti pro neurovědy, vědci informovali o tom, jak rozhraní mozek-stroj umožňují ovládání mozku u kurzorů, urychlují obnovení kontroly rukou u pacientů s mozkovou příhodou a nabízejí naději na obnovení zraku po poškození sítnice.
Za pouhých 6 minut se účastníci jedné studie naučili, jak pohybovat kurzorem obrazovky pouze svými myšlenkami, uvedla Anna Rose Childress, Ph.D., výzkumná pracovnice na Lékařské fakultě University of Pennsylvania.
Zde je postup: Účastníci byli uvnitř funkčního skeneru MRI, který registruje průtok krve v aktivních oblastech mozku. Další výzkumy naznačují, že když lidé dostanou zpětnou vazbu o těchto mozkových signálech, mohou nad nimi získat kontrolu.
Když účastníci leželi ve skeneru, počítače se naučily detekovat dva mozkové vzorce vystavené dobrovolníky. V jednom byli účastníci požádáni, aby přemýšleli o zasažení tenisového míčku, a v druhém si představili přesun z jedné místnosti do druhé.
Dále opakovali myšlenkové vzorce a pohybovali kurzorem obrazovky spojeným s jejich mozkovou aktivitou.
"Každá myšlenka souvisí s aktivitou v konkrétní části mozku," řekla Childress. Tenisový míček představoval opakující se aktivitu paží a pohyb z místnosti do místnosti představoval prostorovou navigaci.
Všech 14 subjektů po krátkém tréninku dokázalo pohybovat kurzorem svými myšlenkami.
V dalším výzkumu kombinace stimulace mozku a fyzikální terapie urychlila obnovení kontroly rukou u pacientů s cévní mozkovou příhodou, uvedla Satoko Koganemaru, MD, Ph.D., výzkumnice na Kjótské univerzitě v Japonsku.
"Cévní mozková příhoda má za následek abnormálně zvýšené svalové napětí plus svalovou slabost," řekla.
Podávala transkraniální magnetickou stimulaci, neinvazivní techniku, která se někdy používá k léčbě deprese, 9 pacientům s mozkovou příhodou. Aplikoval se na mozek poškozený mozek v oblasti spojené s ovládáním motoru.
Pacienti také prováděli „motorickou praxi“, stahovali a uvolňovali svaly prstů a zápěstí.
Kombinovaná léčba pokračovala dvakrát týdně po dobu 6 týdnů.
Koganemaru ukázal video jednoho pacienta. "Zjistili jsme, že pacient může pohybovat zápěstím a rukou v širším rozsahu," řekla. Pacientka měla také silnější stisk, řekla.
O tři měsíce později byla vylepšení zachována. Proč? "Cvičením a stimulací mozku se mozek přizpůsobuje," řekl Koganemaru, "což vede k lepší kontrole svalu."
U lidí, kteří mají degenerativní onemocnění sítnice, nová umělá sítnice vypadá, že může obnovit normálnější vidění než stávající protetická zařízení sítnice, uvedla Sheila Nirenberg, Ph.D., výzkumná pracovnice na Weill Cornell Medical College v New Yorku.
"Nic blízkého normálnímu vidění nebylo možné," řekla. Jiná zařízení se zaměřila na zvýšení počtu buněk, které se znovu aktivují v poškozené sítnici, řekla. Nové zařízení jde nad rámec toho. "Vyvinuli jsme protézu sítnice, která zahrnuje nervový kód sítnice."
Nirenberg řekl, že nestačí pouze stimulovat buňky, je zásadní stimulovat je správným kódem - kódem, který sítnice posílá do mozku a který převádí obrázky na signály, kterým mozek rozumí.
V novém zařízení pořídí kodér obrázek a převede jej na kód používaný gangliovými buňkami, které přijímají vizuální informace zvenčí. Dále převodník nechá gangliové buňky „vystřelit“ podle kódu. Výsledkem je přirozenější obraz, nejen vnímání skvrn a hran.
Nové zařízení rekonstruovalo tváře, krajinu a dokonce i novinový papír, řekl Nirenberg.
"Vyskočí výkon systému na téměř normální úroveň," řekla. Systém byl dosud testován pouze na zvířatech, ale Nirenberg brzy plánuje lidské studie.
Zdroj: Společnost pro neurovědy
