Wetenschappers testen al unieke apparaten die enorme perspectieven openen voor mensen.
- Cybermedicine is de introductie van verschillende apparaten in het menselijk lichaam die helpen bij het corrigeren van lichamelijke handicaps, het bestrijden van ernstige ziekten en de gevolgen ervan, kortom, een zo lang mogelijk normaal, vol leven verlengen, - legt het hoofd van het laboratorium van het Instituut voor Hogere Zenuwactiviteit en Neurofysiologie van de Russische Academie van Wetenschappen, Doctor in de Biologische Wetenschappen, uit, Professor Alexander Frolov.
De leidende wetenschapper houdt zich bezig met de studie van de structuur van de hersenen op het niveau van neuronen, de ontwikkeling van hersencomputerinterfaces en het gebruik ervan voor de revalidatie van patiënten na verwondingen en ziekten. Als onderdeel van de Wetenschappelijke Lezing - 2045, die plaatsvindt in Moskou, sprak de expert over de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van cybergeneeskunde in Rusland en andere landen, evenals over de opwindende vooruitzichten die zich voor de mensheid openen.
ZIE MET DE HERSENEN
"Nierprotheses worden over de hele wereld al veel gebruikt: apparaten die deze organen vervangen, kunnen tot wel veertig jaar in het menselijk lichaam werken", herinnert de wetenschapper zich. - Van 2 tot 7 jaar kan een kunsthart het menselijk leven ondersteunen. Long- en leverprothesen worden actief ontwikkeld. De successen hier zijn echter niet zo indrukwekkend: het belangrijkste ademhalingsorgaan "leeft" niet langer dan 6 maanden, en de lever werkt slechts 4 dagen. Maar dit is pas het begin.
Tegelijkertijd is de cybergeneeskunde erin geslaagd iets te doen dat tot de verbeelding spreekt en voor velen nog steeds sciencefiction lijkt: protheses van het meest complexe systeem van visuele organen.
Zoals u weet, worden mensen vaak blind door de dood van netvliescellen - dit is de schaal van het oog die het beeld waarneemt en het omzet in zenuwimpulsen. Ze worden naar de hersenen gestuurd, daar gedecodeerd en we krijgen de gebruikelijke visuele beelden van objecten - we zien ze. Voor degenen die door een blessure of ziekte zo'n kans hebben gemist, heeft de Amerikaanse wetenschapper en oogarts William Dobelle uit New York een uniek apparaat gemaakt.
Promotie video:
"Een persoon zet een bril op waarin een kleine tv-camera is geplaatst, en het optische signaal ervan gaat naar een elektrochip die is geïmplanteerd in de visuele cortex van de hersenen aan de achterkant van het hoofd", legt Alexander Frolov uit. - De chip bestaat uit elektroden, als ze opgewonden zijn, zijn er lichtflitsen - fosfenen (je kunt ze voorstellen als je licht op je gesloten oog drukt). Het visuele beeld dat van de tv-camera komt, wordt dus omgezet in een bepaalde reeks lichtflitsen. In eerste instantie lijken ze chaotisch en wanordelijk voor een persoon, maar met training en gebruik in het dagelijks leven, beginnen de hersenen te herkennen en eraan te wennen dat elk object overeenkomt met een of ander model van flitsen.
"Er werden ongeveer 20 operaties uitgevoerd, ze waren succesvol, een van de patiënten kon zelfs een auto besturen", zegt professor Frolov. In 2004 stierf Dr. Dobelle, die zijn instituut in New York oprichtte, maar zijn collega's in de Verenigde Staten en andere landen blijven onderzoek doen zodat blinden een completer beeld kunnen krijgen van de wereld om hen heen.
HOE GEDACHTE KRACHT EEN ROBOT BESTUURT
In het laboratorium van Alexander Frolov werd een experiment uitgevoerd: een encefalografisch gaas wordt op het hoofd van een persoon geplaatst, dat de elektrische signalen van de hersenen leest en ter herkenning naar een computer verzendt. Het onderwerp zit voor het scherm, het doel wordt op de monitor gezet en er wordt voorgesteld om de cursor ernaartoe te brengen … door de kracht van het denken.
"Als we ons een bepaalde beweging voorstellen, verschijnt er een overeenkomstig elektrisch signaal in de hersenen", legt de professor uit. "Als je dit signaal opvangt en het ontsleutelt met een computer, kun je het benodigde commando naar een extern apparaat sturen en het dus besturen."
Een soortgelijk algoritme werd in de praktijk gebruikt door een van de pioniers op het gebied van neurocybernetica, professor John Donahue van Brown University (VS). Bij twee patiënten - een 58-jarige vrouw die meer dan 15 jaar geleden verlamd was, en een 66-jarige man die volledig geïmmobiliseerd was na een beroerte - hadden neurochips geïmplanteerd in de motorische cortex. Signalen van de hersenen gingen naar een computer, verwerkt en verzonden naar een manipulator - een robot in de vorm van een hand.
De patiënten moesten zich voorstellen dat ze de kunsthand in de goede richting bewogen. De vrouw trainde 4 dagen en was daardoor in staat om zelfstandig met haar robothand een thermoskan koffie te brengen. De man slaagde erin de prothese sneller onder de knie te krijgen: hij kon al snel de manipulator besturen met de kracht van het denken, zodat de cybervingers de schuimbal vastgrepen en kneepten.
"We zijn bijna teruggekeerd naar de verlamde, het vermogen om routinematige handelingen uit te voeren die miljarden mensen in hun dagelijks leven uitvoeren, zonder na te denken over hoe het werkt," zei Dr. Donahue in een interview. Wetenschappers werken nu aan een kunstarm met snellere en flexibelere bediening.
PROTHESE KAN "VOELEN"
"Cyberprotheses ontwikkelen zich over de hele wereld voor mensen van wie de armen of benen zijn geamputeerd", vervolgt Alexander Frolov. Een van de meest opvallende voorbeelden is de Zuid-Afrikaanse hardloper Oscar Pistorius. Met prothesen in plaats van beide benen won hij vele Paralympische Spelen en deed hij zelfs met succes mee aan gezonde atleten.
Bovendien was het Pistorius jarenlang verboden om deel te nemen aan gewone races onder het voorwendsel dat unieke prothesen voordelen bieden ten opzichte van menselijke benen. Maar toen werd het verbod opgeheven (nu wordt Pistorius beschuldigd van de moord op zijn vriendin, een fotomodel, hij wordt berecht).
Vorig jaar kwam de beroemde "cyborgman" Nigel Ekland naar Rusland. Op een persconferentie liet hij verslaggevers zien hoe vakkundig hij een bionische prothese manipuleert door een geamputeerde rechterarm van de elleboog te vervangen. Nigel bedient zichzelf volledig thuis: kookt, rijdt auto, typt op een computer.
'Ik hoef me alleen maar in te beelden dat ik een bal knijp. Een signaal van de hersenen komt de stompspier binnen, die samentrekt en een impuls doorgeeft aan de prothesemotor. Dan buigen de cyberpicks en kan ik iets pakken”, legt Ekland uit.
Nu betreden wetenschappers de volgende fase: het creëren van een systeem dat niet alleen signalen van de hersenen naar een extern apparaat stuurt, maar ook in de tegenovergestelde richting. Dat wil zeggen dat de hersenen via een computer de eigenschappen kunnen herkennen van objecten die de prothese aanraakt. In feite zal iemand zijn kunstmatige hand leren “voelen”!
"Om dit te doen, is het nodig om het systeem uit te rusten met receptoren die veranderingen in de configuratie van een object oppikken, tactiele signalen ontvangen - dit alles zal een gevoel van gevoel naar de hersenen overbrengen", schetst Aleksandr Frolov een adembenemend beeld.
Als gevolg hiervan zal het beheer van prothesen zo dicht mogelijk bij de volledige werking van menselijke handen en voeten liggen. Zeer gevoelige robots kunnen worden gebruikt voor de meest complexe operaties in de geneeskunde, onderzoek en ontwikkeling en andere gebieden van ons leven.
BRAIN + COMPUTER VOOR HERSTEL NA EEN SLAG
Het aantal patiënten met hersenbloedingen groeit zowel in ons land als wereldwijd. Een van de ernstigste gevolgen van een beroerte is verlamming, die optreedt als gevolg van schade aan het motorische gebied van de hersenen. In deze gevallen kan cybernetische geneeskunde helpen bij revalidatie. Dit is het project waar het team van professor Frolov momenteel aan werkt onder auspiciën van het ministerie van Volksgezondheid met cofinanciering van de Russische Stichting voor Basisonderzoek (RFBR).
"Het is bewezen dat wanneer iemand zich de bewegingen van zijn armen of benen voorstelt, dezelfde delen van de hersenen worden geactiveerd als bij echte bewegingen", zegt Alexander Alekseevich. Tijdens de training worden patiënten op encefalografische kappen gezet die hersensignalen lezen, en de lichaamsdelen die moeten worden "geroerd", worden in een exoskelet geplaatst - een apparaat dat is aangesloten op een computer en de vorm van het lichaam herhaalt.
De persoon wordt gevraagd zich voor te stellen, bijvoorbeeld, de arm los te maken - omdat na een beroerte de handen vaak worden samengedrukt en ze niet alleen kunnen worden uitgestrekt (dit wordt spasticiteit genoemd). Via een computer wordt een signaal van de hersenen verzonden naar het exoskelet dat op de hand wordt gedragen, en het apparaat maakt de hand los. "Het belang van deze procedure is dat wanneer een denkbeeldige beweging samenvalt met de werkelijkheid, zelfs als deze wordt bereikt met behulp van een extern apparaat, er unieke plastische veranderingen plaatsvinden in de hersenen - processen die de motorische functie herstellen", legt professor Frolov uit.
Tot nu toe is dit een experimentele technologie waarbij 20 patiënten betrokken zijn. Aangenomen wordt dat klinische studies naar de nieuwe revalidatiemethode nog drie jaar zullen doorgaan. Als hun effectiviteit bij de meeste patiënten wordt bevestigd, kan cybernetische technologie worden geïntroduceerd in de officiële Russische normen voor revalidatie bij een beroerte.
