Zinātnieki jau testē unikālas ierīces, kas cilvēkiem paver milzīgas perspektīvas.
- Kibermedicīna ir dažādu ierīču ieviešana cilvēka ķermenī, kas palīdz koriģēt fiziskos traucējumus, cīnīties ar nopietnām slimībām un to sekām, vārdu sakot, pēc iespējas pagarināt normālu, pilnvērtīgu dzīvi, - skaidro Krievijas Zinātņu akadēmijas Augstākās nervu darbības un neirofizioloģijas institūta laboratorijas vadītājs, bioloģijas zinātņu doktors, Profesors Aleksandrs Frolovs.
Vadošais zinātnieks nodarbojas ar smadzeņu struktūras izpēti neironu līmenī, smadzeņu un datoru saskarņu izstrādi un to izmantošanu pacientu rehabilitācijai pēc traumām un slimībām. Zinātniskās lekcijas - 2045, kas notiek Maskavā, ietvaros eksperts runāja par jaunākajiem sasniegumiem kibermedicīnas jomā Krievijā un citās valstīs, kā arī par aizraujošajām perspektīvām, kas paveras cilvēces priekšā.
REDZĒT AR SMADZENĒM
"Nieru protezēšana jau tiek plaši izmantota visā pasaulē: ierīces, kas aizstāj šos orgānus, cilvēka ķermenī var darboties līdz pat 40 gadiem," atgādina zinātnieks. - No 2 līdz 7 gadiem mākslīgā sirds spēj atbalstīt cilvēka dzīvi. Aktīvi tiek attīstītas plaušu un aknu protēzes. Tomēr panākumi šeit nav tik iespaidīgi: galvenais elpošanas orgāns "dzīvo" ne ilgāk kā 6 mēnešus, un aknas darbojas tikai 4 dienas. Bet tas ir tikai sākums.
Tajā pašā laikā kibermedicīnai izdevās paveikt kaut ko tādu, kas kavē iztēli un daudziem joprojām šķiet zinātniska fantastika: vissarežģītākās redzes orgānu sistēmas protezēšana.
Kā jūs zināt, tīklenes šūnu nāves dēļ cilvēki bieži kļūst akli - tas ir acs apvalks, kas uztver attēlu un pārveido to par nervu impulsiem. Tie tiek pārnesti uz smadzenēm, tur atšifrēti, un mēs iegūstam parastos priekšmetu vizuālos attēlus - mēs tos redzam. Tiem, kuri zaudējuši šādu iespēju traumu vai slimību dēļ, amerikāņu zinātnieks un oftalmologs Viljams Dobels no Ņujorkas ir izveidojis unikālu ierīci.
Reklāmas video:
"Cilvēks uzliek brilles, kurās ievietota maza televīzijas kamera, un no tās iegūtais optiskais signāls nonāk elektrokrosā, kas implantēts galvas aizmugurē esošajā smadzeņu redzes garozā," skaidro Aleksandrs Frolovs. - mikroshēma sastāv no elektrodiem, kad tie ir satraukti, rodas gaismas uzplaiksnījumi - fosfēni (tos varat iedomāties, ja viegli nospiežat aizvērtas acs). Tādējādi vizuālais attēls, kas nāk no TV kameras, tiek pārveidots par noteiktu gaismas zibspuldžu komplektu. Sākumā tie cilvēkam šķiet haotiski un nekārtīgi, taču, trenējoties un lietojot ikdienā, smadzenes sāk atpazīt un pierast pie tā, ka katrs objekts atbilst vienam vai otram zibspuldžu modelim.
"Tika veiktas apmēram 20 operācijas, tās bija veiksmīgas, viens no pacientiem pat varēja vadīt automašīnu," saka profesors Frolovs. 2004. gadā nomira doktors Dobels, kurš nodibināja savu institūtu Ņujorkā, bet viņa kolēģi Amerikas Savienotajās Valstīs un citās valstīs turpina pētījumus, lai neredzīgie cilvēki iegūtu pilnīgākus priekšstatus par apkārtējo pasauli.
KĀ DOMĀ JUMS VADA ROBOTU
Aleksandra Frolova laboratorijā tika veikts eksperiments: uz cilvēka galvas tiek uzlikta encefalogrāfijas sieta, kas nolasa smadzeņu elektriskos signālus un pārraida tos datorā atpazīšanai. Objekts tiek sēdināts ekrāna priekšā, mērķis ir iestatīts uz monitora, un tiek ieteikts novest kursoru pie tā … ar domu spēku.
"Kad mēs iedomājamies noteiktu kustību, smadzenēs parādās atbilstošs elektriskais signāls," skaidro profesors. "Ja jūs uztverat šo signālu un atšifrējat to ar datoru, varat nosūtīt nepieciešamo komandu uz kādu ārēju ierīci un tādējādi to kontrolēt."
Līdzīgu algoritmu praksē izmantoja viens no neirokibernētikas pionieriem profesors Džons Donahjū no Brauna universitātes (ASV). Diviem pacientiem - 58 gadus vecai sievietei, kura pirms vairāk nekā 15 gadiem bija paralizēta, un 66 gadus vecam vīrietim, kurš pēc insulta bija pilnībā imobilizēts, neirokipsi tika implantēti motora garozā. Signāli no smadzenēm nonāca datorā, apstrādāti un pārsūtīti uz manipulatoru - robotu rokas formā.
Pacientiem vajadzēja iedomāties, ka viņi kustina mākslīgo roku pareizajā virzienā. Sieviete trenējās 4 dienas un rezultātā varēja patstāvīgi paņemt ar robotu roku un atnest sev termosu ar kafiju. Vīrietim izdevās ātrāk apgūt protēzi: viņš drīz vien spēja kontrolēt manipulatoru ar domu spēku tā, ka kiberpirksti satvēra un saspieda putuplasta bumbu.
"Mēs esam tuvu tam, lai atgrieztos pie paralizētās spējas veikt ikdienas darbības, kuras miljardiem cilvēku veic ikdienas dzīvē, nedomājot par to, kā tas darbojas," intervijā sacīja doktors Donahjū. Tagad zinātnieki strādā, lai izveidotu mākslīgu roku ar ātrāku un elastīgāku vadību.
PROTĒZE VAR "SAJŪT"
"Kiberprotezēšana visā pasaulē attīstās tiem, kuru rokas vai kājas ir amputētas," turpina Aleksandrs Frolovs. Viens no spilgtākajiem piemēriem ir Dienvidāfrikas skrējējs Oskars Pistorius. Ar protēzēm abu kāju vietā viņš uzvarēja daudzās paralimpiskajās spēlēs un pat veiksmīgi sacentās ar veseliem sportistiem.
Turklāt vairākus gadus Pistoriusam bija aizliegts piedalīties parastās sacīkstēs, aizbildinoties ar to, ka unikālas protēzes sniedz priekšrocības salīdzinājumā ar cilvēka kājām. Bet tad aizliegums tika atcelts (tagad Pistorius tiek apsūdzēts par savas draudzenes, fotomodeles, slepkavību, viņš tiek tiesāts).
Pagājušajā gadā Krievijā ieradās slavenais "kiborga vīrs" Naidžels Eklands. Preses konferencē viņš reportieriem parādīja, cik prasmīgi viņš manipulē ar bionisko protēzi, nomainot amputēto labo roku no elkoņa. Naidžels sevi pilnībā apkalpo mājās: pavāra, brauc ar mašīnu, raksta datorā.
Man atliek tikai iedomāties, teiksim, ka es saspiežu bumbu. Smadzeņu signāls nonāk celma muskuļos, kas saraujas un pārraida impulsu uz protēzes motoru. Tad kiberpiksi izliecas, un es varu kaut ko paķert,”skaidro Ekland.
Tagad zinātnieki nonāk nākamajā posmā: izveido sistēmu, kas pārraida signālus ne tikai no smadzenēm uz ārēju ierīci, bet arī pretējā virzienā. Tas ir, caur datoru smadzenes varēs atpazīt objektu īpašības, kurām pieskaras protēze. Patiesībā cilvēks iemācīsies “sajust” savu mākslīgo roku!
"Lai to izdarītu, būs nepieciešams aprīkot sistēmu ar receptoriem, kas uzņems izmaiņas objekta konfigurācijā, saņems taktilus signālus - tas viss ļaus pārnest sajūtu sajūtu smadzenēs," Aleksandrs Frolovs uzzīmē elpu aizraujošu ainu.
Tā rezultātā protēžu vadība būs pēc iespējas tuvāka cilvēka roku un kāju pilnvērtīgai darbībai. Ļoti jutīgus robotus var izmantot vissarežģītākajām operācijām medicīnā, pētniecībā un attīstībā, kā arī citās mūsu dzīves jomās.
BRAIN + DATORS ATJAUNOŠANAI PĒC STROKES
Pacientu ar smadzeņu asiņošanu skaits pieaug gan mūsu valstī, gan visā pasaulē. Viena no smagākajām insulta sekām ir paralīze, kas rodas smadzeņu kustības zonas bojājumu dēļ. Šajos gadījumos kibernētiskā medicīna var palīdzēt rehabilitācijā. Šis ir projekts, pie kura Veselības ministrijas paspārnē pašlaik strādā profesora Frolova komanda ar Krievijas Fundamentālo pētījumu fonda (RFBR) līdzfinansējumu.
"Ir pierādīts, ka tad, kad cilvēks iedomājas savu roku vai kāju kustības, tiek aktivizētas tās pašas smadzeņu daļas kā reālajās kustībās," saka Aleksandrs Aleksejevičs. Apmācības laikā pacientiem tiek uzlikti encefalogrāfiski vāciņi, kas nolasa smadzeņu signālus, un ķermeņa daļas, kuras "jāmaisa", ievieto eksoskeletonā - ierīcē, kas savienota ar datoru un atkārto ķermeņa formu.
Cilvēkam tiek lūgts iedomāties, teiksim, atraisot roku - jo pēc insulta rokas bieži tiek saspiestas, un tās nav iespējams patstāvīgi atraisīt (to sauc par spastiskumu). Caur datoru signāls no smadzenēm tiek pārraidīts uz rokas nēsātajam skeletam, un ierīce atvieno roku. "Šīs procedūras nozīme ir tāda, ka tad, kad iedomāta kustība sakrīt ar realitāti, pat ja tā tiek panākta ar ārējas ierīces palīdzību, smadzenēs notiek unikālas plastiskas izmaiņas - procesi, kas atjauno motora darbību," skaidro profesors Frolovs.
Līdz šim šī ir eksperimentāla tehnoloģija, kurā iesaistīti 20 pacienti. Tiek pieņemts, ka jaunās rehabilitācijas metodes klīniskie pētījumi turpināsies vēl trīs gadus. Ja to efektivitāte tiek apstiprināta lielākajai daļai pacientu, kibernētiskās tehnoloģijas var ieviest Krievijas oficiālajos insulta rehabilitācijas standartos.