Majom gondolatával vezérelt robotkar

Amerikai tudósok olyan agyimplantátumot építettek, amivel a majmok egy robotkart irányíthatnak pusztán gondolataik útján. Ez az első alkalom, hogy mentális szándékot hasznosítsanak egy mechanikus eszköz mozgatására.

A technika segítségével egy nap a gerincsérülés miatt lebénult emberek gépeket vagy szerszámokat működtethetnek gondolataikkal ugyanolyan természetességgel, mint egészséges társaik kezeik használatával. Ha tovább fejlesztik akár még arra is lehetőség nyílik, hogy az agy utasításaival, melyek nem egy géphez, hanem közvetlenül az izmokhoz futnak be, a lebénult végtagot újra mozgathassák.

Az agyimplantátum lehetővé teszi a tudósoknak vagy a katonáknak, hogy kis robotokat irányítsanak kézi vezérlés nélkül, barátságtalan környezetben vagy harci övezetekben. Az új kísérletekben a majmok, akiknek agyát egy robotkarral drótozták össze, képesek voltak gondolataikkal mozgatni a kart. Hamarosan a tudósok újabb fejlesztést eszközölnek a beültetéseken, így a gondolatátvitel már vezeték nélkül is megvalósítható lesz.

"Nagy előrelépés" - értékelte a majom kísérleteket Eberhard E. Fetz, a Washington Egyetem agytudósa. "Mindez az agy-gép interfészek sikerét látszik jövendölni."

A kísérletek, melyeket Miguel A.L. Nicolelis, a Duke Egyetem kutatója vezetett, a legfrissebb eredményei a tudományos fantasztikumba illő tanulmányoknak, melyben állatok - néhány esetben emberek - megtanulják az agy finom elektromos jeleivel az egyszerű eszközök használatát. Egészen mostanáig ezek a vívmányok lekorlátozódtak a "virtuális" tevékenységekre, mint egy kurzor mozgatása a képernyőn. Az új eredmény az első, melyben egy állat agya segítségével volt képes egy roboteszköz térben való, minden irányba történő mozgatásának elsajátítására és egy összefüggő mozgás elvégzésére, egy objektum felé nyúlni, megragadni azt és az objektum súlyától függően szabályozni a fogáserősséget.

"Ide szerettünk volna eljutni" - mondta Karen A. Moxon professzor. "Az egy dolog, hogy képesek vagyunk kommunikálni egy videó képernyővel. Azonban valamit elmozdítani a fizikai világban már igazi technikai vívmány."

A szerkezet parányi elektródákon alapul, mindegyik egy emberi hajszálnál vékonyabb vezetékre hasonlít. Nicolelis és kollégái két majommal végezték el a kísérletet, 96 ilyen kis vezetéket illesztettek egy milliméteres mélységben az egyik majom agyába, míg 320-at a másikéba. A műtét közel 10 órán át tartott, a beültetéshez eltávolított koponya darabkákat a fogorvosi töméshez hasonló anyaggal töltötték ki. A majmokat nem érte károsodás a műtét alatt, bár most vezeték kötegek lógnak ki a fejükből, melyek egy számítógéphez kapcsolhatóak, ami a robotkart irányítja.

Az ábra az agyi impulzusok útvonalát mutatja; a számítógép lefordítja a robotkar számár érthetően, az megmozdul és az eredményt a majom is látja
Ezután következett a gyakorlás, mely során a majmok először egy botkormány mozgatásával irányították a mechanikus kart, ami egy másik szobában helyezkedett el. "Megijedtek volna ha eléjük rakunk egy 50 kilós robotot" - magyarázta Nicolelis. Azonban a kar és mozgásának sematikus megjelenítése egy monitoron, nem okozott gondot. A majmok gyorsan megtanulták hogyan vegyék rá a kart a botkormány mozgatásával, hogy az elérjen és megfogjon különböző tárgyakat, és hogyan szabályozzák a fogást a botkormányon, hogy a robotkéz fogásának erejét változtassák. A monitoron nyomon követhették, ha elvétették a célt, vagy a túl kis fogási erő miatt elejtették a tárgyat. A sikert gyümölcslével jutalmazták.

Miközben a majmok gyakoroltak a számítógép figyelemmel kísérte agyuk bioelektromos tevékenységét. A számítógép kiszámította azokat a mintákat melyek az "elér" parancshoz kapcsolódtak, a többi, mint kiderült a "megfog" parancshoz kötődtek. A számítógép fokozatosan megtanulta a majmok gondolatainak "olvasását". Ezután a kutatók kikapcsolták a botkormányt, így a robotkar mozgása kizárólag a majmok agytevékenységétől függött. Először a majmok nem jöttek rá, hogy nem a botkormánnyal irányítják a robotkart, azonban nemsokára valami megdöbbentő dolog történt, mesélte Nicolelis.


Elektrodók agyba vezetésével már emberek esetében is értek el sikereket
"Egyszer csak a majom abbahagyta karja mozgatását, azonban a robotkar továbbra is mozgott" - mondta Nicolelis. Az állat innentől gondolataival irányította a gépet. "Szóhoz sem jutottunk, halálos csendben figyeltük a történéseket, a majom közel egy órán át játszott a géppel."

Eleinte az állatok teljesítménye elmaradt a botkormánnyal elérttől, azonban egy nap múltán az irányítás annyira simává vált, mintha a mechanikus kar a sajátjuk lett volna. A kutatók remélik megkapják az engedélyt az illetékes minisztériumtól, hogy jövőre emberekkel is elkezdhessék a kísérleteket. Nicolelis egy hordozható vevőt fejleszt, amivel kiküszöbölheti a külső drótokat és a helyhez kötöttséget.

A technikának azonban jelentős kihívásokkal kell szembenéznie, ha széleskörű alkalmazásokhoz szeretnék idomítani. Egy alapvető mozdulathoz, mint egy csésze megfogása vagy fogmosás, megfelel egy ilyen beültetés, de abban az esetben, ha egy gerincsérülést szenvedett zongoraművész újra Chopint szeretne játszani, akkor 500 neuron nem elég.