Az agy-számítógép interfész technológia kiköltözik a laborból, és bekerül az életünkbe

Az agyunk és a számítógépek összekapcsolása olyan víziókat idéz elő, hogy vagy a Mátrixba csatlakozunk, vagy az Avatar Pandora erdein keresztül futunk. Az elme és a gép összekapcsolásáról azóta spekulálnak, hogy elkezdtük megérteni az idegrendszer bonyolultságát – és azt, hogy hogyan tudjuk integrálni a számítástechnikával. Ezt láthatjuk a korai sci-fi trópusokon, mivel a testetlen agy számos gépet irányít, hogy végrehajtsa valamilyen entitás rosszindulatú ajánlatát.  

A Brain-Computer Interface (BCI) már jó ideje létezik. Jacques Vidal, az UCLA emeritus professzora, aki az 1970-es években tanulmányozta ezeket a rendszereket, megalkotta a BCI kifejezést. Az alapfeltevés az, hogy az emberi agy egy CPU, amely az érzékszervi információkat dolgozza fel, és elektromos jeleket küld ki parancsként. Rövid logikai ugrás volt azt feltételezni, hogy a számítógépek programozhatók úgy, hogy értelmezzék ezeket a jeleket, és ugyanazon a nyelven küldjék ki saját jeleiket. Ennek a közös nyelvnek a létrehozásával elméletileg az agy és a gép beszélni tud egymással. 

Mozgatni… érzéssel 

A BCI számos alkalmazása az idegi rehabilitáció területén található. A tudósok régóta tudják, hogy bizonyos funkciók az agy bizonyos területein lokalizálódnak, és az „agytérkép” ezen ismeretével serkenthetjük ezeket a területeket a megfelelő funkcióik ellátására. Például elektródák beültetésével a motoros kéregbe a hiányzó végtagokkal rendelkező embereket meg lehet tanítani a protézisek mozgatására vagy manipulálására úgy, hogy „gondolnak” a karjuk mozgatására. Hasonlóképpen, elektródákat lehet elhelyezni a sérült gerincvelő mentén, hogy jeleket küldjenek a bénult végtagok mozgatásához. Ezt a technológiát vizuális protézisekhez is használják, bizonyos személyek látásának pótlására vagy helyreállítására. 

A neuroprotézisek esetében nem az a cél, hogy az elveszett motoros funkciót utánozzák. Például amikor felveszünk egy tojást, az agyunk megmondja, milyen erősnek kell lennie a fogásunknak, így nem törjük össze. Sharlene Flesher a Pittsburghi Egyetem csapatának tagja, amely ezt a funkciót integrálja protézisterveikbe. Azáltal, hogy az agynak azt a területét is megcélozza, amely „érzi” vagy érzékeli a tapintási stimulációt (a szomatoszenzoros kéreg), Flesher csapata azt reméli, hogy újra létrehoz egy olyan visszacsatolási mechanizmus látszatát, amely lehetővé teszi számunkra az érintés és a nyomás modulálását – ami elengedhetetlen a a kéz finomabb motoros mozgásai. 

Fiesher szerint „a felső végtag funkcióinak teljes helyreállítása annyit tesz, hogy a kezünket a környezettel való interakcióra használjuk, és képesek vagyunk érezni, mit érintenek meg ezek a kezek”, és ahhoz, hogy valóban manipulálhassunk tárgyakkal, tudni, hogy mely ujjak érintkeznek egymással, mekkora erőt fejt ki az egyes ujjak, majd használja ezt az információt a következő mozdulat megtételéhez. 

A tényleges feszültségek, amelyeken az agy impulzusokat küld és fogad, nagyon alacsonyak – körülbelül 100 millivolt (mV). Ezeknek a jeleknek a megszerzése és felerősítése a BCI-kutatás óriási akadozási pontja volt. Az elektródák agyba vagy gerincvelőbe történő közvetlen beültetésének hagyományos módja magában hordozza a sebészeti beavatkozások elkerülhetetlen kockázatát, például vérzést vagy fertőzést. Másrészt a nem invazív „neurális kosarak”, mint például az elektroencefalogramokban (EEG) használtak, megnehezítik a jelek vételét és továbbítását a „zaj” miatt. A csontos koponya szétszórhatja a jeleket, a külső környezet pedig zavarhatja a felvételt. Ezenkívül a számítógéphez való csatlakozás bonyolult vezetékezést igényel, amely korlátozza a mobilitást, így a legtöbb BCI-beállítás jelenleg a laboratóriumi beállítások határain belül van. 

Flesher elismeri, hogy ezek a korlátok a klinikai alkalmazásokat egy meghatározott populációra korlátozták, akik hozzáférhetnek ezekhez a fejlesztésekhez. Úgy véli, hogy több kutató bevonása különböző területekről ösztönözheti a fejlődést, és talán innovatív megoldásokat kínálhat ezekre az akadályokra. 

„Az általunk végzett munkának másokat is izgatottá kell tennie ennek a technológiának a felfedezésére… a különböző területeken ugyanazon cél érdekében dolgozó szakértők sokkal gyorsabb utat jelentenek a betegek számára a legjobb megoldások eléréséhez.” 

Valójában a kutatók és a tervezők mélyebben kutatják a BCI-t, nemcsak azért, hogy leküzdjék ezeket a korlátokat, hanem hogy új alkalmazásokat fejlesszenek ki, amelyek nagyobb közérdeklődést váltottak ki. 

Ki a laborból, és be a játékba 

A bostoni székhelyű Neurable a Michigani Egyetem hallgatói indulása óta a növekvő BCI-terület egyik leglátványosabb szereplőjévé vált azáltal, hogy a BCI-technológia más megközelítését vizsgálta. Ahelyett, hogy saját hardvert építettek volna, a Neurable saját szoftvert fejlesztett ki, amely algoritmusokat használ az agyból érkező jelek elemzésére és feldolgozására.  

„A Neurable-nál újra megértettük az agyhullámok működését” – magyarázza Dr. Ramses Alcaide vezérigazgató és alapító. „Mostantól megkaphatjuk ezeket a jeleket a szabványos EEG-beállításokból, és kombinálhatjuk ezt a tanulási algoritmusainkkal, hogy átvághassuk a zajt, hogy megtaláljuk a megfelelő jeleket, nagy sebességgel és pontossággal.” 

Egy másik benne rejlő előny az Alcaide szerint, hogy szoftverfejlesztő készletük (SDK) platform agnosztikus, ami azt jelenti, hogy bármilyen kompatibilis szoftverre vagy eszközre alkalmazható. Ez a „kutatólabor” formától való elszakadás a vállalat tudatos üzleti döntése, hogy megnyissa a lehetőségeket a BCI technológia alkalmazására, hol és hogyan alkalmazható. 

„Történelmileg a BCI-ket a laborban helyeztük el, és olyan terméket készítünk, amelyből mindenki profitálhat, mivel SDK-jaink bármilyen minőségben használhatók, akár orvosi, akár nem.” 

Ez a potenciális feloldás vonzóvá teszi a BCI technológiát számos alkalmazásban. Veszélyes foglalkozásokban, mint például a bűnüldözés vagy a tűzoltás, a valós forgatókönyvek szimulálása a szükséges veszély nélkül felbecsülhetetlen értékű lehet a képzési folyamatban. 

A potenciális kereskedelmi alkalmazás a játék területén szintén sok izgalmat kelt. A játékrajongók már arról álmodoznak, hogy teljesen elmerüljenek egy virtuális világban, ahol az érzékszervi környezet a lehető legközelebb áll a valósághoz. Kézi vezérlő nélkül a játékosok „gondolhatnak” parancsok végrehajtására egy virtuális környezetben. A legmagával ragadóbb játékélmény megteremtéséért folyó verseny sok vállalatot késztetett arra, hogy megvizsgálja a BCI kereskedelmi lehetőségeit. A Neurable a kereskedelmi BCI technológiában látja a jövőt, és erőforrásokat fordít erre a fejlődési útra. 

„Szeretnénk, ha technológiánkat a lehető legtöbb szoftver- és hardveralkalmazásba ágyaznák be” – mondja Alcaide. „Mottónk valódi jelentése, ha lehetővé tesszük, hogy az emberek kölcsönhatásba lépjenek a világgal, pusztán agyi tevékenységükkel, ez a korlátok nélküli világ.”