На границата между човека и робота

Инфографика Увеличаване Преглед на оригинала Смаляване

В легендарната филмова трилогия "Междузвездни войни" един от главните герои получава изкуствена "роботска" ръка, след като губи китката си, отрязана от лазерен меч.

Така режисьорът Джордж Лукас представя на света медицинска визия, в която никой не вярва в началото на 80-те години на миналия век. Визия, изпреварила своето време, която вече се превръща в реалност...
Всичко започва като лична трагедия. Хю Хър е инвалид, загубил своите крака. За разлика от близо 2 милиона души в подобно положение в САЩ обаче д-р Хър възприема своето нещастие като предизвикателство. Изследовател и инженер-дизайнер в Масачузетския технологичен институт, САЩ, той създава протези, които изпробва сам върху себе си. И то с небивал успех. Еднакви ли са научнофантастичните и реалните изкуствени крайници? Донякъде. Надали и най-големият научен скептик ще се осмели да твърди, че съвременната роботика не е способна да сътвори един толкова прост механизъм като коленна става или длан. И наистина проблемите на учените не се коренят толкова в моторно-двигателната част на протезата, а в контактната област между нея и човешката тъкан. Тази гранична линия, т.е. обединяването на биологията и електрониката в едно, е известна под името бионика.
Човекът инициира електрически импулси в мозъка си, които се предават по нервната система през гръбнака към крайниците. Вариациите на биологичния слаб променлив ток (в честотата и амплитудата) предизвикват различни мускулни или нервни реакции. Колкото електрическият сигнал е по-отдалечен от гръбначния и съответно от главния мозък, толкова е по-лесен той за "разчитане". Ето защо създаването на нервни протези, които са заместители на крайници, е

Абонирайте се за Капитал

Четете неограничено и подкрепяте усилията ни да пишем по важните теми

най-постижимата задача

пред съвременната бионика. Така през 2002 г. изследователи от Чикагския рехабилитационен център, САЩ, присаждат две изкуствени ръце на Джеси Съливан. Джеси споделя, че е "способен да окосява моравата пред дома си и дори да подрязва живия плет", а пострадалата при мотоциклетна катастрофа Клаудия Мичел успява да се научи да сгъва дрехи със своята бионик ръка. С времето двамата започват още да усещат температура и допир. Според тях най-хубавото е, че след присаждането изчезва чувството за болка на мястото на загубения крайник - явление, известно в медицината като ръка фантом. Ала според ръководителя на екипа д-р Тод Куикен има още твърде много проблеми за решаване. Така например в резултат на присадената роботизирана протеза Джеси чувства с ръката си и докосване в определени зони на гърдите.
Усилията на учените обаче не свършват с разработката на механични крайници. Работещи съвместно швейцарска и германска биомедицински компании се надяват да възстановят зрението на слепи хора с увредена ретина. За целта в ретината се присажда чип, който електрически я стимулира, така че да предава импулс към очните клетки. Оттам насетне информацията се пренася по оптичния нерв към мозъка, където тя отново се възстановява до образ. Имплантираният чип безжично получава информация от очила-камера, които първоначално заснемат образа. Резултатите от клиничните изследвания показват, че участниците в тях не възстановяват напълно зрението си, но вече са способни да различават предмети и да се движат без придружител в непозната среда. "За един напълно сляп човек дори виждането на една-единствена точка е голям напредък и радост", споделя един от ръководителите на екипа - д-р Ханс Тийдке.
Изключителен успех се наблюдава при

слуховите бионик импланти



Чрез микрофон те улавят звука, който после предават към чип, съдържащ 16 или 24 електрода, които пренасят информацията до мозъка. Чрез специализиран софтуер качеството на звука може да бъде значително подобрено. И все пак през 2001 г. възприемането на музика от хора с увреден слух все още е било мечта, защото звуково-честотният обхват на устройството е твърде малък. През юни 2005 г. фирмата Advanced Bionics обаче успява да създаде софтуер, който стимулира електродите в мозъка по начин, подържащ едновременно 121 звукови канала. Така слушането на музика вече е факт, макар че възприетият звук още е доста далеч от реалния.
Във всички изброени случаи изглежда възможно учените да успеят да създадат съвсем реални заместители на повредените тъкани. Проблемът обикновено винаги е един: непознаване на пътя, по който мозъкът приема и обработва информацията, идваща отвън. Ситуацията става много по-сложна, когато е нарушена функцията на гръбначния мозък и информация трябва както да се приема, така и да се предава.
По всичко личи обаче, че и това не е нерешим проблем. През юли тази година авторитетното научно списание Nature отделя специално внимание на последните новости в развитието на биониката. Публикувани са две статии на водещи учени, които поставят въпроса за вече реалното съществуване на на "бионик човека". И двете научни студии за пръв път описват директното взаимодействие между мозък и компютър или робот - например бионик ръка.
В първата статия учени от университета "Браун", САЩ, описват как успяват да помогнат на 25-годишен мъж, чийто гръбначен мозък е прекъснат. Те имплантират мрежа от микроелектроди в двигателната част на главния мозък и ги свързват с компютърен интерфейс. Въпреки че през последните три години двигателният кортекс (кортекс се нарича външната обвивка на орган) на пациента не е функционирал, той се оказва способен да премества компютърен курсор, да отваря и чете имейли, да сменя телевизионни канали, както и да мести предмети с ръка робот! Ръководителят на екипа д-р Джон Донахю споделя, че въпреки несъмнения успех създадената бионик система реагира твърде бавно.
Именно този проблем се опитва да реши групата на д-р Кришна Шеной от Станфордския университет, САЩ. Работейки с маймуни, които не са парализирани, изследователите успяват да създадат метод, по който многократно да ускорят взаимодействието между мозък и машина. Въпреки несъмнения прогрес много проблеми остават да бъдат решени занапред. Например наличието на имплантирани в черепа жици, пораждащи риск от инфекция, както и загубата (неизвестно защо!) след време на придобития контрол над машините. И все пак учените смятат, че оставащите пречки пред бионик човека са по-скоро инженерни, отколкото принципни. Шансът парализирани хора да получат средство за контрол над заобикалящата ги действителност е голям. Шанс, който би променил живота на милиони.