W Stanach Zjednoczonych prowadzone są badania nad możliwością wykorzystania odczytu fal mózgowych w kontaktach człowieka z komputerem.

"To było niesamowite, gdy zobaczyłem, że ramię robota się poruszyło. Ruch ten wywołała przecież myśl małpy, która fizycznie znajdowała się 1000 km dalej" - mówi Mandayam Srinivasan, dyrektor Laboratorium Dotyku (Laboratory for Human and Machine Haptics) na uniwersytecie MIT. Ośrodek ten, wspólnie z Duke University i New York Health Science Center, jest zaangażowany w projekt przetwarzania aktywności kory mózgowej w polecenia czytelne dla urządzeń sterowanych mikroprocesorami.

Odczytano fale mózgowe, które pojawiały się w konkretnej charakterystycznej postaci, gdy małpa chciała nacisnąć fizyczną dźwignię robota. Zapis ten, w postaci danych opisujących trójwymiarową trajektorię ruchu, został przekazany w postaci elektronicznej przez Internet do ośrodka znajdującego się w innym stanie USA.

Przez dwa lata małpy były tresowane tak, by powtarzały te same czynności manualne. Pozwoliło to na dokładne przestudiowanie zewnętrznych, mierzalnych objawów pracy ich mózgów. Poprzez magazynowanie danych o średniej ważonej wartości impulsów każdej z 96 elektrod podłączonych do głowy małpy zespołowi z MIT udało się wyodrębnić pewne wzorce typowe dla wykonywania podstawowych czynności. Schematy te wreszcie pozwoliły na stwierdzenie samej intencji (zamiaru) wykonania danego ruchu. Stopniowo poprawiając ustawienie wag udało się w miarę dokładnie przewidywać, w jaki sposób i z jaką prędkością małpa zamierza poruszyć ręką. Okazało się, że ruch wymaga zaangażowania obszarów praktycznie całego mózgu.

Ten projekt badawczy prowadzo- ny wspólnie przez grupę naukowców z dotychczas dość odległych dziedzin - neurobiologii i informatyki - otwiera ogromne potencjalne możliwości konstruowania zupełnie nowych interfejsów w komunikacji człowieka z maszyną. Celem jest opracowanie rozwiązań, które pozwoliłyby sterować urządzeniami jedynie za pomocą umysłu. Wymaga skonstruowania czułych sensorów, które prawidłowo odczytają zapis fal mózgowych. Tymi urządzeniami mogą być również implanty, pomocne osobom upośledzonym.

Myśli w elektrodzie

Eksperymenty prowadzono również na innych zwierzętach - szczurach - którym wszczepiono do mózgów elektrody cieńsze od ludzkiego włosa. Naukowcom udało się stwierdzić, że grupa testowanych szczurów była w stanie wykorzystać "neuronową siłę" całej swojej populacji do sterowania robotem, który dostarczał im wodę. Najpierw szczury musiały naciskać odpowiednią dźwignię, która uruchamiała sterownik robota z wodą. Potem stopniowo stało się to niepotrzebne, dostrojono bowiem odpowiednio urządzenia przechwytujące fale emitowane przez pracę szczurzych mózgów. Szczury już nie musiały niczego naciskać, wystarczyło bowiem, że pomyślały o piciu i naciskaniu dźwigni!

Percepcja i dokładność odczytu fal mózgowych, do których są dzisiaj zdolne komputery, są bardzo ograniczone. Przypomina to raczej rozumienie przez psa dźwięków - słów wypowiadanych przez człowieka. Pies może przyswoić kilkadziesiąt (maksymalnie ponad 100) rozkazów i rozumieć tyleż słów, ale oczywiście nie zrozumie ludzkiej konwersacji.

Na podobnej zasadzie urządzenie może rozpoznać określone charakterystyki emisji fal mózgowych. Inna analogia odnosi się do automatycznego rozpoznawania mowy przez komputer. Także jest to możliwe w przypadku ograniczonego zasobu słów, a co ważniejsze - przynosi lepsze efekty w dostrojeniu "odbiornika" pod kątem konkretnego rozmówcy.

Komputer przedłużeniem człowieka

"Tutaj pojawia się największa kontrowersja - prowokacyjne pytanie o to, czy mózg jest w stanie przyjąć obce, zewnętrzne urządzenia jako elementy ciała, równorzędne innym jego częściom" - mówi Miguel Nicolelis z Duke University. W świetle dotychczas przeprowadzonych badań odpowiedź jest twierdząca. Reprezentacja ciała w umyśle jest bowiem dynamiczna, a ogromne możliwości adaptacyjne mózgu (np. zmiana przeznaczeń poszczególnych obszarów) pozwalają przypuszczać, że w procesie nauki mózg byłby w stanie zaakceptować zewnętrzne urządzenie jako fragment ciała. Ta nauka wymaga sprzężenia zwrotnego. Mózg nie tylko kontroluje urządzenie, lecz również praca urządzenia jest w jakiś sposób postrzegana przez mózg (za pomocą któregoś ze zmysłów). Gdy człowiek czy zwierzę będzie się uczył obsługi urządzenia, to mózg sam powinien przeznaczyć zasób szarych komórek na wyobrażenie tego urządzenia.

Dlatego obecnie zespoły z MIT i Duke University zamierzają testować możliwości dostarczania informacji zwrotnej - zarówno w postaci czysto wizualnej, jak i wykorzystania doznań fizycznych. Planowane jest również stworzenie dwóch dedykowanych neuroukładów (neurochips). Jeden do zbierania, filtrowania i digitalizacji z ok. 1000 neuronów ruchowych z kory mózgowej. Drugi układ integrowałby dane pochodzące z wielu układów pierwszego rodzaju, przesyłając je ostatecznie do mikroprocesora. Ten zaś z kolei potrafiłby je przekształcić w trajektorie ruchu robota.

Telekineza - a więc zdolność do poruszania przedmiotów na odległość bez używania jakichkolwiek pomocy fizycznych, o której do tej pory na poważnie myśleli jedynie twórcy literatury science fiction - może być bliższa praktycznej realizacji niż się to nam do tej pory zdawało. Tuż za następnym zakrętem nowego bezprzewodowego świata ...