Forskare testar redan unika enheter som öppnar enorma perspektiv för människor.
- Cybermedicin är introduktionen av olika enheter i människokroppen som hjälper till att korrigera fysiska funktionsnedsättningar, för att bekämpa allvarliga sjukdomar och deras konsekvenser, med ett ord, för att förlänga ett normalt, fullt liv så mycket som möjligt, - förklarar chefen för laboratoriet vid Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Biological Sciences, Professor Alexander Frolov.
Den ledande forskaren är engagerad i studien av hjärnans struktur på nivån av neuroner, utvecklingen av hjärn-dator-gränssnitt och deras användning för rehabilitering av patienter efter skador och sjukdomar. Som en del av den vetenskapliga föreläsningen - 2045, som äger rum i Moskva, berättade experten om de senaste framstegen inom cybermedicin i Ryssland och andra länder, samt om de spännande utsikterna som öppnas inför mänskligheten.
SE MED HJÄRNAN
"Njurproteser används redan i stor utsträckning runt om i världen: enheter som ersätter dessa organ kan fungera i människokroppen i upp till 40 år" påminner forskaren. - Från 2 till 7 år kan ett konstgjort hjärta stödja människors liv. Lung- och leverproteser utvecklas aktivt. Framgångarna här är dock inte så imponerande: huvudandningsorganet "lever" inte mer än 6 månader, och levern fungerar bara 4 dagar. Men det här är bara början.
Samtidigt lyckades cybermedicin göra något som spottar fantasin och tycks fortfarande för många vara science fiction: protetik i det mest komplexa systemet av visuella organ.
Som ni vet blir människor ofta blinda på grund av retinalcells död - detta är ögonskalet som uppfattar bilden och omvandlar den till nervimpulser. De överförs till hjärnan, dekrypteras där, och vi får de vanliga visuella bilderna av föremål - vi ser dem. För dem som berövades en sådan möjlighet på grund av skada eller sjukdom har den amerikanska forskaren och ögonläkaren William Dobelle från New York skapat en unik enhet.
Kampanjvideo:
"En person sätter på glasögon där en liten TV-kamera är placerad, och den optiska signalen från den går till en elektrochip som är implanterad i hjärnans visuella cortex på baksidan av huvudet", förklarar Alexander Frolov. - Chipet består av elektroder, när de är upphetsade finns det ljusblixtar - fosfener (du kan föreställa dig dem om du trycker lätt på ett stängt öga). Således omvandlas den visuella bilden som kommer från TV-kameran till en viss uppsättning ljusblinkar. Först verkar de kaotiska och oordning för en person, men med träning och användning i vardagen börjar hjärnan känna igen och vänja sig vid det faktum att varje objekt motsvarar ett eller annat blixtmönster.
"Cirka 20 operationer utfördes, de lyckades, en av patienterna kunde till och med köra bil", säger professor Frolov. År 2004 dog Dr. Dobelle, som grundade sitt institut i New York, men hans kollegor i USA och andra länder fortsätter att forska så att blinda människor kan få mer fullständiga bilder av världen omkring dem.
HUR TÄNKER POWER KONTROLLERAR EN ROBOT
I Alexander Frolovs laboratorium genomfördes ett experiment: ett encefalografiskt nät läggs på en persons huvud som läser de elektriska signalerna i hjärnan och överför den till en dator för igenkänning. Motivet sitter framför skärmen, målet ställs in på monitorn och det föreslås att markören kommer till den … med tankens kraft.
"När vi föreställer oss en viss rörelse dyker en motsvarande elektrisk signal upp i hjärnan", förklarar professorn. "Om du fångar upp den här signalen och dekrypterar den med en dator kan du skicka det kommando som krävs till någon extern enhet och därmed styra den."
En liknande algoritm användes i praktiken av en av pionjärerna inom neurocybernetics, professor John Donahue från Brown University (USA). Två patienter - en 58-årig kvinna som var förlamad för mer än 15 år sedan och en 66-årig man som var helt immobiliserad efter en stroke - fick neurochips implanterade i motorbarken. Signaler från hjärnan gick till en dator, bearbetades och överfördes till en manipulator - en robot i form av en hand.
Patienterna var tvungna att föreställa sig att de flyttade den konstgjorda handen i rätt riktning. Kvinnan tränade i fyra dagar och kunde som ett resultat självständigt ta med sin robothand och ta med sig en termos kaffe. Mannen lyckades behärska protesen snabbare: han kunde snabbt kontrollera manipulatorn med tankekraften så att cyberfingrarna grep och pressade skumkulan.
"Vi är nära att återvända till den förlamade förmågan att utföra rutinmässiga handlingar som miljarder människor utför i deras vardag, utan att tänka på hur det fungerar", säger Dr. Donahue i en intervju. Forskare arbetar nu för att skapa en konstgjord arm med snabbare och mer flexibel kontroll.
Protes kan "känna sig"
"Cyberproteser utvecklas över hela världen för dem vars armar eller ben är amputerade", fortsätter Alexander Frolov. Ett av de mest slående exemplen är den sydafrikanska löparen Oscar Pistorius. Med proteser i stället för båda benen vann han många paralympiska spel och tävlade till och med framgångsrikt med friska idrottare.
Dessutom var Pistorius under flera år förbjudet att delta i vanliga tävlingar under påskådning att unika proteser ger fördelar framför mänskliga ben. Men sedan upphävdes förbudet (nu anklagas Pistorius för mordet på sin flickvän, en fotomodell, han prövas).
Förra året kom den berömda "cyborgmannen" Nigel Ekland till Ryssland. Vid en presskonferens visade han journalister hur skickligt hanterar en bionisk protes och ersätter en amputerad höger arm från armbågen. Nigel serverar sig helt hemma: lagar mat, kör bil, skriver på en dator.
”Allt jag behöver göra är att föreställa mig, säg, att jag klämmer ihop en boll. En signal från hjärnan kommer in i stubbmuskeln, som dras samman och överför en impuls till protesmotorn. Då böjer cybervalen och jag kan ta något, förklarar Ekland.
Nu går forskare in i nästa steg: att skapa ett system som överför signaler inte bara från hjärnan till en extern enhet utan också i motsatt riktning. Det vill säga genom en dator kommer hjärnan att känna igen egenskaperna hos föremål som protesen berör. I själva verket kommer en person att lära sig att”känna” sin konstgjorda hand!
"För att göra detta kommer det att bli nödvändigt att utrusta systemet med receptorer som kommer att fånga upp förändringar i ett objekts konfiguration, ta emot taktila signaler - allt detta gör det möjligt att överföra en känsla av känsla till hjärnan," Aleksandr Frolov ritar en hisnande bild.
Som ett resultat kommer kontrollen av proteser att vara så nära den mänskliga händer och fötternas fulla verkan som möjligt. Mycket känsliga robotar kan användas för de mest komplexa operationerna inom medicin, forskning och utveckling och andra områden i vårt liv.
BRAIN + DATOR FÖR ÅTERVINNING EFTER STROKE
Antalet patienter med hjärnblödningar ökar både i vårt land och över hela världen. En av de allvarligaste konsekvenserna av en stroke är förlamning, som uppstår på grund av skador på hjärnans motorområde. I dessa fall kan cybernetisk medicin hjälpa till med rehabilitering. Detta är projektet som professor Frolovs team för närvarande arbetar med under hälsovårdsministeriets ledning med samfinansiering från Ryska stiftelsen för grundforskning (RFBR).
"Det har bevisats att när en person föreställer sig armarna eller benens rörelser, aktiveras samma delar av hjärnan som i verkliga rörelser", säger Alexander Alekseevich. Under träningen sätts patienter på encefalografiska kepsar som läser hjärnsignaler och de delar av kroppen som behöver "röras om" sätts in i ett exoskelett - en anordning ansluten till en dator och upprepar kroppens form.
Personen ombeds att föreställa sig, säg, rensa ur armen - för efter ett slag komprimeras händerna ofta och det är omöjligt att böja dem på egen hand (detta kallas spasticitet). Genom en dator överförs en signal från hjärnan till exoskelettet som bärs på handen och enheten rensar ur handen. "Vikten av denna procedur är att när en imaginär rörelse sammanfaller med verkligheten - även om den uppnås med hjälp av en extern enhet, sker unika plastförändringar i hjärnan - processer som återställer motorisk funktion", förklarar professor Frolov.
Hittills är detta en experimentell teknik som involverar 20 patienter. Det antas att kliniska studier av den nya rehabiliteringsmetoden kommer att pågå i ytterligare tre år. Om deras effektivitet bekräftas hos de flesta patienter kan cybernetisk teknik införas i de officiella ryska standarderna för strokerehabilitering.
