σχετικό περιεχόμενο
- Αυτή η Bionic Suit μπορεί να είναι το μέλλον της προσθετικής
Ο μηχανικός του Πανεπιστημίου του Χιούστον Jose Contreras-Vidal κάνει κάποια φουτουριστική, ξένη έρευνα από την επιστήμη-φαντασία. Έχει αναπτύξει μια «διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής» για να ερμηνεύσει τα σήματα του εγκεφάλου και να τα μετατρέψει σε κίνηση. Με αυτό το interface, δημιούργησε ένα bionic hand και ένα avatar υπολογιστή που ελέγχονται από το μυαλό του χρήστη.
Αλλά το κεντρικό κομμάτι της δουλειάς του είναι ένας εξωσκελετός ελεγχόμενος από τη σκέψη για να βοηθήσει τους παραλυμένους ανθρώπους να περπατήσουν. Για τα τελευταία χρόνια, ο Contreras-Vidal συνεργάζεται με το εξωσκελετό του κάτω σώματος REX, που αναπτύχθηκε από τη REX Bionics με έδρα τη Νέα Ζηλανδία. Ο εξωσκληρωτής γίνεται με ελεγχόμενο χειριστήριο. Όμως ο Contreras-Vidal και η ομάδα του έχουν μετασκευάσει μια έκδοση που θα χρησιμοποιηθεί με τη διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής. Ο χρήστης του εξωσκελετού φέρει ένα κάλυμμα ηλεκτροδίου, με αισθητήρες στο κρανίο που διαβάζουν την ηλεκτρική δραστηριότητα στον εγκέφαλο. Ένας αλγόριθμος που αναπτύχθηκε από τον Contreras-Vidal και την ομάδα του "ερμηνεύει" τις πληροφορίες του εγκεφάλου και την μεταφράζει σε κίνηση του εξωσκληρυντικού. Με άλλα λόγια, ο χρήστης σκέφτεται "κίνηση, αριστερό γόνατο", και ο αλγόριθμος το μετατρέπει σε δράση. Αυτό μπορεί να δημιουργήσει σχετικά γρήγορες κινήσεις, καθώς ακόμη και σε μη τραυματισμένους ανθρώπους χρειάζεται ένα δευτερόλεπτο δευτερόλεπτο για να ταξιδέψουν πληροφορίες από τον εγκέφαλο στο σώμα.
«Κάθε φορά που σχεδιάζουμε ένα κίνημα, οι πληροφορίες είναι εκεί πριν δούμε το κίνημα», λέει ο Contreras-Vidal.
Ένας αριθμός ερευνητών με την πάροδο των χρόνων έχουν βοηθήσει παραλυμένους ανθρώπους να κινούνται χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια που εμφυτεύονται στον εγκέφαλό τους. Το σύστημα που εκκρεμεί ενώπιον του Contreras-Vidal είναι διαφορετικό, διότι δεν είναι επιθετικό - οι χρήστες παραλαμβάνουν και απενεργοποιούν το πώμα ηλεκτροδίων κατά βούληση. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στην περίπτωση ασθενών που θα χρειαστούν μόνο προσωρινά το εξωσκληρωμένο, όπως τα θύματα του εγκεφαλικού επεισοδίου που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το εξωσκληρωτικό για να ανακτήσουν την ικανότητα περπατήματος, στη συνέχεια να μάθουν να περπατούν χωρίς βοήθεια. (Μια ομάδα υπό την ηγεσία της Βραζιλίας ανέπτυξε ένα μη επεμβατικό εγκεφαλικό εξωσκελετό για να επιτρέψει στους παραπληγικούς να ξεκινήσουν το Παγκόσμιο Κύπελλο του 2014. Το κοστούμι, ωστόσο, δεν επέτρεψε στο χρήστη να περπατήσει χωρίς βοήθεια).
Ο εξωσκελετός που ελέγχεται από την σκέψη είναι αποτέλεσμα χρόνων εργασίας για την αποκωδικοποίηση της γλώσσας του εγκεφάλου. Στο Πανεπιστήμιο του Χιούστον ο Contreras-Vidal διευθύνει το εργαστήριο για μη επεμβατικά συστήματα διασύνδεσης εγκεφάλου-μηχανής, το οποίο απασχολεί ομάδα μηχανικών, νευροεπιστήμονες, γιατρούς, εμπειρογνώμονες υπολογιστών και ακόμη και καλλιτέχνες. Πριν από το Χιούστον, διευθύνει το Εργαστήριο Νευρωνικής Μηχανικής και Έξυπνης Προσθετικής στο Πανεπιστήμιο του Maryland, όπου εργάστηκε για την ανάπτυξη εγκεφαλικών προσθετικών για τους ακρωτηριασμένους. Οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται για να μεταφράσουν τις σκέψεις σε κίνηση συνεχώς βελτιώνονται, λέει ο Contreras-Vidal, σε αυτό που περιγράφει ως "δημιουργική διαδικασία".
Αυτή τη στιγμή, το εργαστήριό του εργάζεται σε πολλά έργα χρησιμοποιώντας τη διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής. Ένα έργο εξετάζει τη νευροκινητική ανάπτυξη στα παιδιά χρησιμοποιώντας το καπάκι του ηλεκτροδίου. η ομάδα ελπίζει ότι η καλύτερη κατανόηση αυτής της διαδικασίας μπορεί τελικά να βοηθήσει τα παιδιά με νευρολογικές αναπτυξιακές διαταραχές, όπως ο αυτισμός. Ένας άλλος επιδιώκει να καταλάβει τι συμβαίνει στον εγκέφαλο όταν οι άνθρωποι βιώνουν την τέχνη, προσαρμόζοντας τους μουσουλμάνους με ένα καπάκι ηλεκτροδίων καθώς κοιτάζουν μια εγκατάσταση τέχνης.
Ο εγκεφαλικά ελεγχόμενος εξωσκληρωτής βρίσκεται σήμερα σε δοκιμές. Έχει ήδη χρησιμοποιηθεί σε πολλά σενάρια πραγματικής ζωής. ένας βρετανός τετράπλευρος άνθρωπος περπάτησε πρόσφατα χρησιμοποιώντας το εξωσκελετό σε συνέδριο στην Ιταλία.
Contreras-Vidal και αρκετοί από τους μαθητές του θα επιδείξουν τον εξωσκληρωμένο στο επερχόμενο Φεστιβάλ Καινοτομίας του Smithsonian. Το Φεστιβάλ, μια συνεργασία μεταξύ του Smithsonian Institution και του Γραφείου Διπλωμάτων Ευρεσιτεχνίας και Εμπορικών Σημάτων των ΗΠΑ, πραγματοποιείται στις 26 και 27 Σεπτεμβρίου στο Εθνικό Μουσείο Αμερικανικής Ιστορίας.
"Είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι που πηγαίνουμε στο Smithsonian, επειδή πιστεύω ότι οι επιστήμονες πρέπει να μιλάνε με το κοινό, ιδιαίτερα με τα παιδιά", λέει ο Contreras-Vidal. "Πρέπει να είναι εκτεθειμένοι σε αυτό το είδος τεχνολογίας για να δούμε ότι πρόκειται πραγματικά για τη δημιουργία και την καινοτομία".
Σαν το εξωσκελετό που μοιάζει με ρομπότ δεν είναι αρκετά εντυπωσιακό για τα παιδιά και τους άλλους θεατές, ο Contreras-Vidal και η ομάδα του θα επιτρέψουν στους επισκέπτες να δουν τα δικά τους εγκεφαλικά κύματα σε μια οθόνη φορώντας ηλεκτρόδια. Ο Contreras-Vidal περιγράφει τον συντονισμό των εγκεφαλικών κυμάτων ενός ατόμου ως "ακούγοντας τη νευροσυμφονία".
"Μου αρέσει να βλέπω τον εγκέφαλο ως συμφωνία, όπου όλοι οι κύριοι τομείς είναι μέρος του συνόλου και κάθε παίκτης σε αυτό το σύνολο είναι υπεύθυνος για κάποια πτυχή της συμπεριφοράς τους", λέει. "Για να παίξουν αυτή τη μουσική πρέπει να συντονιστούν."
Ο χορευτής Becky Valls εκτελεί το φορτισμένο κάλυμμα του ηλεκτροδίου Contreras-Vidal (University of Houston) Η επικάλυψη της τέχνης και της επιστήμης είναι ένα σημαντικό μέρος του έργου του Contreras-Vidal. Στο παρελθόν, είναι καλωσόρισε τους καλλιτέχνες να ρίξουν μια ματιά στις δημιουργικές διαδικασίες των εγκεφάλων τους. Πιο πρόσφατα δουλεύει με χορευτές. Σε ένα έργο που ονομάζεται Brain on Dance, έχει τοποθετήσει χορευτές με καλύμματα ηλεκτροδίων και εμφανίζει τα προκύπτοντα κύματα του εγκεφάλου σε μια οθόνη κατά την εκτέλεση. Πιστεύει ότι τελικά αυτό το είδος έρευνας στη νευρική βάση της κίνησης θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα κατανόηση των νόσων του Πάρκινσον και άλλων εγκεφαλικών ασθενειών.
Στο Φεστιβάλ Καινοτομίας, οι επισκέπτες θα αντιμετωπίζονται σε μια τέτοια χορευτική παράσταση.
"Οι επιστήμονες μπορούν να μάθουν πολλά από την τέχνη και αντίστροφα", λέει ο Contreras-Vidal. «Ελπίζω ότι αυτό θα συλλάβει τη φαντασία των ανθρώπων, ιδιαίτερα των παιδιών».
Το Φεστιβάλ Καινοτομίας θα πραγματοποιηθεί στο Εθνικό Μουσείο Αμερικανικής Ιστορίας στις 26 και 27 Σεπτεμβρίου, μεταξύ 10 π.μ. και 5 μ.μ. Η εκδήλωση, που διοργανώνεται από το Ίδρυμα Smithsonian και το Γραφείο Διπλωμάτων Ευρεσιτεχνίας και Εμπορικών Σημάτων των ΗΠΑ, θα περιλαμβάνει παραδείγματα αμερικανικής εφευρετικότητας που αναπτύχθηκε από ανεξάρτητους εφευρέτες, ακαδημαϊκά ιδρύματα, εταιρείες και κυβερνητικές υπηρεσίες.
