Érintés művégtagokkal

Nem újdonság, hogy megfelelő agy-gép interfészek segítségével már majmok és emberek is képesek puszta gondolatokkal művégtagokat irányítani. Mégis, egy mesterséges végtagot vagy egy hasonló eszközt használó ember ideális esetben nem csak mozgatni szeretné tudni a berendezést, hanem valamilyen módon azt is érezni, amit megérint vele.

A Miguel Nicolelis laboratóriumából (Duke University Medical Center) származó tanulmány egy lépéssel közelebb került a megoldáshoz. Nicolelis csapatának október 6-án, a Nature hasábjain közzétett jelentése szerint a majmok is meg tudják tanulni annak a virtuális valóság kéznek a kezelését, amely képes a tapintásról is visszajelzéseket küldeni.

Nicolelis szerint az agy-gép interfészek csak akkor lesznek klinikailag hasznosak, ha kétirányú jelzésrendszerrel működnek, ami érzékelési visszajelzéseket küld a berendezésből és motorikus parancsokat a felhasználótól. „Nem elég csak a mozgást biztosítani,” mondta. „Érezni kell azt is, amit megtapintunk.”

Az első kísérletben a majmok egy virtuális „avatart” irányítottak egy számítógép képernyőjén (az avatar karját és a kezét), és arra voltak ösztönözve, hogy az avatarral tárgyakat ragadjanak meg. A virtuális tárgyakon textúra volt, amely a majmok agyába ültetett mikrohullámú tömbök segítségével közvetített stimulációt. A tömböket az agykéreg azon felső részében helyezték el, ahol a tapintás érzékelése történik. A majmok megtanulták, hogy az avatar kezét – a stimuláció frekvenciájának közvetítése alapján – a megfelelő textúrájú tárgy fölé kell tartani ahhoz, hogy jutalomfalatot kapjanak.

Egy másik kísérletben a majmok ugyanezt a tapintásérzékelést kapták meg, de csak a gondolataikkal irányították a virtuális kezet, az agykéregnek a motoros funkciókat szolgáló részében elhelyezett, mikro kábelkötegek közvetítésével. Bár ebben a feladatban már kevésbé volt pontos a teljesítményük, de az idő folyamán itt is javuló tendenciát mutattak.

Nicolelis szerint az „agy-gép-agy interfész” megfelelő használata bemutatja, hogy az érzékelés és az arra való válasz folyamata kombinálható. „Gyakorlatilag motorikus szándékokat és tapintási üzeneteket dekódolunk szimultán módon,” magyarázta. „Ilyet előttünk még sosem csináltak.” Bár a majmokat érő stimulációk virtuálisak, tette hozzá Nicolelis, kiderült, hogy megtanulják a tapintási információkkal megfelelően összekapcsolni.

A következő lépés a tapintás érzékelését igazi művégtagokba építeni, olyan nyomásérzékelőkkel, amelyek hasonló tapintási visszajelzéseket küldenek a valós tárgyakról. Nicolelis és csoportja reméli, hogy hamarosan elkészül az a szimulátor, amellyel már embereken is tudnak teszteket végezni, hogy végül valóban tapintásérzetet is biztosító művégtagokat lehessen gyártani a csökkent mozgásképességű személyek számára.

Nitish Thakor, a Johns Hopkins Egyetem orvosbiológiai mérnöke szerint az érzékelési információk hozzáadása az agy-gép-interfészekhez „abszolút a következő logikus lépés”. Thakor megjegyezte, hogy a kísérlet nem csak az érintés megvalósíthatóságát demonstrálja, hanem azt is, hogy a majmok meg tudják tanulni ezeknek az összekapcsolt jeleknek a használatát. Némi fenntartással hozzátette azt is, hogy a való világban a textúrák lényegesen komplexebbek, mint ahogy a testmozgásunk is az, „és az még jövő zenéje, hogy mindez mennyire bővíthető.”

Virtuális érzékelés: A kísérletben a két interfésszel implantált majmok – az egyik a kívánt mozgást olvassa, a másik pedig az tapintás érzékelését – megtanulták a virtuális majom karjának irányítását. (Kép: Nicolelis Lab, Duke University)

www.technologyreview.com

Püski László