Aivo-kone-rajapinnat olivat kerran tieteiskirjallisuutta. Mutta tekniikka, joka mahdollistaa suoran viestinnän ihmisen tai eläimen aivojen ja ulkoisen laitteen tai toisen aivojen välillä, on kulkenut pitkän matkan viimeisen vuosikymmenen aikana.
Tutkijat ovat kehittäneet käyttöliittymiä, joiden avulla halvaantuneet ihmiset voivat kirjoittaa kirjaimia näytölle, antaa yhden henkilön liikuttaa toisen kättä ajatuksillaan ja jopa antaa kahden rotan mahdollisuuden vaihtaa ajatuksia - tässä tapauksessa tietämystä kuinka ratkaista tietty tehtävä - kun ne sijaitsevat laboratorioissa tuhansien mailien päässä toisistaan.
Nyt Duke Universityn Miguel Nicolelisin johtama ryhmä (rotta-ajatuskaupan taustalla oleva tiedemies muiden aivokoneiden rajapintojen joukossa) on luonut uuden asennuksen, jonka avulla apinat voivat hallita kahta virtuaalista aseta yksinkertaisesti ajattelemalla oikeiden aseidensa siirtämistä. . He toivovat, että tekniikka, joka paljastettiin tänään Science Translational Medicine -julkaisussa, voisi joskus johtaa samanlaisiin rajapintoihin, jotka sallivat halvaantuneiden ihmisten liikuttaa robottivarret ja -jalat.
Aikaisemmin Nicolelis-ryhmä ja muut olivat luoneet rajapintoja, jotka antoivat apinoilla ja ihmisillä liikkua yhdellä kädellä samalla tavalla, mutta tämä on ensimmäinen tekniikka, jonka avulla eläin voi liikuttaa useita raajoja samanaikaisesti. "Kaksitoimiset liikkeet päivittäisessä toiminnassamme - näppäimistöltä kirjoittamisesta tölkin avaamiseen - ovat kriittisen tärkeitä", Nicolelis sanoi lehdistötiedotteessa. "Tulevissa ihmisten liikkuvuuden palauttamiseen tähtäävissä aivo-kone-rajapinnoissa on oltava useita raajoja, jotta hyötyvät suuresti vakavasti halvaantuneista potilaista."
Kuten ryhmän aikaisemmat rajapinnat, uusi tekniikka nojaa muiden toimintojen ohella erittäin ohuisiin elektrodeihin, jotka upotetaan kirurgisesti apinoiden aivojen aivokuoreen, aivojen alueelle, joka ohjaa vapaaehtoisia liikkeitä. Mutta toisin kuin monissa muissa aivo-kone-rajapinnoissa, joissa käytetään elektrodeja, jotka seuraavat aivojen toimintaa vain kourallisessa neuronissa, Nicolelis-ryhmä kirjasi aktiivisuutta lähes 500 aivosolussa, jotka jakautuivat aivokuorealueille kahdessa reesusapinassa, jotka olivat koehenkilöitä Tämä tutkimus.
Sitten, muutaman viikon kuluessa, he asettivat apinat toistuvasti näytön eteen, missä he näkivät virtuaaliset aseet ensimmäisen henkilön näkökulmasta. Aluksi he hallitsivat kumpaakin käsivarret joystickillä ja suorittivat tehtävän, jossa heidän piti siirtää käsiä peittämään liikkuvat muodot palkinnon (mehu maku) saamiseksi.
Kuten näin tapahtui, elektrodit rekisteröivät apinoiden aivojen toiminnan, joka korreloi eri käsivarsiliikkeiden kanssa, ja algoritmit analysoivat sitä määrittääkseen, mitkä neuronien aktivoinnin erityiset kuviot yhdistettiin minkä tyyppisiin käsivarren liikkeisiin - vasemmalle tai oikealle ja eteenpäin tai taaksepäin .
Lopulta kun algoritmi pystyi tarkasti ennustamaan apinan suunnitteleman käsivarren liikkeen aivojen kuvioiden perusteella, asetusta muutettiin siten, että ohjaussauvat eivät enää hallinneet virtuaalisia käsivarsia - apinoiden ajatukset, elektrodien tallentamat, olivat sen sijaan hallinnassa. Apinoiden näkökulmasta mikään ei ollut muuttunut, koska ohjaussauvat asetettiin silti niiden eteen, ja ohjaus perustui aivojen kuvioihin (varsinkin kuvittelemalla omia aseitaan liikkuviksi), joita he tuottivat joka tapauksessa.
Kahden viikon kuluessa molemmat apinat kuitenkin ymmärsivät, että heidän ei tarvinnut liikuttaa käsiään ja manipuloida ohjaussauvoja virtuaalisten aseiden siirtämiseksi - heidän oli vain ajateltava tekemistä niin. Ajan myötä he saivat entistä paremmin hallitsemaan virtuaalisia aseita tämän kone-aivo-käyttöliittymän kautta ja tekivät sen lopulta yhtä tehokkaasti kuin ohjaussauvoja liikuttaessa.
Tulevaisuuden edistyminen tämän tyyppisissä käyttöliittymissä voi olla erittäin arvokas ihmisille, jotka ovat menettäneet omien raajojensa hallinnan halvauksen tai muiden syiden takia. Kun huipputekniset bioniset raajat kehittyvät edelleen, tämäntyyppiset rajapinnat voisivat lopulta olla tapana käyttää niitä päivittäin. Esimerkiksi selkäydinvamman saanut henkilö voisi oppia kuinka tehokkaasti kuvitella kahden käsivarren liikuttamista niin, että algoritmi voisi tulkita hänen aivojensa rakenteita kahden robottivarren siirtämiseksi halutulla tavalla.
Mutta aivo-kone-rajapinnat voisivat joskus palvella myös paljon laajempaa väestöä: älypuhelimien, tietokoneiden ja muun kuluttajateknologian käyttäjiä. Yritykset ovat jo kehittäneet kuulokkeet, jotka seuraavat aivoaaltosi siten, että voit liikuttaa hahmoa videopelissä pelkästään ajattelemalla sitä, käytännössä aivoitasi ohjaussauvana. Lopulta jotkut insinöörit kuvittelevat, että aivo-kone-rajapinnat voisivat antaa meille mahdollisuuden manipuloida tabletteja ja hallita puettavaa tekniikkaa, kuten Google Glassia, sanomatta sanaa tai koskematta näyttöä.
