Asiaan liittyvä sisältö
- Tämä bioninen puku voi olla proteesin tulevaisuus
Houstonin yliopiston insinööri Jose Contreras-Vidal tekee futuristista, tieteellisestä tuntemattomampaa fiktiivistä tutkimusta. Hän on kehittänyt ”aivo-kone-rajapinnan” tulkitsemaan aivosignaaleja ja muuttamaan ne liikkeiksi. Tällä käyttöliittymällä hän on luonut bionisen käden ja tietokoneen avatarin, joita käyttäjän mieli hallitsee.
Mutta hänen työnsä keskipiste on ajatuksen ohjaama eksoskeletti, joka auttaa halvaantuneita ihmisiä kävelemään. Viimeisten vuosien ajan Contreras-Vidal on työskennellyt Uudessa-Seelannissa toimivan REX Bionicsin kehittämän REX alakehon eksoskeleton kanssa. Exoskeleton on tarkoitus ohjata ohjaussauvalla. Mutta Contreras-Vidal ja hänen tiiminsä ovat jälkikäteen asentaneet version käytettäväksi aivojen ja koneen rajapinnan kanssa. Eksoskeleton käyttäjä käyttää elektrodin korkkia, päänahassa anturit, jotka lukevat aivojen sähköistä aktiivisuutta. Contreras-Vidalin ja hänen tiiminsä kehittämä algoritmi “tulkitsee” aivotiedot ja muuntaa ne eksoskeletin liikkeeksi. Toisin sanoen käyttäjän mielestä ”siirry, vasen polvi” ja algoritmi muuttaa sen käytöksi. Tämä voi luoda suhteellisen nopeita liikkeitä, koska jopa loukkaantumattomissa ihmisissä tiedon kulkeminen aivoista vartaloon vie sekunnin sekunnin ajan.
"Aina kun suunnittelemme liikettä, tiedot ovat olemassa, ennen kuin näemme liikkeen tosiasiallisesti", Contreras-Vidal sanoo.
Useat tutkijat ovat vuosien varrella auttaneet halvaantuneita ihmisiä liikkumaan aivoihinsa istutettujen elektrodien avulla. Contreras-Vidalin patenttisuojausjärjestelmä on erilainen, koska se ei ole invasiivinen - käyttäjät ottavat elektrodin kannen päälle ja pois päältä haluamallaan tavalla. Tämä on erityisen hyödyllistä potilaille, jotka tarvitsevat eksoskeleton vain väliaikaisesti, kuten aivohalvauksen uhreille, jotka saattavat käyttää eksoskeletonia kävelykyvyn palauttamiseen ja sitten oppia kävelemään ilman apua. (Brasilian johtama joukkue kehitti noninvasiivisen aivojen ohjaaman eksoskeleton, jotta paraplegikot voisivat aloittaa vuoden 2014 maailmancupin; puku ei kuitenkaan sallinut käyttäjän kävellä ilman apua).
Ajatuksen ohjaama eksoskeletti on seurausta vuosien työstä aivojen kielen dekoodaamisessa. Houstonin yliopistossa Contreras-Vidal johtaa ei-invasiivisten aivojen ja koneiden rajapintojen laboratoriota, jossa työskentelee insinöörien, neurotieteilijöiden, lääkäreiden, tietokoneasiantuntijoiden ja jopa taiteilijoiden ryhmä. Ennen Houstonia hän ohjasi hermorakennuksen ja älykkään proteesin laboratoriota Marylandin yliopistossa, jossa hän kehitti aivojen ohjaamia proteesit amputeille. Contreras-Vidal sanoo, että ajatusten kääntämiseen liikkeessä käytettyjä algoritmeja kehitetään jatkuvasti, mitä hän kuvaa "luovana prosessina".
Tällä hetkellä hänen laboratorionsa työskentelee useissa projekteissa aivo-kone-rajapinnan avulla. Yhdessä projektissa tarkastellaan neuromotoristen kehitystä lapsilla, jotka käyttävät elektrodin korkkia; ryhmä toivoo, että prosessin parempi ymmärtäminen voi lopulta auttaa lapsia, joilla on neurologisia kehityshäiriöitä, kuten autismi. Toinen pyrkii ymmärtämään, mitä tapahtuu aivoissa, kun ihmiset kokevat taidetta sovittamalla museon kävijät elektrodisuojuksella katsellessaan taidetta.
Aivojen ohjaama eksoskeletoni on parhaillaan kokeilla. Sitä on jo käytetty useissa tosielämän skenaarioissa; brittiläinen neliriplegiolainen mies käveli äskettäin exoskeletonilla Italiassa pidetyssä konferenssissa.
Contreras-Vidal ja monet hänen opiskelijoistaan esittelevät eksoskeleton Smithsonianin tulevalla innovaatiofestivaaleilla. Festivaali, Smithsonian Institution ja Yhdysvaltain patentti- ja tavaramerkkiviraston yhteistyö, järjestetään 26. ja 27. syyskuuta Yhdysvaltain historian kansallismuseossa.
"Olemme erittäin innoissamme menemästä Smithsonianille, koska mielestäni tutkijoiden on puhuttava yleisölle, etenkin lapsille", Contreras-Vidal sanoo. "Heidän on oltava alttiina tämän tyyppiselle tekniikalle nähdäkseen, että kyseessä on todella luominen ja innovointi."
Contreras-Vidal ja hänen tiiminsä antavat vierailijoille mahdollisuuden nähdä omat aivoaallonsa näytöllä lahjoittamalla elektrodisuojuksia, koska robottimäinen eksoskeletti ei ole tarpeeksi vaikuttava lapsille ja muille festivaalinviejille. Contreras-Vidal kuvaa virittämistä ihmisen aivoaaltoihin "neurosymphonyn kuuntelemiseen".
"Haluan nähdä aivot sinfoniana, jossa kaikki tärkeimmät alueet ovat osa ryhmää ja jokainen ryhmän pelaaja on vastuussa käyttäytymisensä jostakin näkökulmasta", hän sanoo. "Tämän musiikin soittamiseen heidän on koordinoitava."
Tanssija Becky Valls esiintyy Contreras-Vidal-elektrodin korkilla (Houstonin yliopisto) Taiteen ja tieteen päällekkäisyys on tärkeä osa Contreras-Vidalin työtä. Aikaisemmin hän on johtanut taiteilijoita seuraamaan aivojensa luovia prosesseja. Viime aikoina hän on työskennellyt tanssijoiden kanssa. Hänen tanssisi aivoissa -projektissa hän varustettiin tanssijoilla elektrodisuojilla ja näytti tuloksena olevat aivoaallot näytöllä heidän esiintyessään. Hän uskoo, että viime kädessä tällainen liikkumisen hermoperustan selvittäminen voi johtaa uudenlaiseen ymmärrykseen Parkinsonin ja muista aivosairauksista.
Innovaatiofestivaalilla vierailijoita hoidetaan sellaisessa tanssiesityksessä.
"Tutkijat voivat oppia paljon taiteesta ja päinvastoin", Contreras-Vidal sanoo. "Toivon, että tämä vangitsee ihmisten, etenkin lasten, mielikuvituksen."
Innovaatiofestivaali pidetään Yhdysvaltain historian kansallisessa museossa 26. – 27. Syyskuuta kello 10–17. Smithsonian Institutionin ja Yhdysvaltain patentti- ja tavaramerkkiviraston järjestämässä tapahtumassa esitellään esimerkkejä riippumattomien kehittämästä amerikkalaisesta kekseliäisyydestä. keksijät, akateemiset laitokset, yritykset ja valtion virastot.
