Robotkart mozgatott a majom agya
További Tudomány cikkek
- Fidrich Róbert: Az Európai Bizottság javaslata teljesen tudománytalan
- Elnyeli a föld a kínai nagyvárosokat
- Az őskorallok minden élőlénynél előbb világítottak az óceánok mélyén
- Meglepő dolgok derültek ki az Alzheimer-kór okairól egy új kutatásból
- A légszennyezés lelassítja a kisgyerekek agyfejlődését
Kilencszázötven kilométeres virtuális kar
Miguel A. L. Nicolelis |
"Különösen azt tudva volt elképesztő látvány, hogy a robotot a Duke Egyetemen lévő majom agyából származó jelek irányítják" - nyilatkozta Mandayam Srinivasan, a Touch Lab igazgatója. "Mintha kilencszázötven kilométeres virtuális karja lenne a majomnak." A gondolati úton irányított robotikus végtagok ötlete még a közelmúltban is sci-finek számított. Mostanában viszont egyre közeledik a valósághoz - véli a tudós.
Izommozgás nélküli irányítás
Három évvel később Nicolelis és kollégái elsőként bizonyították be, hogy a majmok kizárólag agyjeleket és vizuális visszacsatolásokat használva, tehát bárminemű izommozgás nélkül képesek mechanikus kart irányítani. Megtanulják, miként hozzák működésbe azokat, miként érintsenek, vagy fogjanak meg tárgyakat.
A neurobiológus laboratóriumában elsősorban az agyi kortexhez tartozó, valamint a kortex alatti idegsejt-populációk dinamikus interakcióit meghatározó, a tapintás-érzékelésért szintén felelős, általános számítási alapelveket vizsgálják. Új elektrofiziológiai módszereket, technikákat dolgoztak ki, és azok segítségével tanulmányozták különböző állatok (patkányok, éji majmok) ilyen jellegű aktivitását, a szenzorikus és motorikus idegsejtjeik közötti kapcsolatokat korábban nem ismert tárgyak tapintása közben.
"Új paradigmát dolgoztunk ki az agyi információfeldolgozás tanulmányozására" - nyilatkozta Nicolelis. "Az agyat, egészen a közelmúltig, úgy próbáltuk megérteni, hogy csak egy idegsejtet vizsgáltunk egyszerre. Pedig mindannyian tudjuk, hogy párhuzamos módon működik, azaz bármilyen megnyilvánulás kivitelezéséhez nagymennyiségű sejt aktivizálódását kívánja meg."
Tanulási folyamatok
A 2000-es projekt során a jeleket a bennük lévő, az állat karjának sajátságos mozgásait reprezentáló minták felismerésére fejlesztett számítógépes rendszer detektálta, majd elemezte. Mihelyst a majmok elsajátítottak egy feladatot, például a táplálék megszerzését, az elektródák rögzítették agyi aktivitásukat. A computer azonos - valósidejű és háromdimenziós - mozgássá dolgozta át, melyet a robotkar hajtott végre. A jelzéseket standard Internet-kapcsolaton keresztül juttatták el az MIT-ba.
Az idei kísérleteknél először botkormány kezelésére tanították meg a majmokat: fogják meg azt, majd pozícionálják a kurzort a céltárgy fölé. A "bevezető tananyag" sikeres feldolgozása után a kutatók bonyolítottak a kurzoron: másik helyiségben működő robotkar dinamikájával (tehetetlenség, nyomaték, stb.) egyesítették. Siker koronázta a kezdeti bonyodalmakat, a majmok elsajátították a "robotkurzor" működtetését. Következő lépésként a botkormányt vették el tőlük. Az állatok ugyanúgy tettek, mint korábban, csak ezúttal - néhány napig - puszta kézzel. Aztán hirtelen rájöttek: egyáltalán nem kell mozgatni a karjukat, mivel a robot irányításához agyuk és a vizuális visszacsatolások is elegendők. A botkormány elmozdítása, s a helyébe lépő közvetlen agyi irányítás azonnal megváltoztatta a neuronok fiziológiai jellemzőit.
A terjeszkedő agy
Klikk a képre! |
A kísérletek azt a (McLuhanig visszavezethető) gondolatot igazolják, hogy külső eszközök - mihelyst elsajátítottuk a használatukat - agyunk meghosszabbításaként funkcionálhatnak. De nemcsak agyunkról tudunk meg többet általuk, hanem a várható orvosi alkalmazások szintén szép reményekre adnak okot. Már belefogtak a homo sapiensre vonatkozó előzetes tanulmányokba. Megválaszolandó kérdés, hogy a főemlősökön megfigyeltek mennyire feleltethetők meg az emberrel.
Közeljövőben kivitelezendő célokként az elektródák élettartamának meghosszabbítását, a komponensek miniatürizálását, vezeték nélküli interfészek kidolgozását határozták meg.