Deplasarea obiectelor prin puterea gândurilor de la science-fiction la realitate

Recent s-a anunţat că un tânăr paralizat din Ohio-SUA, pe nume Ian Burkhart, și-a putut mişca degetele cu ajutorul unui cip implantat în creier. Această realizare reprezintă un important pas înainte pentru știință și medicină. De fapt, ne-am putea întreba când vom putea deschide o ușă, să pornim un fierbător de apă sau chiar să trimitem un e-mail doar gândindu-ne, pur şi simplu, la el?

Sesame, deschide-te! Credit: Vojtêch Kubašta

Cercetătorii din Ohio au folosit o tehnică denumită imagistica prin rezonanţă magnetică funcţională (fMRI) pentru a identifica modelul semnalelor electrice generate în acea parte a creierului care controlează mişcarea (cortexul motor) în momentul în care Burkhart se gândea să-şi utilizeze degetele. Sistemul dezvoltat de cercetători recunoaşte acest model al semnalelor electrice şi în momentul apariţiei lui în creier transmite comanda la nişte microcontrolere pentru a stimula mușchii brațului în vederea efectuării anumitor mișcări.

Ian Burkhart. Credit: rumedicalnews, CC BY-SA

Această realizare ar putea schimba viaţa persoanele cu dizabilități, dar tehnologia utilizată are un potențial limitat în afara corpului. Cum putem trimite comenzi de mişcare la anumite părți ale corpului care nu pot fi atinse în mod obișnuit? Noi am putea folosi această tehnică pentru a face un robot să reproducă mişcările noastre, dar aceasta ar putea fi limita ei de utilizare.

Acestea fiind spuse, există deja modalități de a controla obiectele de la distanţă cu ajutorul gândurilor. Acum trei ani, am demonstrat în cadrul Lancashire Science Festival că oamenii pot face ca mașinile dintr-un set Scalextric (joc de curse) să se deplaseze mai repede în jurul pistei doar concentrându-se intens asupra lor. Sute de oameni au putut încerca acest lucru folosind o cască Bluetooth denumită NeuroSky Mindwave care era conectată doar la un laptop și la un microcontroler simplu.

Controlul unui joc de curse auto cu ajutorul gândurilor. Credit: Stephen Sigurnjak

Tehnologia prin care telekinezia din filmele SF sau din cărțile de benzi desenate a devenit realitate este electroencefalografia sau EEG. Aceasta monitorizează activitatea electrică a creierului cu ajutorul unor electrozi plasaţi pe scalp. Datele obţinute sunt apoi prelucrate pentru a identifica frecvențele de bază din aceste impulsuri electrice care sunt asociate cu un anumit tip de activitate cerebrală. De exemplu, banda de frecvență alfa este asociată cu o stare de relaxare şi calm specifică momentelor în care ţinem ochii închişi, în timp ce frecvența beta este asociată cu starea normală de conștiență.

Căștile pe care le-am utilizat în demonstrația mea transmit aceste informații la un laptop care pe baza unor algoritmi speciali poate recunoaşte când apar semnalele electrice corespunzătoare anumitor activităţi cerebrale. În momentul detecţiei acestor semnale, microcontrolerul modifică tensiunea de alimentare a lui Scalextric. Este o artă să poţi face sistemul să funcţioneze corect: uneori oamenii au constatat că mașinile se deplasează mai repede decât se aşteptau, deoarece ei credeau că nu s-au concentrat suficient de mult asupra lor. Oamenii sunt diferiţi şi în consecinţă rezultatele obţinute diferă de la o persoană la alta.

În prezent există jucării care utilizează aceeași tehnologie. Un exemplu este Star Wars Force Trainer în care tehnologia EEG le permite utilizatorilor să ridice o minge de ping-pong doar cu ajutorul gândurilor.

Există, de asemenea, aplicații potențiale serioase. De exemplu, pentru a încerca să facă programele de calculator mai ușor de utilizat, cercetătorii au studiat diferite electroencefalograme pentru a determina intensitatea efortului cognitiv depus de utilizatori atunci când folosesc anumite programe.

Toate acestea reprezintă progrese promițătoare, dar noi urmărim mai mult să determinăm activitatea „globală” a creierului şi mai puţin gândurile cuiva. De exemplu, cercetătorii au construit un scaun cu rotile electric a cărui deplasare era controlată cu ajutorul EEG, dar au constatat că pot apare probleme în funcţionarea acestuia. Utilizatorul era predispus să se concentreze de la început asupra pericolului și pentru că sistemul nu putea sesiza decât un singur model de activitate cerebrală, scaunul cu rotile se deplasa în mod continuu, iar persoana respectivă chiar era în pericol. Pentru a evita această problemă, cercetătorii au adăugat un sistem de control secundar cu ajutorul căruia utilizatorul putea activa sau dezactiva deplasarea scaunului rulant.

Creierul este un organ foarte complex având multe zone responsabile pentru diferite tipuri de activitate cerebrală. Este o provocare majoră să putem citi „gândurile” din datele EEG. Tehnologia actuală se bazează pe amplasarea a numeroşi electrozi pe scalp și măsurarea activităţii cerebrale în diferite zone ale creierului în același timp. Pentru că anumite zone ale creierului coordonează diferite acțiuni, se pot utiliza algoritmi pentru a detecta dacă o persoană se gândește, să zicem, să deplaseze brațul stâng sau braţul drept. Astfel putem controla mai exact mişcarea unui scaun cu rotile pe baza activităţii cerebrale. Deşi această aplicaţie s-ar apropia mai mult de un sistem de control pe baza gândurilor, aceasta ar fi destul de universală și ea trebuie adaptată la o anumită persoană, deoarece tiparele exacte ale activității cerebrale variază de la un om la altul.

Poate că în viitor vom înţelege mai bine structura și funcţionarea creierului. Cu ajutorul unor electrozi mai sensibili și cu ajutorul unor calculatoare mai performante s-ar putea perfecţiona în continuare această interfață creier-computer pentru a avea un sistem mai precis care să se poate adapta la variațiile activităţii cerebrele de la un individ la altul.

Chiar dacă în prezent este posibil să pornim un fierbător de apă prin intermediul gândurilor noastre și utilizând tehnologia EEG, nu putem să trimitem o serie de comenzi diferite către mai multe obiecte atașate la un singur sistem de control pe baza gândurilor. În ceea ce privește trimiterea de email-uri, se pare că în viitorul apropiat vom utiliza în continuare tastatura în acest scop.

Traducere şi adaptare după How the power to control objects with our minds stopped being science fiction