Jak ulotną myślą sterować solidnymi maszynami

prof. Ryszard Tadeusiewicz

2 lipca 2014, 11:50

Dzisiejszy tekst jest trzecim dotyczącym osiągnięcia naukowego i technicznego, jakim było umożliwienie sparaliżowanemu Brazylijczykowi wykonania kopnięcia piłki inaugurującego tegoroczny mundial. W poprzednich dwóch felietonach opowiedziałem, dlaczego to było ważne, a także opisałem egzoszkielet - mechanizm zakładany na ciało sparaliżowanego człowieka, dzięki któremu mógł on poruszać się, a nawet kopnąć piłkę.

Egzoszkielet to wspaniała maszyna, ale spełni on swoje zadanie tylko wtedy, gdy będzie odpowiednio sterowany.
Na pozór wiadomo, jak to robić. Od lat budujemy zmechanizowane protezy utraconych kończyn, sterowane mikrowyłącznikami zakładanymi w różnych miejscach ciała użytkownika. Po odpowiednim treningu potrafi on sterować taką protezą całkiem sprawnie i zręcznie. Bywają też protezy odbierające sygnały z nerwów, jakie zachowały się w kikucie ręki lub nogi, do której przytwierdzono protezę - i one także działają.

Jednak sterowanie ruchami całej dolnej części ciała sparaliżowanej osoby przy pomocy takich wyłączników nie wchodzi w rachubę. Zadania są tu zbyt skomplikowane. Na sygnały nerwowe też nie ma co liczyć, bo paraliż na tym właśnie polega, że ich po prostu nie ma.

Co można zrobić?

Trzeba zastosować odbiór sygnałów sterujących bezpośrednio z mózgu.
Mózg człowieka wytwarza mnóstwo elektrycznych impulsów. Jest w nich zakodowane wszystko: to co widzimy, o czym myślimy - a także to, co chcemy zrobić.

Każdy świadomy ruch wywołany jest impulsami elektrycznymi biegnącymi z mózgu. U człowieka sparaliżowanego problem polega na tym, że te impulsy nie docierają do mięśni, bo choroba zniszczyła połączenia nerwowe. Ale w mózgu te impulsy istnieją i mogą być tam zarejestrowane przez aparaturę elektroniczną. Impulsy te trzeba właściwie odróżnić od milionów innych impulsów, które w tym samym czasie także wytwarza mózg na skutek myślenia, patrzenia, słuchania itd. To jest trudne. Ale potem sprawa jest prosta:
W mózgu pojawiają się impulsy odpowiedzialne za ruch nóg. Gdyby te impulsy dotarły do mięśni, to spowodowałyby zgięcie albo wyprostowanie nogi, jej podniesienie i wymach do przodu.

Kopnięcie piłki!

Ale nogi są sparaliżowane, sygnały do nich nie docierają, bezradny człowiek nie panuje nad nimi.
Jednak impulsy wykrywa aparatura i steruje siłownikami egzoszkieletu, który porusza kończynami człowieka, zgina i prostuje jego nogę, wymuszając jej podniesienie i wymach do przodu.

Kopnięcie piłki!

I tak to się stało na mundialu...