Gli scienziati stanno già testando dispositivi unici che aprono prospettive immense per gli esseri umani.
- La cibermedicina è l'introduzione di vari dispositivi nel corpo umano che aiutano a correggere le disabilità fisiche, a combattere malattie gravi e le loro conseguenze, in una parola, a prolungare il più possibile una vita normale e piena, - spiega il capo del laboratorio dell'Istituto di attività nervosa superiore e neurofisiologia dell'Accademia russa delle scienze, dottore in scienze biologiche, Il professor Alexander Frolov.
Il principale scienziato è impegnato nello studio della struttura del cervello a livello dei neuroni, nello sviluppo di interfacce cervello-computer e nel loro utilizzo per la riabilitazione dei pazienti dopo lesioni e malattie. Nell'ambito della conferenza scientifica - 2045, che si terrà a Mosca, l'esperto ha parlato degli ultimi risultati nel campo della cibermedicina in Russia e in altri paesi, nonché delle eccitanti prospettive che si stanno aprendo all'umanità.
VEDERE CON IL CERVELLO
- In tutto il mondo, le protesi renali sono già ampiamente utilizzate: i dispositivi che sostituiscono questi organi possono funzionare nel corpo umano fino a 40 anni, - ricorda lo scienziato. - Da 2 a 7 anni, un cuore artificiale è in grado di sostenere la vita umana. Le protesi polmonari e epatiche vengono sviluppate attivamente. Tuttavia, i successi qui non sono così impressionanti: il principale organo respiratorio "vive" non più di 6 mesi e il fegato funziona solo 4 giorni. Ma questo è solo l'inizio.
Allo stesso tempo, la cibermedicina è riuscita a fare qualcosa che sconcerta l'immaginazione e sembra ancora essere fantascienza: le protesi del più complesso sistema di organi visivi.
Come sapete, le persone spesso diventano cieche a causa della morte delle cellule della retina: questo è il guscio dell'occhio che percepisce l'immagine e la converte in impulsi nervosi. Vengono trasmessi al cervello, lì decifrati e otteniamo le solite immagini visive degli oggetti: le vediamo. Per coloro che hanno perso tale opportunità a causa di lesioni o malattie, lo scienziato e oculista americano William Dobelle di New York ha creato un dispositivo unico.
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"Una persona indossa occhiali in cui è posizionata una piccola telecamera e il segnale ottico da essa va a un elettrochip impiantato nella corteccia visiva del cervello nella parte posteriore della testa", spiega Alexander Frolov. - Il chip è costituito da elettrodi, quando sono eccitati, ci sono lampi di luce - fosfeni (puoi immaginarli se premi leggermente su un occhio chiuso). Pertanto, l'immagine visiva proveniente dalla telecamera TV viene convertita in un certo insieme di lampi luminosi. All'inizio sembrano caotici e disordinati per una persona, ma con l'allenamento e l'uso nella vita di tutti i giorni, il cervello inizia a riconoscere e ad abituarsi al fatto che ogni oggetto corrisponde a uno o un altro modello di flash.
"Sono state eseguite circa 20 operazioni, hanno avuto successo, uno dei pazienti è stato persino in grado di guidare un'auto", afferma il professor Frolov. Nel 2004, il dottor Dobelle, che ha fondato il suo istituto a New York, è morto, ma i suoi colleghi negli Stati Uniti e in altri paesi continuano a fare ricerche in modo che i non vedenti possano ottenere immagini più complete del mondo che li circonda.
COME PENSIERO POWER CONTROLLA UN ROBOT
Nel laboratorio di Alexander Frolov è stato condotto un esperimento: una rete encefalografica viene posta sulla testa di una persona, che legge i segnali elettrici del cervello e li trasmette a un computer per il riconoscimento. Il soggetto è seduto di fronte allo schermo, l'obiettivo è impostato sul monitor e si suggerisce di portare il cursore su di esso … dalla forza del pensiero.
"Quando immaginiamo un certo movimento, nel cervello appare un segnale elettrico corrispondente", spiega il professore. "Se prendi questo segnale e lo decifri con un computer, puoi inviare il comando necessario a qualche dispositivo esterno e quindi controllarlo."
Un algoritmo simile è stato utilizzato in pratica da uno dei pionieri della neurocibernetica, il professor John Donahue della Brown University (USA). Due pazienti - una donna di 58 anni che è rimasta paralizzata più di 15 anni fa e un uomo di 66 anni che è stato completamente immobilizzato dopo un ictus - hanno avuto neurochip impiantati nella corteccia motoria. I segnali dal cervello sono andati a un computer, elaborati e trasmessi a un manipolatore: un robot a forma di mano.
I pazienti dovevano immaginare di muovere la mano artificiale nella giusta direzione. La donna si è allenata per 4 giorni e di conseguenza è stata in grado di prendere autonomamente con la sua mano robotica e portarsi un thermos con caffè. L'uomo è riuscito a padroneggiare la protesi più velocemente: è stato presto in grado di controllare il manipolatore con la forza del pensiero in modo che le dita informatiche afferrassero e schiacciassero la palla di schiuma.
"Siamo vicini a restituire ai paralizzati la capacità di eseguire azioni di routine che miliardi di persone compiono nella loro vita quotidiana, senza pensare a come funziona", ha detto il dottor Donahue in un'intervista. Gli scienziati stanno ora lavorando per creare un braccio artificiale con un controllo più veloce e flessibile.
LA PROTESI PU "SENTIRE"
"Le protesi informatiche si stanno sviluppando in tutto il mondo per coloro a cui sono state amputate braccia o gambe", continua Alexander Frolov. Uno degli esempi più eclatanti è il corridore sudafricano Oscar Pistorius. Con le protesi al posto di entrambe le gambe, ha vinto molti Giochi Paralimpici e ha anche gareggiato con successo con atleti sani.
Inoltre, per diversi anni, a Pistorius è stato vietato di partecipare a gare ordinarie con il pretesto che protesi uniche forniscono vantaggi rispetto alle gambe umane. Ma poi il divieto è stato revocato (ora Pistorius è accusato dell'omicidio della sua ragazza, un fotomodello, è processato).
L'anno scorso, il famoso "uomo cyborg" Nigel Ekland è venuto in Russia. In una conferenza stampa, ha mostrato ai giornalisti quanto abilmente manipola una protesi bionica, sostituendo un braccio destro amputato dal gomito. Nigel si serve pienamente a casa: cucina, guida un'auto, digita su un computer.
“Tutto quello che devo fare è immaginare, diciamo, di pizzicare una palla. Un segnale dal cervello entra nel muscolo moncone, che si contrae e trasmette un impulso al motore della protesi. Quindi i cyberpick si piegano e posso afferrare qualcosa , spiega Ekland.
Ora gli scienziati stanno entrando nella fase successiva: creare un sistema che trasmetterà segnali non solo dal cervello a un dispositivo esterno, ma anche nella direzione opposta. Cioè, attraverso il computer, il cervello sarà in grado di riconoscere le proprietà degli oggetti che la protesi tocca. In effetti, una persona imparerà a "sentire" la sua mano artificiale!
"Per fare ciò, sarà necessario dotare il sistema di recettori che rileveranno i cambiamenti nella configurazione di un oggetto, riceveranno segnali tattili - tutto ciò consentirà di trasmettere una sensazione di sentimento al cervello", Aleksandr Frolov disegna un'immagine mozzafiato.
Di conseguenza, la gestione delle protesi sarà il più vicino possibile alla piena azione delle mani e dei piedi umani. I robot altamente sensibili possono essere utilizzati per le operazioni più complesse in medicina, ricerca e sviluppo e in altre aree della nostra vita.
CERVELLO + COMPUTER PER IL RECUPERO DOPO LA CORSA
Il numero di pazienti con emorragie cerebrali è in crescita sia nel nostro paese che in tutto il mondo. Una delle conseguenze più gravi di un ictus è la paralisi, che si verifica a causa di danni all'area motoria del cervello. In questi casi, la medicina cibernetica può aiutare con la riabilitazione. Questo è il progetto su cui il team del professor Frolov sta attualmente lavorando sotto gli auspici del Ministero della Salute con il co-finanziamento della Fondazione russa per la ricerca di base (RFBR).
"È stato dimostrato che quando una persona immagina i movimenti delle braccia o delle gambe, le stesse parti del cervello vengono attivate come nei movimenti reali", afferma Alexander Alekseevich. Durante l'allenamento, ai pazienti vengono indossati cappucci encefalografici che leggono i segnali cerebrali e le parti del corpo che devono essere "agitate" vengono inserite in un esoscheletro, un dispositivo collegato a un computer che ripete il contorno del corpo.
Alla persona viene chiesto di immaginare, ad esempio, di aprire il braccio - perché dopo un ictus, le mani sono spesso compresse ed è impossibile raddrizzarle da sole (questo si chiama spasticità). Attraverso un computer, un segnale dal cervello viene trasmesso all'esoscheletro indossato sulla mano e il dispositivo apre la mano. "L'importanza di questa procedura è che quando un movimento immaginario coincide con la realtà, anche se è ottenuto con l'aiuto di un dispositivo esterno, avvengono cambiamenti plastici unici nel cervello - processi che ripristinano la funzione motoria", spiega il professor Frolov.
Finora, questa è una tecnologia sperimentale che coinvolge 20 pazienti. Si presume che gli studi clinici sul nuovo metodo di riabilitazione continueranno per altri tre anni. Se la loro efficacia è confermata nella maggior parte dei pazienti, la tecnologia cibernetica può essere introdotta negli standard russi ufficiali per la riabilitazione dell'ictus.
