První bezdrátový čip pro nasazení do lidského mozku

Karel Javůrek  |  Technika

Ovládání myšlenkami sice zatím zvládáme pouze ve velmi omezeném rozsahu, vědci ale už vyrobili první bezdrátový čip do mozku.

Ve starším článku jsme psali o úspěšné implementaci čipu přímo do mozku. Tento čip je už několik let připojen přímo na konkrétní oblasti mozku postiženého pacienta, který se nemůže hýbat.

Čip z projektu Braingate měl přibližně sto elektrod a jeho připojení k počítači probíhalo pomocí kabelu. S tím ale přichází problém s opotřebením a také nutnost být neustále připojen pro jakoukoli činnost, kterou chceme ovládat pomocí myšlenky.

Systém vlastně funguje jednoduše: signály z mozku, které jsou zpočátku samozřejmě chaotické, čip detekuje a přenáší do počítače. Ten je dekóduje a reprezentuje na pohyb kurzoru na obrazovce nebo v pokročilé verzi i na trojrozměrný pohyb robotické ruky, jak je vidět na videu. Uživatel se pouze musí naučit, na co a jak má pro danou akci a pohyb myslet. Podobně jako se děti učí ovládat své končetiny, tento proces je u dospělých jedinců dlouhý a kvůli „menší tvárnosti“ složitější než u dětí.

Telepatie aneb jde to i bezdrátově

Vědci z Brownovy univerzity posunuli téma dál. Dokázali vyvinout snímací čip do mozku, který potřebné signály pro dekódování v počítači vysílá bezdrátově. Bez drátů se také nabíjí.

Snímky z testů čipu na opicích. Zdroj: Brown University
Snímky z testů čipu na opicích. Zdroj: Brown University, PDF

Tento čip se označuje zkratkou BCI (Brain Computer Interface). Byl zatím testován jen na zvířatech (prasata, opice) a po více než třinácti měsících je připraven i pro nasazení a otestování na člověku.

Podrobné informace najdete na webu IOPScience a v odborném materiálu (PDF) přímo od vědců je k dispozici i řada obrázků a fotografií.

Fotografie čipu a senzoru, který je připraven na spojení přímo s mozkem. Zdroj: Brown University
Fotografie čipu a senzoru, který je připraven na spojení přímo s mozkem. Zdroj: Brown University, PDF

V hermeticky uzavřeném titanovém obalu o délce přibližně 5 cm je vysílací anténa a snímací senzory, ale také baterie Li-ion, kterou lze bezdrátově nabíjet pomocí indukce. Zařízení funguje ve dvou módech. V jednom probíhá snímání a vysílání dat do počítače (24 Mb/s, 3,2–3,8 GHz), které lze využít například pro ovládání robotické ruky ochrnutého pacienta. Druhým režimem je nabíjení.

Výhodou je, že přímo na mozku je pouze snímací neurosenzor. Ostatní části čipu jsou mezi kůží a lebkou lebce. Nejsou tak v žádném přímém kontaktu s mozkem, který stále chrání tvrdá a silná kost.

Umístění čipu do hlavy a jeho struktura. Zdroj: Brown University
Umístění čipu do hlavy a jeho struktura. Zdroj: Brown University, PDF

Spotřeba zařízení při standardním snímacím stavu je pouze kolem 100 mW. Na jedno nabití vestavěné baterie by měl čip vydržet přibližně šest hodin práce. Například večer při spaní tak stačí baterii nabít na další den.

V materiálech a při testech na zvířatech vědci řeší problém s menším zahříváním při dvouhodinovém nabíjení, které však nebylo kritické a lze ho prozatím chladit vodou. Ostatně vodní chlazení je pro lidské tělo běžně používanou technologií už hodně dlouho.

Zařízení v lidské ruce pro lepší představu o velikosti. Zdroj: Brown University
Zařízení v lidské ruce pro lepší představu o velikosti. Zdroj: Brown University, PDF

Zatím pro ochrnuté

Zařízení má ulehčit život především kompletně ochrnutým uživatelům, kteří by s ním mohli provádět základní činnosti – ovládat kurzor na obrazovce nebo v pokročilém stádiu robotickou ruku a další prostředky.

I když se vědcům daří technologii čipu i snímání stále zlepšovat, problémem je stále nutnost dlouhého učení. Mozek v pokročilém věku není tak sensitivní jako u dětí a učení jde mnohem hůře a pomaleji. Až se ale podaří nějakým způsobem vyřešit i tento problém, bude to znamenat velký pokrok s možností rychlého nasazení u postižených pacientů.

A kdy se dočkáme telepatie, tedy bezdrátového přenosu myšlenek i u zdravých lidí? První pokusy s jednoduchým bezdrátovým snímáním signálů mozku a jejich přiřazení k ovládání tu už byly. Zatím ale neslavily větší úspěch právě kvůli dlouhému učení, nepřesnosti a zbytečné nutnosti soustředění.

Ale všichni si pamatujeme jaké to je, když se dítě soustředí na první krůčky. Je to náročné, vyčerpávající a do té doby zcela nemožná věc. Všechno se ale jde naučit a optimalizovat. Kvůli architektuře mozku to chce jen svůj čas.

Nejčtenější