Implant w mózgu lekiem. Zamiast recepty program komputerowy? To nie sci-fi, a możliwa przyszłość

Autor: Jacek Janik • Źródło: Rynek Zdrowia07 grudnia 2021 10:53

W piątek (3 grudnia) odbyła coroczna już XIX edycja konferencji Roboty Medyczne 2021 (MR 2021), której organizatorem jest Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. Prof. Zbigniewa Religi i Międzynarodowe Stowarzyszenie na rzecz Robotyki Medycznej ze wsparciem Śląskiego Uniwersytetu Medycznego. To najstarsza tego typu konferencja na świecie, która jest okazją do prezentacji tego co dzieje się w robotyce, o nowych kierunkach rozwoju tej dziedziny i okazją do spotkań ludzi konstruujących roboty medyczne i tych, którzy z nich korzystają.

Ciągle poszukiwany jest idealny interfejs w komunikacji z komputerem. Będzie nim implant w głowie? Fot. Shutterstock
  • Do tej pory sprzedano już ponad 200 robotów Luna EMG do 20 krajów świata, które pomagają w rehabilitacji kończyn górnych i dolnych osobom ze znacznymi niedowładami neurologicznym i pacjentom ortopedycznym
  • - Cały czas poszukujemy interfejsów, które będą bardziej intuicyjne, agronomiczne, które w szybszy sposób się umożliwią nam komunikację niż te wykorzystywane dzisiaj – mówił Andrzej Michnik z Instytutu Techniki i Aparatury Medycznej, wchodzącej w skład Sieci Badawczej Łukasiewicz, doktorant na wydziale Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej.
  • Dzięki wykorzystaniu sieci neuronowej, małpie, której wszczepiono implant, po pewnym czasie (pokonując kolejne etapy nauki) udało się sterować punktem na ekranie komputera za pomocą interfejsu mózgowego
  • - Może tak być w przyszłości, że po prostu będziemy się uczyć, tak jak dzisiaj się pisać na klawiaturze, obsługiwać zupełnie inne interfejsy. Być może też lekarz zamiast leku przepisze nam program by zainstalować go na wszczepionym implancie – mówi Andrzej Michnik

Od wspierania innowacyjnych habów po kierunki rozwoju robotyki

Wykład inauguracyjny wygłosił prof. Kosta Jovanović z Belgrade University („Robotic innovations in response to the COVID-19 pandemic - a pan-European perspective”) w którym podsumował osiągnięcia projektu europejskiego DiH HelthcareRobotics HERO, koordynowanego przez Univeristy Twente w Holandii.

Warto dodać, że Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Religi z Zabrza jest partnerem tego projektu opiekując się nim w naszej części Europy.

Z wykładem - „Zwyrodnienia szkieletu w procesie starzenia się i ich wpływ na patologię kręgosłupa, stawu biodrowego i kolanowego” – wystąpił prof. Józef Kozak, z niemieckiej firmy Aesculap, B Braun, który jest pionierem w zakresie wdrożenia pierwszej na świecie nawigacji stosowanej w ortopedii.

Krzysztof Cygoń, wraz z Grzegorzem Boczulą, z firmy Technomex przekazali uczestnikom konferencji tajniki powstania i stosowania egzoszkieletów i zrobotyzowanej rehabilitacji. Technomex to firma, łącząca naukę, technikę, produkcję, wdrażanie i opiekę nad pacjentami. Technomex była na pierwszym miejscu w rankingu sprzedaży i wdrożeń egzoszkieletów EksoBionic w Europie.

Z kolei dr Anna Poświata, kierownik kliniczny gliwickiej firmy Egzotech, mówiła o zrobotyzowanej rehabilitacji, która jest możliwa dzięki urządzeniu Luna. Firma Egzotech zajmuje się badaniami oraz opracowaniem innowacyjnych robotów rehabilitacyjnych i urządzeń elektrodiagnostycznych dla fizjoterapii, neurorehabilitacji i terapii zajęciowej.

Do tej pory sprzedano już ponad 200 robotów Luna EMG, które są zaawansowanym system robotycznym, pomagającym w rehabilitacji kończyn górnych i dolnych osobom ze znacznymi niedowładami neurologicznym i pacjentom ortopedycznym. Roboty pracują już w 20 krajach na całym świecie.

Robot Luna zdobył wiele nagród i wyróżnień, m.in: TOP8 Startup Worldwide od Google for Entrepreneurs i Worldwide Winner Reddot Award za projekt Luna EMG. W ciągu ostatnich czterech lat firma Egzotech osiągnęła niemal 3000 proc wzrost przychodów a Luna jest obecnie jednym z najlepiej sprzedających się robotów rehabilitacyjnych w Europie.

Kluczowe słowo - interfejs

Wśród wielu wykładów, których mieli okazję wysłuchać uczestnicy XIX Konferencji Roboty Medyczne 2021 niezwykle ciekawy był zaprezentowany przez Andrzeja Michnika z Instytutu Techniki i Aparatury Medycznej, wchodzącej w skład Sieci Badawczej Łukasiewicz, doktoranta na wydziale Inżynierii Biomedycznej Politechniki Śląskiej, którego tematem był - „Interfejs mózg-komputer”.

Jak mówił Michnik, interfejsy zawsze towarzyszyły nam równolegle z rozwojem komputerów osobistych. Rozwijały zarówno interfejsy wejściowe jak i wyjściowe. Pierwszymi wejściowymi były różnego rodzaju joysticki, które się pojawiały na początku przy komputerach 8-bitowych czy klawiatury, które generalnie niewiele się zmieniły do dzisiaj.

- Cały czas poszukujemy interfejsów, które będą bardziej intuicyjne, agronomiczne, które w szybszy sposób umożliwią nam komunikację. Mogłoby się wydawać, że dzisiaj rozmowa z komputerem jest optymalnym sposobem komunikacji. Dzisiaj już jednak wiemy, że to nie jest zbyt szybki interfejs – mówił Michnik.

Dodał: - Z drugiej strony mamy interfejsy wyjściowe, poprzez które komputer wysyła nam różne dane. Najpierw były to jakieś diody, proste kontrolery a później ekrany, które towarzyszą nam do dzisiaj i są z nami na co dzień. Ten ekran czasami trafia dzisiaj do okularów wirtualnej rzeczywistości, do smartfonu, który jest urządzeniem, które integruje większość innych interfejsów – dźwięk, obraz, wibracja. Cały czas jednak poszukujemy idealnego rozwiązania. W zeszłym roku pojawiły się doniesienia, że armia Stanów Zjednoczonych szuka jakiegoś interfejsu. Który w cichy sposób pozwoli na komunikację między żołnierzami na polu walki. Chce przeznaczyć na badania 3,5 miliona dolarów by uzyskać odpowiedź na pytanie czy to się da zrobić. To jest trochę kłopotliwe z tego powodu, że nasz mózg – niecałe 100 mld neuronów jest dobrze chronione i podsłuchać co tam się dzieje jest dość trudno.

EEG to początek

Dzisiaj podstawową metodą komunikacji z mózgiem jest, także historycznie jedną z pierwszych, EEG, które mierzy potencjały napięciowe. Niestety ta metoda jest mało dokładna, ale za to nieinwazyjna. Innymi technologiami są Potencjały Wywołane ERP czy funkcjonalna spektroskopia w bliskiej podczerwieni fNIRS.

- Jeżeli chcemy uzyskać mocniejszy i bardziej szczegółowy sygnał, to niestety musimy przebić naturalną barierę, która nas chroni. Możemy nałożyć elektrody na głowę, ale sygnały wciąż nie są precyzyjne a i interfejs nie jest zbyt wygodny. Idąc dalej - możemy po prostu wbić elektrody w jakiś obszar naszego ciała – mówił Michnik.

Jak wiele dzieje się w tej sferze mówi ilość publikowanych w PubMed prac z tego obszaru. Od 2002 roku ilość publikacji o tematyce Mózg – Komputer Interface czy Mózg – Machine Interface wzrasta liniowo. Co roku pojawia się ponad tysiąc nowych naukowych publikacji na ten temat.

- Wydaje się, że od tego czasu skończyła się „zima w sztucznej inteligencji” i nowe technologie pozwoliły na wykorzystanie jej do analizy sygnałów EEG, czego człowiek nie jest w stanie zrobić, zwłaszcza gdy urządzenie działa w czasie rzeczywistym. Sieci neuronowe są idealnym tu zastosowaniem – mówił Michnik.

Nasz mózg nie potrafi kłamać

Jako jednym z przykładów wykorzystania EEG był eksperyment, któremu poddano Terry’ego Harringtona, który po 23 pobytu w więzieniu poddał się badaniu, które miało udowodnić jego niewinność. Jako 17-latek został oskarżony o morderstwo i skazany na dożywocie. Podczas badania analizowano pojawianie się fali P300 w odpowiedzi na pokazywane mu obrazy z miejsca zbrodni i z koncertu, na którym jak twierdził, był w czasie popełnianie zbrodni.

- Okazało się, że jego mózg nie rozpoznawał miejsca zbrodni natomiast reagował na obrazy z koncertu. To może zrewolucjonizować kryminalistykę – nasz mózg nie potrafi kłamać. Wystarczy go podpatrzeć by wiedzieć, czy ktoś mówi prawdę czy nie – mówił Michnik.

W 2017 roku Facebook na swojej konferencji ogłosił, że zostanie opracowany interfejs, którzy przy pomocy funkcjonalnej spektroskopii bliskiej podczerwieni, pozwoli na wpisywanie do komputera przy pomocy myśli 100 wyrazów na minutę. Po 4 latach projekt został, bez efektów, zakończony. FB przerzucił się na analizę sygnałów EMG przedramienia. FB czy już dzisiaj firma Meta, opracowuje przyjazny interfejs wykorzystujący ruchy dłoni.

Krwawy interfejs

Innymi rodzajami interfejsów są te wszczepialne. W 2002 roku Kevin Warwick wszczepił implant - matrycę elektrod (Utah arrey) do nerwu pośrodkowego przedramienia. Wyniki tego eksperymentu pokazały, że można nie tylko stymulować nerwy, ale także stymulować efekt dotyku. To interfejs, który jest jednocześnie wyjściowym i wejściowym.

Celem tego badania było poznanie korzyści z jego zastosowania, poznanie odpowiedzi czy z powodu wszczepienia nie będą się tworzyły jakieś stany zapalne. Implant usunięto po 96 dniach, bo zaczęły się już zużywać przewody, którymi implant był połączony ze światem zewnętrznym.

- Ta sama matryca została wykorzystana w projekcie Brain Gate w Stanach Zjednoczonych, gdzie wszczepiono ją jako implant do mózgu - kory motorycznej osób, które miały porażenie czterokończynowe. Dzięki temu implantowi te osoby mogły komunikować się z komputerem, otwierać maile, obsługiwać telewizor, nawet w czasie rozmowy. Technologicznie jednak ten projekt jest do dopracowania – mówi Michnik.

Interfejs mózgowy

Na bazie efektów powyższych badań (opublikowanych w piśmie Nature w 2006 roku) w 2016 roku powstała jedna z firm Elona Muska – Neuralink. W 2020 roku firma pochwaliła się chipem, który potrafi obsługiwać ponad tysiąc elektrod.

Doskonaląc projekt, zminiaturyzowano chipa, który da się zainstalować w czaszce tak aby był niewidoczny dla otoczenia. Jego szybkość komunikacji osiąga już 2 megabity. Dzięki wykorzystaniu sieci neuronowej małpie, której wszczepiono taki implant, po pewnym czasie (pokonując kolejne etapy nauki) udało się sterować punktem na ekranie komputera za pomocą interfejsu mózgowego, na przykład grać w tzw. ping-ponga.

- Może tak być w przyszłości, że po prostu będziemy się uczyć, tak jak dzisiaj pisać na klawiaturze, obsługiwać zupełnie inne interfejsy. Na swojej konferencji prasowej Elon Mask mówił, że problemy z pamięcią, słuchem, widzeniem, drgawkami, depresją, bezsennością, bólem, uzależnieniami i innymi chorobami będzie można w przyszłości leczyć implantem. Być może więc w przyszłości lekarz nie będzie wypisywał recepty a będzie nam po prostu wgrywał program do chipa, który będziemy mieli wszczepiony – mówił Michnik.

Dodał: - Być może każdy będzie sobie kupował implant, choć z drugiej strony będzie to także przysłowiowe otwarcie puszki Pandory, bo jednego będzie stać na lepszy, innego na gorszy. Pojawi się wiele nowych problemów, z których nie zdajemy sobie jeszcze sprawy.

Podaj imię Wpisz komentarz
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin forum