Jde to pomalu. Žena na vozíčku, na její hlavě je jasně patrná podivná krabička, trochu vraští čelo, v některých chvílích hýbe celým tělem, co jí její postižení dovolí. Nesoustředí se však na sebe, ale na stroj před sebou, který připomíná průmyslového robota. Umělá paže nakonec jako na povel uchopí nádobu na stole a pomalu ji ochrnuté donese až ke rtům.
Scéna, kterou můžete vidět na našem videu, je ukázkou nejnovějšího zařízení na ovládání strojů myšlenkou. Představil ho publikací v časopise Nature tým firmy BrainGate. Tak dnes vypadá (samozřejmě v nejlepším světle) technologie, kterou společnosti zkouší a vyvíjí už osm let. Jednoho dne by podle optimistů tento postup mohl pomoci ochrnutým k ovládání zařízení od počítačů, přes robotické protézy až po jejich vlastní tělo.
Trhaný a na pohled poněkud nejistý pohyb dokládá, že těch několik loků ochrnuté pacientky stojí hodně úsilí, a to nejen jejího, ale především vědeckého týmu. Na oslavy je zřejmě příliš brzy. Ale rozhodně není třeba pochybovat o tom, že tato technologie má budoucnost. Pojďme se na ni podívat trochu podrobněji.
Čteme si v mozku
Efektní záběry na videu vznikly díky dlouhým dějinám výzkumu činnosti mozku. Hlavně díky tomu, že už více než půl století dokážeme přesně sledovat jeho elektrickou aktivitu. Pokusy, při nichž zvíře dostalo odměnu za to, že "zapnulo" tu či onu skupinu mozkových buněk, se provádějí už od 60. let 20. století. V minulosti to bylo možné pouze díky zavádění elektrod do mozku, dnes to do jisté míry dokážeme i přes lebku.
Postupně se vědci naučili tyto impulzy číst dost přesně na to, aby dokázali určit, k čemu se vztahují. Vědci tak mimo jiné našli v mozku místa, kde se utvářejí povely k pohybu těla. Je to poměrně jednoduchý systém, a tak se zrodil nápad pokusit se tyto signály dekódovat. Když se to povedlo, napadlo vědce "přeložit" tyto signály do jazyka strojů. (Koho by to také nenapadlo?)
K "přenosu" myšlenky od živočicha poprvé došlo na přelomu druhého a třetího tisíciletí. První byly v roce 2000 opice, se kterými pracoval tým Miguela Nicolelise z Dukeovy univerzity v Durhamu (studii najdete zde). Elektrody v mozku opice přečetly elektrické signály v přesně daném místě mozkové kůry, kde se formuje pohyb, a rozhýbaly robotickou paži.
Princip se od té doby nezměnil a v podstatě stejný postup se používá i u pacientů v nejnovějších pokusech. Došlo pak k mnoha dílčím, ale nezbytným vylepšením. V roce 2000 například šlo o pohyb jen v jednom směru. Vědci dokonce pochybovali, jestli se jim někdy podaří řídit pohyb stroje v reálném čase.
Ale tyto pochybnosti brzy padly. V roce 2003 už opice ve stejné laboratoři na Dukeově univerzitě dokázaly rozpohybovat i vzdálenou robotickou ruku jenom na základě obrazu na monitoru (studie je zdarma zde), aniž při tom vůbec pohnuly vlastním tělem. V roce 2011 pak vědci do podobného systému vložili poprvé i jinou než obrazovou zpětnou vazbu, takže opice mohly "cítit" přímo v mozku předměty, kterých se jejich skutečné končetiny nedotýkaly (placená studie zde).
Trochu jiné použití technologie předvedl (mimo jiných) v roce 2002 Sanjiv Talwar z univerzity v New Yorku. Ten elektrodami v mozku do jisté míry ovládal živého potkana (studie zde, ale také placená). Zvíře na jeho povel chodilo vpravo či vlevo nebo překonalo překážku před sebou.
Časopis Nature dal dohromady nejdůležitější milníky. Modře jsou vyznačeny události spojené s pochopením mozkové podstaty našich pohybů, oranžově pak ty spojené s vývojem vhodné elektroniky. Zelená barva je pro experimenty s technologií na zvířatech, fialová na lidských pacientech.
Musíme hluboko
Během let se tak ukázalo, že čtení signálů z mozku je možné, byť ne jednoduché. Vyžaduje například velikou přesnost. Někdy záleží na aktivitě jednoho jediného neuronu. Hlavně proto se elektrody musí zavádět přímo do mozku. Čtení mozkových signálů přes lebku je zatím považováno za málo přesné a spolehlivé.
Brzy se několik týmů odvážilo přistoupit i k pokusům s lidskými účastníky. Prvním z nich byl Američan Matthew Nagle, který dostal do hlavy systém od firmy Brain Gate. Naglovi elektrodu implantovali v roce 2004, ale sloužila mu hlavně v pohybu ve virtuálním světě. Naučil se jím ovládat kurzor na počítači, ne přímo fyzické předměty. Podobnou práci prováděly i další týmy a většina výsledků byla povzbudivých. Například se ukázalo, že lidé si na implantát rychle zvyknou (M. Naglovi to trvalo jen několik minut). Vývoj tedy pokračoval.
Poslední plody pokroku v oblasti předvádí nyní znovu BrainGate v časopise Nature. Znovu šlo o dosti omezený pokus jen se dvěma účastníky s implantáty v mozku. Díky dalším vylepšením systému se oba naučili myšlenkou ovládat robotickou paži, a to údajně velmi snadno. V odpovědích novinářům uvádí, že pohyb je zcela přirozený: v hlavě si představují, že hýbou vlastní rukou a pohyb robotickou paží nevyžaduje ani zvláštní volní úsilí. Přesto se velmi přesné pohyby (jako pití na videu) naučil jen jeden z nich.
Mami, tati, koukněte, co mám v hlavě
To je samo o sobě velké zlepšení, důležitý je ovšem i zvenčí neviditelný pokrok. Jeden z pacientů má elektrody v mozku už více než pět let a stále pracují. To je skvělá zpráva. Vědci totiž zatím netušili, jak dlouho toto zařízení vydrží. V minulosti opicím vydržely elektrody také jenom několik týdnů. Zavádí se přitom do mozku chirurgicky, takže krátká životnost činila technologii u lidí zcela nepoužitelnou. Pokud elektrody vydrží nejméně několik let, už by se o jejich využití dalo alespoň začít uvažovat.
Ale neměli bychom předbíhat. V článku jsme připomínali v podstatě samé úspěchy a pozitiva, ale hlavně proto, že neúspěchy se nikdo nechlubí. I když příslib je to zajímavý, neměli bychom tak v brzké době rozhodně čekat skutečný přelom v každodenním životě ochrnutých pacientů. Zatím jde pořád o laboratorní zařízení, a to velmi drahé a komplikované. K jeho hladkému provozu je také zapotřebí velkého množství techniků a vyžaduje neustálé úpravy. I přesto se pít s robotickou paží naučil jenom jeden ze dvou pacientů v pokusu.
Konečným cílem vědců je spíše rozhýbat pacientovy vlastní končetiny. Systém by měl fungovat tak, že elektronika v těle ochrnutého přenese signál přes problémové místo (třeba přerušenou míchu) k jeho svalům. Konkrétní podoba systému zatím není jasná.
Rozhodnutí je pochopitelné. Při pohledu do pokladen nemocničních pojišťoven a tlakem na (alespoň) nezvyšování nákladů za zdravotní péči v řadě vyspělých zemí můžeme jen těžko předpokládat, že by většina ochrnutých mohla dostat k dispozici vlastního robota ovládaného myšlenkou. Pokusit se rozhýbat je samé je nejen levnější, ale mohlo by to také možná zabránit některým zdravotním potíží spjatých se sníženou pohyblivostí.
Ovšem to neznamená, že by technologie přímého ovládání strojů mozkem nemohla uchytit. Autor by se ovšem odvážil spíše odhadovat, že může prorazit v jiných oblastech, než je zdravotnictví. Zájem projevují například vojáci. A to tím spíše, že stroj lze "myšlenkou" řídit i na dálku, takže obsluha není v nebezpečí. Z technického hlediska je to zanedbatelný rozdíl.
Vojáci mají navíc tu výhodu, že mají k dispozici množství lidí ochotných poslouchat. Kdo jiný by si nechal dát elektrodu do hlavy na žádost zaměstnavatele? Zřejmě nikdo, pokud něco takového nebude společensky přijatelné, nebo přímo "módní".
Což dnes není příliš pravděpodobné, protože systém je neohrabaný, takže zdravým uživatelům přinese omezení, ne výhody. Ale za nějakou dobu, až se třeba nastaví standardy pro rozhraní mozek/počítač (CB interface?), možná vás vaše děti překvapí novým módním doplňkem přímo na těle. To bude krásný nový svět. Nebo ne? Vaše názory na budoucnost "kyborgů" si rádi přečteme v diskusi.
