Láthatnak a vakok, mozoghatnak a bénák

A science fiction irodalom számtalan alkotása, valamint filmek tucatjai feszegették ember és gép összeolvadásának a témáját. Utóbbiak közül is elég csak a Terminátorra vagy a Mátrixra gondolni. Mi a helyzet a való életben? Összeállításunkban bemutatjuk, mire képesek a mai fejlesztések, s mire számíthatunk a közeljövőben.

BCI: itt még a külsőségek is számítanak © zdnet.com

Az agy és a számítógép közötti kapcsolatot angolul brain-computer interface-nek, röviden BCI-nek nevezik, de közvetlen neurális csatlakozásként, vagy agy-gép interface-ként is szokták emlegetni. Az agy nem feltétlenül emberi agyat jelent, kísérleti állatok agyával, de akár különböző méretű idegsejt-kultúrákkal is behelyettesíthető. Ugyanígy a számítógép is lehet összetett készülék, illetve néhány áramkörből álló egyszerű céleszköz.

A BCI-k kutatása a hetvenes években kezdődött, de az igazi áttörésre – az első kísérleti implantátumokra – a kilencvenes évekig kellett várni.

A kezdeti lépéseket E. E. Fetz, M.A. Baker és E. M. Schmidt nevéhez kötik, akik a hetvenes években különböző kutatócsoportokban dolgozva hajtottak végre kísérleteket. Az ő nevükhöz fűződik az a kutatás, amelynek során kísérleti majmokat operáns tanulással – díjazással vagy büntetéssel – betanítottak arra, hogy akaratlagosan aktiválják egyes agyterületeiket. Ezeket az eredményeket alapul véve a következő évtizedben Apostolos Georgopoulos, a John Hopkins University kutatója felfedezte az agykéreg mozgásért felelős része által kibocsátott elektromos jelek matematikai összefüggéseit. Erre a majmok végtagjainak mozgását megfigyelve jött rá. Megállapította azt is, hogy az agy különböző területei együttműködve vezérlik a mozgást, azonban a technika fejletlensége miatt egyszerre csak egy területet tudott vizsgálni.

Az igazi áttörés a kilencvenes évek közepén történt, s onnantól fogva az agy és számítógép kapcsolatának kutatása egyre nagyobb léptekben halad a siker felé. 1997-ben a Caltech kutatói Jerome Pine és Michael Mher vezetésével létrehozták az első neurochipet, amely egy félvezető chip köré növesztett idegsejt-kultúra, amivel a kísérletek során végezhetnek különféle méréseket a kutatók. A Caltech chipre 16 neuront tudtak ránöveszteni.

Páratlan sorokban az "igazi" látvány, páros sorokban a macska által látottak figyelhetőek meg

1999-re a technológia olyan szintet ért el, hogy egy harvardi kutatócsoport Garrett Stanley vezetésével képes volt dekódolni egy macska látóidege által az agynak közvetített információkat, s így meg tudták jeleníteni a macska által észlelt látványt egy monitoron. A fejlett látószervű kísérleti macska agyában 177 agysejtet céloztak meg, amelyek a retinából érkező jeleket értelmezik. A kísérleti állatoknak nyolc rövidfilmet mutattak, s rögzítették neuronjaik aktivitását. Matematikai szűrők alkalmazásával a kutatók képesek voltak visszafejteni a jeleket, s videót készíteni a macska által látottakból. Az eredmény megdöbbentő volt, a felvételeken jól kivehetőek voltak a különböző formák, illetve a mozdulatok.

Egy évvel később Miguel Nicolelis és csapata majmokkal tudott sikereket elérni. Miután visszafejtették az állatok végtagjainak mozgásakor tapasztalható agyi jeleket, egy olyan BCI-t sikerült építeniuk, amely reprodukálta az állatok mozdulatait, amikor egy botkormányt irányítottak, vagy ételért nyúltak. A kísérlet során rézuszmajmokat használtak, amelyeknek mélyen barázdált hasonlóságot mutat az emberi agy felépítésével. A majmokat először betanították arra, hogy egy számítógép képernyőjét nézve egy botkormányt irányítsanak, s ezzel különböző tárgyakat vegyenek fel. Az agyi aktivitás kiolvasásával ezzel egyidőben egy robotkarral leutánozták a majmok mozdulatait. A későbbiekben már azt is meg tudták tanítani az állatoknak, hogy magát a robotkart nézve vezéreljék azt.

2003-ban Thomas DeMarse, a University of Florida kutatója egy patkány agyából származó, 25 ezer neuronból álló sejtkultúrát ötvözött egy 60 elektródából álló hálózattal, s sikerült elérnie, hogy a létrehozott gépi és idegrendszeri hibrid magától vezérelje egy F22-es vadászrepülő szimulátorában az emelkedés és a dőlés szögét.