Uwolnione myśli

Tomasz Rożek

|

GN 45/2009

publikacja 09.11.2009 13:01

Komputer może być sterowany myślami. Dla osób zdrowych to świetna zabawa. Dla sparaliżowanych jedyny sposób komunikowania się ze światem.

Uwolnione myśli Naukowcy robią postępy w interpretowaniu sygnałów naszego mózgu. Na konferencji Society for Neuroscience w Chicago odtworzono fragment filmu, który badany wcześniej oglądał i o którym w czasie eksperymentu myślał. Fot. Emotiv Systems

Ale naukowcy nauczyli się jeszcze czegoś. Opracowali metodę, dzięki której mózgi dwóch osób potrafią przekazywać sobie informacje. Mózg to niezwykle skomplikowany obwód elektryczny. Jego działanie można w pewnym zakresie „śledzić” czy diagnozować, odczytując zmiany potencjału elektrycznego na powierzchni skóry głowy. Tak działa znana od ponad 100 lat elektroencefalografia (EEG). Czy przykładanie elektrod (zwykle 19) do skóry czaszki to podsłuchiwanie myśli? Coś w tym jest, choć to bardzo uproszczony obraz. Standardowe EEG pokazuje aktywność elektryczną mózgu, a sprawny specjalista z wygenerowanego wykresu jest w stanie powiedzieć, czy jest ona prawidłowa. Takie badania robi się chociażby wtedy, gdy pojawia się podejrzenie czy potrzeba monitorowania stanów padaczkowych. A co z myślami? Nasz mózg jest wielką tajemnicą. Jedno nie ulega jednak wątpliwości. Rządzi nim prąd elektryczny, przepływ ładunków elektrycznych pomiędzy różnymi jego obszarami. Jeżeli zatem procesy myślowe oznaczają generowanie sygnałów elektrycznych, to ich rejestrowanie w pewnym sensie jest próbą ich odkrycia i interpretacji.

Myśli i emocje
Począwszy od lat 70. XX wieku, naukowcy zaczęli próbować łączyć szczyty i doliny na wykresach EEG z konkretnymi zamiarami naszego mózgu. Na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles przeprowadzali setki doświadczeń, podczas których ludzie z elektrodami na głowie byli proszeni o skupianie uwagi na jakimś przedmiocie, kolorze czy cyfrze. Nie udało się znaleźć sposobu, żeby rozróżnić, czy myślimy o literze a, b czy c, ale wyświetlając trzy z nich, naukowcy byli w stanie – śledząc aktywność mózgu – stwierdzić, że nasze myśli skupiają się np. na literze b. I tak powstał tzw. interfejs mózg–komputer (BCI – brain–computer interface). Od tego czasu technologia BCI cały czas się rozwija. Komercjalizuje. Bo czy można wyobrazić sobie lepszą zabawę niż sterowanie komputerem czy robotem za pomocą myśli? Oczywiście nie wszystko da się zrobić. Pisanie artykułów bez użycia klawiatury, a jedynie siłą woli (czego autor tego tekstu nie może się wprost doczekać) jest na razie niemożliwe.

Ale możliwe są granie w proste gry czy zabawa z robotami. Od kilku miesięcy można kupić bodaj pierwszą zabawkę używająca interfejsu mózg–komputer. To bezprzewodowy hełm EPOC amerykańskiej firmy Emotiv Systems. Urządzenie nie tylko odczytuje sygnały aktywności mózgu użytkownika, ale także potrafi rozpoznać jego stan emocjonalny. Taki sprzęt, przy odpowiednim oprogramowaniu, może spełniać funkcję myszki czy joysticka. Emotiv Systems stworzył urządzenie, a jego wykorzystanie zależy już od twórców programów. Najczęściej mówi się oczywiście o grach, w których gracz będzie mógł wcielać się w poszczególne postaci i swoimi myślami nimi kierować, a emocjami kreować rzeczywistość. Gdy będzie smutny, smutny będzie także jego wirtualny bohater. Bezprzewodowy hełm kosztuje na razie około 300 dolarów.

Świat się otwiera
Choć EPOC wzbudza zrozumiałe zainteresowanie, neurobiolodzy, inżynierowie i informatycy, dopracowując interfejs człowiek–maszyna (mózg – procesor), wcale nie myślą o rozrywce czy graczach. A na pewno nie głównie o nich. Jest wiele chorób, w wyniku których w organizmie psuje się prawie wszystko. Wszystko, z wyjątkiem mózgu. Jednym z wielu przykładów może być stwardnienie boczne zanikowe.

To choroba nieuleczalna, która polega na szybko postępującym zanikaniu nerwów odpowiedzialnych za sterowanie mięśniami. Utrata zdolności poruszania się to najmniejszy problem. Chory przestaje samodzielnie oddychać, przełykać, mówić, a nawet poruszać gałkami ocznymi. Ale to nie choroba mózgu, ten cały czas działa bez zarzutu. Widzi, słyszy, odczuwa ból, radość i smutek. Myśli. I to ostatnie to deska ratunku. Szansa na kontakt ze światem dzięki BCI. Odpowiednio wyuczony komputer, a w zasadzie program komputerowy, umożliwia ograniczone interpretowanie prostych myśli.

Chory nie potrafi podnieść ręki, choć jego mózg bardzo tego chce. To nie wina mózgu, tylko nerwów, elektrycznych przewodów, które mózg z ręką „łączą”. Ale ta usterka jest nieistotna, bo EEG rejestruje to, co chce mózg, a ten działa przecież bez zarzutu. Co więcej, odpowiednio czuły system jest w stanie złapać „odpowiedź” mózgu, powstającą, gdy dociera do niego sygnał z zewnątrz. Przykład: przed oczami chorego wyświetlane są obrazki.

Oczy rejestrują obraz, a ten (już w postaci sygnału elektrycznego) wędruje w odpowiednie miejsce w mózgu. Dzięki BCI wiadomo, na którym obrazku chory skupia swoje myśli. Jeżeli obrazki zastąpić literami, możliwe staje się „pisanie”. Pokazanie ciągu cyfr umożliwia choremu telefonowanie, np. w sytuacji alarmowej. Obrazami mogą być strzałki, których wskazanie myślami powoduje poruszanie wózkiem inwalidzkim. Nawet wtedy gdy chory nie panuje nad ani jednym mięśniem swojego ciała. W skrócie BCI daje możliwość komunikowania się ze światem tym, którzy dotychczas takiej możliwości nie mieli.

Mózg–komputer–mózg
System jest w fazie rozwoju. Użytkownik musi się nauczyć w odpowiedni sposób myśleć czy raczej koncentrować swoje myśli. Inny kłopot polega na tym, że sygnały wychwytywane przez elektrody przytknięte do skóry głowy są bardzo słabe. Kilkadziesiąt milionów razy słabsze od amplitudy sygnału, jaki pochodzi z popularnej baterii paluszek. Nie dość, że nie każdy sygnał potrafimy zarejestrować, bardzo niewiele z tych, które uda nam się złapać, potrafimy zinterpretować.

Oczywiście cały czas robimy postępy. Prace trwają w wielu instytutach badawczych, m.in. w Uniwersytecie Warszawskim, w Zakładzie Fizyki Biomedycznej. Im czulsze urządzenia udaje nam się wybudować i im lepsze programy napisać, tym więcej możliwości bezprzewodowego kontaktu pomiędzy człowiekiem i maszyną. Kontaktu myślowego. Z jednej strony budzi to nadzieję u osób chorych i sparaliżowanych, z drugiej czyni życie zdrowych wygodniejszym. Może za niedługo zamiast klawiatury i myszki przed monitorem domowego centrum pracy i rozrywki będziemy zakładali bezprzewodowe czujniki na głowę? Badacze z Uniwersytetu Southampton w Wielkiej Brytanii poszli jeszcze dalej. Opracowali metodę kontaktowania się osób przez internet bez użycia klawiatury, mikrofonu czy kamery. Tylko za pomocą myśli.

To ogromny krok, który – dosłownie – uwolni myśli uwięzione dotychczas w sparaliżowanym ciele. W Southampton przeprowadzono test, w którym uczestniczyły dwie osoby. Przesyłały pomiędzy sobą sygnał składający się z zer i jedynek. Jedna z osób była nadawcą informacji, a druga jej odbiorcą. Nadawca wyobrażał sobie poruszanie lewą i prawą ręką. Kończynami nie ruszał, ale gdy myślał o ruszeniu prawą ręką, w eter szła informacja „1”, gdy lewą „0”.

Myśli były rejestrowane, a przecz BCI przesyłane do komputera, tam następowały ich interpretacja oraz przesłanie siecią internetową do komputera drugiego uczestnika eksperymentu, do odbiorcy. Komputer sygnał przyjmował i w zależności od tego, czy była to jedynka, czy zero, mrugał z różną częstotliwością diodami. Działo się to na tyle szybko, że oko człowieka nie dostrzegało różnicy, ale mózg tak. Rejestrował te mrugania i „przetwarzał”. Echo tego przetwarzania było u odbiorcy rejestrowane i dzięki BCI wyświetlane na ekranie jego komputera. Wszystko się zgadzało. Gdy nadawca wysyłał „1”, mózg odbiorcy myślał o „1”. Informacja, myśl, została po raz pierwszy przesłana przez internet, a komunikacja mózg– komputer–mózg zaistniała.

Dostępna jest część treści. Chcesz więcej? Zaloguj się i rozpocznij subskrypcję.
Kup wydanie papierowe lub najnowsze e-wydanie.