Kako priti do informacij, ki so zapisane v možganih?

Elon Musk je v zadnjih letih že večkrat omenil, da si prizadeva, da bi v človeške možgane vgradil računalniški čip. Prav s tem naj bi se že vse od ustanovitve leta 2016 ukvarjal tudi njegov nevrotehnološki startup Neuralink. Musk je med drugim dejal, da si prizadevajo, da bi njegovi možganski čipi paraliziranim ljudem pomagali hoditi, slepim pa videti. Ko bodo čipi dovolj varni za uporabo, pa je napovedal, da si ga bo vstavil tudi sam in se tako spremenil v nekakšnega kiborga. Podjetje naj bi po letih testiranja na živalih, kot pravi Musk, v bližnji prihodnosti začelo tudi poskuse na ljudeh. Toda njegova napoved je pod velikim vprašajem, saj je njihovo prošnjo za odobritev testiranja na ljudeh, ki so jo podali lani, ameriška Uprava za hrano in zdravila (FDA) zavrnila.

"Neuralink ima za moje pojme en zelo velik problem: da se zelo izogibajo znanstvenim potrditvam svojega dela. Skrivajo svoj razvoj in tega v znanosti ne maramo. V znanosti je tako, da če kaj narediš, moraš to objaviti in nato to znanstvena skupnost potrdi," je po svojem predavanju v sklopu Tedna možganov dejal nevrolog Blaž Koritnik z Inštituta za klinično nevrofiziologijo Univerzitetnega kliničnega centra Ljubljana. 

Neuralink še zdaleč ni ne prvo ne edino podjetje, ki se ukvarja z vmesniki med možgani in računalniki. Takšne možnosti medicina v sodelovanju s tehnološkimi podjetji razvija zadnjih 15 let, v želji, da bi ljudem, ki zaradi različnih zdravstvenih težav (ALS, možganska kap, ki prizadene možgansko deblo, poškodbe hrbtenjače ipd.) pristanejo v t. i. stanju vklenjene zavesti. "To je stanje, v katerem je zavest znotraj možganov popolnoma delujoča, ampak oseba izgubi sposobnost, da bi na kakršen koli način navzven pokazala, povedala, sporočila, kaj se dogaja v njenih mislih," je pojasnil Koritnik. 

Kot eno od hujših tovrstnih zdravstvenih stanj je izpostavil amiotrofično lateralno sklerozo (ALS), nevrološko bolezen, pri kateri mišice slabijo in usihajo. Bolniki imajo tako lahko težave s požiranjem hrane, govorjenjem, hojo in dihanjem, nazadnje pa preidejo v stanje vklenjene zavesti, ko je bolniku kljub ohranjeni zavesti onemogočena kakršna koli komunikacija z okolico.

Od zamudnega črkovanja in mežikanja do naprednih računalniških vmesnikov

V takšnem stanju se je pri 43 letih po kapi v možganskem deblu leta 1995 znašel tudi Jean-Dominique Bauby, francoski novinar in urednik revije Elle. Edini način, s katerim je lahko komuniciral z zunanjim svetom, je bilo mežikanje z levim očesom. S pomočjo logopedinje je še pred smrtjo uspel napisati avtobiografijo. Ona mu je govorila črke, on pa je pri črki, ki jo je želel zapisati, pomežiknil z očesom. 

"Tri ure na dan, sedem dni na teden, dva meseca sta delala, da sta napisala knjigo, ki pripoveduje njegovo zgodbo. Takšen način komuniciranja je seveda naporen tako za bolnika kot za okolico. V zadnjih desetletjih pa smo z razvojem tehnologije, predvsem računalništva, dobili precej bolj učinkovite naprave in načine, kako komunicirati s takšnimi bolniki," je poudaril Koritnik.

Gre predvsem za sisteme za neinvazivno in invazivno merjenje možganske aktivnosti, ki omogočajo dostop do informacij, vkodiranih v možganski skorji. Na drugi strani so računalniki, podprti z umetno inteligenco, ki te informacije analizirajo, nadgradijo in pretvorijo v nam razumljiv govor.

Nekateri možgansko-računalniški vmesniki bolnikom pomagajo komunicirati tako, da zaznavajo njihovo očesno gibanje. Takšne komunikatorje lahko bolniki danes dobijo na napotnico. Gre za napravo, ki s pomočjo očesnih gibov izbira črke na tipkovnici. "S takšno napravo se da zapisat 5-10 besed na minuto," pravi nevrolog. 

A pri tovrstnih vmesnikih mora bolnik imeti delujoče mišice očes. Kaj pa, če oseba ne more premikati niti tega? "Razvoj gre predvsem v smer, kako priti do informacij, ki so zapisane v možganih, se pravi – naše misli in notranji govor, ki ga imamo," je poudaril. Med drugim tako obstajajo elektroencefalografski možgansko-računalniški vmesniki, ki omogočajo merjenje možganske električne aktivnosti s pomočjo elektrod na površini glave. 

Po besedah Koritnika so možgansko-računalniški vmesniki dober primer, kako lahko sodobna tehnologija pomaga bolnikom, ko jim medicina ne more ponuditi učinkovitega zdravljenja. "Želeli bi si recimo način, da bi lahko z mislimi upravljali invalidski voziček," je dejal Koritnik in pojasnil, da bi to lahko bilo v prihodnosti možno s pomočjo zaznavanja možganske aktivnosti nad motorično skorjo v možganih, torej tam, kjer se ustvarjajo navodila za gibanje. 

Bo komuniciranje prek vmesnikov kdaj enakovredno običajnemu pogovoru?

Koritnik je izpostavil tudi nekaj najnovejših znanstvenih člankov oziroma raziskav s tega področja. Med drugim je omenil raziskavo, pri kateri so bolnikom v del možganov, ki skrbi za motoriko, vgradili ploščico z mikroelektrodami. Znanstveniki upajo, da bi na ta način oseba, denimo tetraplegik, lahko z mislimi upravljala z zaslonom, tipkala in podobno. 

A ker imajo invazivne metode veliko slabosti, vse pogosteje iščejo tudi možnosti, kako do informacij v možganih priti na manj invazivne načine. "Eden takšnih je t. i. stentroda, se pravi elektroda, ki je vpeta v stent. Takšen stent se potem potisne v venske sinuse na površini možganov, zelo blizu motorične skorje, in to je zadosti blizu, da se da na relativno neinvaziven način dobiti dovolj kakovostne informacije. Pacient, ki je preizkušal ta sistem, je lahko z očmi opazoval in izbiral črke, nato pa je z mislimi "kliknil" na miško," je pojasnil Koritnik. Kot pravi, je bistvo te raziskave, da so pokazali, da je sistem varen. "Vključenih je bilo pet bolnikov in pri nobenem od njih ni prišlo do kakšnih zapletov," je dejal. 

Predstavil je še en sistem, pri katerem so prav tako elektrode vgrajene v možgansko motorično skorjo. "Pacientu spuščajo določeno višino zvoka, s pomočjo hitrosti kroženja signalov v možganski skorji pa generirajo zvok. In pacient zmore s svojo aktivnostjo možganov spreminjat višino tonov. Se pravi, dvigniti ton z mislimi ali pa spustiti ton z mislimi. In na ta način dobi možnost izbire: da ali ne. Se pravi, če z mislimi dvigne ton, je to JA, če z mislimi spusti ton, je to NE. Pacient, ki je povsem priklenjen na posteljo in ne more premikati niti oči, lahko zgolj sliši, je na tak način v eni uri zmogel skomunicirati en stavek, kar je v resnici velik uspeh za nekoga, ki bi bil brez tega popolnoma odrezan od komunikacije," je na kratko pojasnil pomen raziskave. 

Izpostavil pa je tudi članek o t. i. nevroprotezi oziroma pogovorni protezi. "Tukaj so poskusili z merjenjem aktivnosti nad govornim predelom možganov ugotoviti, kaj hoče pacient povedati. Ta študija je zelo pomembna, saj uporablja program za predikcijo govora, ki pomaga bolniku izbirati besede." 

Pa bo kdaj zaznavanje valov v možganih in njihovo pretvarjanje v govor enakovredno pogovoru? "Enakovredno najbrž ne bo nikoli. Verjetno bo šlo za neke približke, predvsem v sodelovanju z umetno inteligenco. Čeprav si večina ne želi, da bi postala umetna inteligenca del nas, pa je to za nekoga, ki ima takšne omejitve, najbrž korak naprej," je prepričan Koritnik.