Ο συνδυασμός της νευροεπιστήμης και της ρομποτικής έρευνας έχει αποκτήσει εντυπωσιακά αποτελέσματα στην αποκατάσταση παραπληγικών ασθενών. Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Γκόρντον Τσενγκ από το Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου (TUM) μπόρεσε να δείξει ότι η εξωσκελετική εκπαίδευση όχι μόνο βοήθησε τους ασθενείς να περπατήσουν, αλλά και τόνωσε τη διαδικασία επούλωσής τους. Έχοντας υπόψη αυτά τα ευρήματα, ο καθηγητής Cheng θέλει να οδηγήσει τη σύντηξη της ρομποτικής και της νευροεπιστήμης στο επόμενο επίπεδο.
Ο Γκόρντον Τσενγκ, καθηγητής Γνωστικών Συστημάτων, θέλει να ψάξει βαθύτερα για να κατανοήσει πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος.
Cheng, εκπαιδεύοντας έναν παραπληγικό ασθενή με τον εξωσκελετό στην εντυπωσιακή σας μελέτη στο πλαίσιο του προγράμματος « Walk Again », διαπιστώσαμε ότι οι ασθενείς ανέκτησαν έναν ορισμένο βαθμό ελέγχου της κίνησης των ποδιών τους. Τότε, αυτό ήρθε σαν απόλυτη έκπληξη για εσάς…
... και κατά κάποιον τρόπο είναι ακόμα. Παρόλο που είχαμε αυτήν την ανακάλυψη πριν από τέσσερα χρόνια, αυτή ήταν μόνο η αρχή. Λυπάμαι, κανένας από αυτούς τους ασθενείς δεν περπατά ακόμα ελεύθερα και χωρίς βοήθεια. Έχουμε αγγίξει μόνο την κορυφή του παγόβουνου. Για να αναπτύξουμε καλύτερες ιατρικές συσκευές, πρέπει να ψάξουμε βαθύτερα για να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος και πώς να το μεταφράσουμε σε ρομποτική.
Στην εφημερίδα σας που δημοσιεύτηκε στο «Science Robotics» αυτόν τον μήνα, εσείς και ο συνάδελφός σας καθηγητής Νικολέλης, κορυφαίος εμπειρογνώμονας στη νευροεπιστήμη και συγκεκριμένα στον τομέα της διεπαφής ανθρώπου-μηχανής, υποστηρίζετε ότι ορισμένες βασικές προκλήσεις στη σύντηξη της νευροεπιστήμης και της ρομποτικής πρέπει να ξεπεραστούν για να ακολουθήσουν τα επόμενα βήματα. Ένα από αυτά είναι να «κλείσετε το βρόχο μεταξύ του εγκεφάλου και του μηχανήματος» - τι εννοείτε με αυτό;
Η ιδέα πίσω από αυτό είναι ότι η σύνδεση μεταξύ του εγκεφάλου και της μηχανής πρέπει να λειτουργεί με τρόπο που ο εγκέφαλος θεωρεί τη μηχανή σαν προέκταση του σώματος. Ας πάρουμε την οδήγηση σαν παράδειγμα. Κατά την οδήγηση ενός αυτοκινήτου, δεν σκέφτεστε τις κινήσεις σας, έτσι; Αλλά δεν ξέρουμε πώς λειτουργεί πραγματικά. Η θεωρία μου είναι ότι ο εγκέφαλος προσαρμόζεται κάπως στο αυτοκίνητο σαν να είναι μέρος του σώματος. Έχοντας κατά νου αυτήν τη γενική ιδέα, θα ήταν υπέροχο να έχουμε έναν εξωσκελετό που θα αγκαλιαστεί από τον εγκέφαλο με τον ίδιο τρόπο.
Πώς θα μπορούσε αυτό να επιτευχθεί στην πράξη;
Το εξωσκελετό που χρησιμοποιούσαμε για την έρευνά μας μέχρι στιγμής είναι στην πραγματικότητα ένα μεγάλο κομμάτι μετάλλου και συνεπώς μάλλον επαχθές για τον χρήστη. Θέλω να αναπτύξω ένα «μαλακό» εξωσκελετό - κάτι που μπορείτε απλά να φορέσετε σαν ένα ρούχο που μπορεί να αισθανθεί και τις προθέσεις κίνησης του χρήστη και να παρέχει στιγμιαία σχόλια. Η ενσωμάτωση αυτού με τις πρόσφατες εξελίξεις στις διεπαφές εγκεφάλου-μηχανής που επιτρέπουν τη μέτρηση των εγκεφαλικών αποκρίσεων σε πραγματικό χρόνο επιτρέπει την απρόσκοπτη προσαρμογή τέτοιων εξωσκελετών στις ανάγκες μεμονωμένων χρηστών. Λαμβάνοντας υπόψη τις πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις και την καλύτερη κατανόηση του τρόπου αποκωδικοποίησης της στιγμιαίας δραστηριότητας του εγκεφάλου του χρήστη, ο χρόνος είναι ώριμος για την ενσωμάτωσή του σε πιο ανθρωποκεντρικές ή, καλύτερα - επικεντρωμένες στον εγκέφαλο - λύσεις.
Ποια άλλα κομμάτια λείπουν ακόμα; Μιλήσατε για την παροχή ενός «πιο ρεαλιστικού λειτουργικού μοντέλου» και για τους δύο κλάδους.
Πρέπει να διευκολύνουμε τη μεταφορά μέσω νέων εξελίξεων, για παράδειγμα ρομπότ που είναι πιο κοντά στην ανθρώπινη συμπεριφορά και την κατασκευή του ανθρώπινου σώματος και, κατά συνέπεια, να μειώσουμε το όριο για τη χρήση ρομπότ στη νευροεπιστήμη. Γι 'αυτό χρειαζόμαστε πιο ρεαλιστικά λειτουργικά μοντέλα, πράγμα που σημαίνει ότι τα ρομπότ θα πρέπει να μπορούν να μιμούνται τα ανθρώπινα χαρακτηριστικά. Ας πάρουμε το παράδειγμα ενός ανθρωποειδούς ρομπότ που ενεργοποιείται με τεχνητούς μυς. Αυτή η φυσική κατασκευή μιμείται τους μυς αντί της παραδοσιακής μηχανικής ενεργοποίησης θα παρέχει στους νευροεπιστήμονες ένα πιο ρεαλιστικό μοντέλο για τις σπουδές τους. Το θεωρούμε ως μια win-win κατάσταση για να διευκολύνουμε την καλύτερη συνεργασία μεταξύ της νευροεπιστήμης και της ρομποτικής στο μέλλον.
Δεν είστε μόνοι στην αποστολή να ξεπεράσετε αυτές τις προκλήσεις. Στο Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Elite στη Νευρομηχανική , το πρώτο και μοναδικό του είδους του στη Γερμανία που συνδυάζει πειραματική και θεωρητική νευροεπιστήμη με σε βάθος εκπαίδευση στη μηχανική, συγκεντρώνει τους καλύτερους μαθητές στον τομέα.
Όπως περιγράφηκε παραπάνω, ο συνδυασμός των δύο κλάδων της ρομποτικής και της νευροεπιστήμης είναι μια σκληρή άσκηση, και ως εκ τούτου ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους δημιούργησα αυτό το μεταπτυχιακό πρόγραμμα στο Μόναχο. Για μένα, είναι σημαντικό να διδάξουμε στους μαθητές να σκέφτονται ευρύτερα και σε όλους τους κλάδους, να βρουν λύσεις που δεν είχαν φανταστεί προηγουμένως. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο διδάσκουν μαθητές από διάφορους τομείς, για παράδειγμα νοσοκομεία ή αθλητικό τμήμα. Πρέπει να δημιουργήσουμε μια νέα κοινότητα και μια νέα κουλτούρα στον τομέα της μηχανικής. Από την άποψή μου, η εκπαίδευση είναι ο βασικός παράγοντας.
Πολυτεχνείο του Μονάχου (TUM)
Δημοσίευση: Νευρομηχανικές προκλήσεις σύντηξης ρομποτικής και νευροεπιστήμης. Αναφορά περιοδικού:
Gordon Cheng, Stefan K. Ehrlich, Mikhail Lebedev, Miguel AL Nicolelis. Science Robotics, 2020; 5 (49): eabd1911 DOI: 10.1126 / scirobotics.abd1911
ΑΠΟΔΟΣΗ ΑΠΟ ΤΟ BEFORE IT'S NEWS : Corfiatiko.blogspot.com
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου