211service.com
Zdalnie sterowani ludzie
To niepokojąca myśl: możliwość zdalnego kontrolowania sposobu poruszania się osoby za naciśnięciem przycisku. Ale naukowcom udało się już to zrobić – choć nie z takim samym repertuarem skomplikowanych ruchów, jak, powiedzmy, wyćwiczony dziewięciolatek kontrolujący zabawkowy samochód wyścigowy.
Naukowcy z Australii, Japonii i Stanów Zjednoczonych starają się opracować bardziej wyrafinowane sposoby stymulacji narządu równowagi w mózgu – nie tylko w celu wpływania na ruch, ale także tworzenia bardziej realistycznych symulacji wirtualnej rzeczywistości, a także protetyki medycznej, aby pomóc ludziom zachować równowagę zaburzenia.
Urządzenia działają poprzez stymulację układu przedsionkowego – zestawu maleńkich struktur tuż za uchem, które utrzymują głowę w pozycji pionowej i sprawiają, że świat wizualny wydaje się stabilny, nawet gdy osoba chodzi i rozgląda się. Trzy wypełnione płynem kanały, zwane kanałami okrężnymi, wyczuwają obrót głowy, podczas gdy inna struktura, otolity, wyczuwają kierunek grawitacji. Sygnały z nerwu przedsionkowego docierają do mózgu; na przykład większa częstotliwość sygnałów z jednego ucha sygnalizuje, że głowa porusza się w tym kierunku.
Naukowcy mogą stymulować układ przedsionkowy za pomocą niewielkiego wstrząsu elektrycznego dostarczanego tuż za uchem z małego urządzenia zewnętrznego, wysyłając normalne sygnały przedsionkowe. Latem ubiegłego roku japońscy naukowcy z Nippon Telegraph and Telephone Communication Science Laboratories zademonstrowali takie urządzenie na konferencji technicznej w Los Angeles. Wolontariusze zakładają dziwnie wyglądające słuchawki i opaskę na oczy, podczas gdy ktoś inny naciskał przyciski na pilocie, sprawiając, że osoba z zawiązanymi oczami plątała się niezgrabnie po pokoju.
Ale urządzenie nie działa tak dobrze, jak zdalnie sterowany samochód. Szybki wstrząs w jedną stronę głowy sprawia, że ludzie czują się tak, jakby się przewracali, więc korygują swoją równowagę, poruszając się w jedną lub drugą stronę, tworząc kołyszący się rodzaj chodu. Osoba musi mieć zawiązane oczy, aby urządzenie działało, w przeciwnym razie sygnały wizualne skorygują pozorne niedopasowanie pozycji głowy. Sprawia, że czujesz, że zmierzasz w określonym kierunku, ale to nie jest tak konkretne, mówi Steven Moore, naukowiec z Mount Sinai School of Medicine, który bada tę stymulację, znaną jako galwaniczna stymulacja przedsionkowa. To duży czynnik ograniczający. (Kliknij tutaj aby obejrzeć film przedstawiający Moore'a chodzącego z urządzeniem.)
W najnowszym wcieleniu tej techniki naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Australii znaleźli stosunkowo proste rozwiązanie problemu sterowania. Podawali stymulacje przedsionkowe, podczas gdy ochotnicy zwracali twarze w kierunku ziemi lub nieba. Z nie do końca zrozumiałych powodów, pod wpływem stymulacji obracały się gładko w lewo lub w prawo, bez charakterystycznych zawrotów głowy. Jako dowód tego doskonałego poziomu kontroli, naukowcy kierowali ochotników z zawiązanymi oczami przez Sydney Public Gardens.
Ale nie oczekuj w najbliższym czasie zdalnie sterowanych ludzi. Nie jest to zbyt praktyczne ze względu na brak specyficzności [elektrycznego] sygnału wejściowego i fakt, że stymulacja jest zastępowana przez sygnał wizualny, mówi Moore. Zamiast tego naukowcy opracowują urządzenia, które mają sprawić, by środowiska rzeczywistości wirtualnej wydawały się bardziej realistyczne lub aby pomóc osobom z zaburzeniami przedsionkowymi.
Moore opracowuje urządzenie do tworzenia lepszych symulatorów lotu dla astronautów. Jak mówi, duży procent lądowań wahadłowców kosmicznych jest szybszy niż prędkość docelowa, prawdopodobnie dlatego, że systemy sensoryczne pilotów przystosowały się do środowiska kosmosu pozbawionego grawitacji. Obecne symulacje treningowe są zbyt łatwe dla tych pilotów, więc używamy [stymulacji elektrycznej] do zakłócania normalnej funkcji przedsionkowej i wytwarzania iluzorycznych odczuć ruchu, mówi. Ta stymulacja naśladuje wrażenie lądowania wahadłowca, kiedy piloci przechodzą radykalne przejście od zerowej grawitacji do hipergrawitacji.
Urządzenia stosujące stymulację przedsionkową mogą być również wykorzystywane do pomocy osobom z zaburzeniami układu przedsionkowego, które mogą być spowodowane uszkodzeniem podczas operacji usunięcia guzów mózgu lub niektórych rodzajów leków, uszkodzeniem mózgu lub innymi przyczynami. Ludzie z deficytami przedsionków często mają jedno ucho, które działa lepiej niż drugie, mówi Timothy E. Hullar , otolaryngolog w Washington University School of Medicine w St. Louis. Przydałby się sposób na ich zrównoważenie – jak próba zrównoważenia głośników w stereo.
Inni naukowcy opracowują wszczepialne urządzenia, które mogą stymulować nerwy przedsionkowe bardziej precyzyjnie niż nieinwazyjna stymulacja galwaniczna. Kiedy nałożysz elektrody na skórę, możesz stworzyć wrażenie, że głowa się przechyla, ale jest to tak konkretne, jak to tylko możliwe, mówi Charley Della Santina , ekspert w dziedzinie przedsionków w John's Hopkins School of Medicine. Jednak wszczepiając elektrody za uchem, naukowcy mogą stymulować poszczególne nerwy, a tym samym wysyłać do mózgu dokładniejsze sygnały. Chcemy stworzyć implant przedsionkowy, który działa jak implant ślimakowy, aby zastąpić brakujące informacje przedsionkowe, mówi Daniel Merfeld , naukowiec z Massachusetts Eye and Ear Infirmary w Bostonie, który również opracowuje takie urządzenie.
Do tej pory zarówno Santina, jak i Merfeld testowały swoje implanty tylko na zwierzętach, ale twierdzą, że w ciągu najbliższych pięciu do dziesięciu lat można opracować wersję nadającą się do testowania na ludziach.