SA pangangasiwa ni Robert Gaunt, natulungang maramdaman ng isang paralisado ang robotic arm gamit ang mind-reading chip sa kanyang utak.

 

Ni: Maureen Simbajon

TINATANTYA ng World Health Organization na bawat taon, mayroong mahigit sa 250,000-500,000 na katao sa buong mundo ang nagdurusa sa pagkapinsala ng kanilang spinal cord, 13 porsyento sa kanila ay nawawalan ng kakayahang kontrolin ang mga biyas at mga braso, habang 45 porsyento naman ang maaaring makakilos o makaramdam ng kakaunti, subalit malubha pa rin itong malilimitahan sa mga pisikal na gawain. Halos dalawang milyong katao ang naapektuhan ng sakit na stroke sa Estados Unidos at nabubuhay ng may pagkalumpo, at may mahigit sa isa’t kalahating milyon ang mayroong multiple sclerosis o cerebral palsy.

Ang Defense Advanced Research Projects Agency (Darpa) ay nagkaloob ng $65million (£50million) sa anim na koponan ng mga mananaliksik, upang makabuo ng bagong teknolohiya na makakatulong na masolusyonan ang pagkawala ng abilidad ng pagkilos dahil dito.

Hindi kailangang maging isang siyentipikong mananaliksik upang malaman na ang utak ng tao ay lubhang sensitibong bahagi ng katawan: ang bawat parisukat na milimetro ng utak ay naglalaman ng sampu-sampung libong neurons, ang mga kable ng koryente na nagdadala ng mga mensahe sa paligid ng utak.

Dahil dito ang mga brain implants ay kinakailangang maging katamtamang sukat o liit upang maiwasan ang posibilidad nang pagkagambala sa paggana ng utak.

Ang mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng Purdue, Indiana, USA ay nakalikha ng isang maliit na chip na may kakayahang makapag-pick up ng signal mula sa utak o sa nervous system, at ipadala ito nang wireless sa labas ng katawan para sa analysis nang hindi nangangailangan ng baterya.

Tulad ng karamihan sa mga non-bony na istraktura sa katawan, ang utak ay hindi static. Ito ay tumitibok, kaya ang anumang electronics na makakasayad dito ay kinakailangang magkaroon ng kakayahang makagalaw at makasabay dito.

“Kung hindi ito susunod sa paggalaw ng utak, maaari itong makapinsala sa mga neurons,” sabi ni Saeed Mohammadi, isang associate professor sa Electrical at Computer Engineering department ng Purdue School.

“Sa paglipas ng panahon, ang mga tao na gumamit ng mga probe ay napapansin na ang signal ay nawawala … kung ang electrode ay may kakayahang makagalaw kasabay ng brain tissue, magkakaroon ng mas kakaunting pinsala at mas maayos na pagkuha ng signal sa mas mahabang panahon,” dagdag ni Mohammadi.

Habang ang mga mananaliksik sa Purdue ay napapakinabangan ang maliit na chip sa loob lamang ng ilang minuto, idinisenyo nila ito upang magkaroon ng kakayahang mas makasunod sa galaw, at maging isang sapat na low-powered technology upang makapanatili ito sa katawan sa mas matagal na panahon, at sa huli ay magamit ito sa pangmatagalang pagmamanman ng kalusugan ng utak.

PAGSUBOK sa isang Brain-Machine Interface System

 

Dagdag na pagsubok sa teknolohiya

Ang laboratoryo ni Jose Contreras-Vidal, isang neural engineer, na isang pakikipagtulungan sa pagitan ng Unibersidad ng Houston at Arizona State University, ay patuloy na nagsasanay sa mga paralisadong tao upang makakilos sa pangangasiwa ng mga mananaliksik.

Ang  grupo ni Contreras-Vidal ay isa sa mga bumuo ng mga neural prostheses, mga aparato na may kakayahang magbasa ng mga signal mula sa utak at gamitin ito upang ibalik ang galaw sa mga taong paralisado dulot ng aksidente o sakit.

Isa sa mga naisagawang eksperimento ay ang kaso ni Eugene Alford, isang plastic surgeon na naparalisa ang mga binti nang minsang mahulugan ito ng puno sa kanyang sakahan. Nakilahok ito sa isang pag-aaral na idinisenyo upang malaman kung ang mga paralisadong tao ay may kakayahang makontrol ang isang robotic exoskeleton gamit lamang ang kanilang mga isip.

Sinubukan ni Alford na lumakad sa pamamagitan ng pagpilit sa mga electrical impulses sa kanyang utak na kumonekta sa mga electrodes sa kanyang ulo, upang maisalin ito sa pisikal na paggalaw.

Hinimok ni Contreras-Vidal na ituon nito ang pansin sa kung saan nito gustong pumunta, hindi sa kung paano ito magiging posible.

“Sa huli, naglagay si Contreras-Vidal ng isang tasa ng kape sa mesa, at nasabi ko sa sarili na gusto ko ang tasa ng kapeng iyon,” sabi ni Alford.

Kung kaya’t humakbang si Alford patungo sa ibabaw ng mesa at kinuha itong mag-isa. Sa pamamagitan ng pag-iisip katulad ng paglakad ng isang normal na tao — ibig sabihin hindi masyadong pag-iisip tungkol dito — naipadala nito nang maayos ang tamang signal sa brain-machine interface na kumukontrol sa robot, dahilan ng matagumpay na paglakad nito.

“Ito ay isang malaking bagay para sa isang taong naka-wheelchair sa nakalipas na limang taon, ang makatindig at makaharap ang isang tao sa kanyang mukha, matingnan ito sa kanyang mga mata,” saad pa ng maluha-luhang si Alford.

Bukod kay Alford si Bill Kochevar ng Cleveland, Ohio, ay nakaranas din na magamit ang mga electrodes na itinanim sa motor cortex ng kanyang utak upang pagalawin ang kanyang mga paralisadong bisig. Salamat sa kumbinasyon ng implants sa utak at isang hanay ng mga stimulatory electrodes na ikinabit sa mga braso ni Kochevar, naigalaw nito ang mga bisig upang mapakain ang sarili, maitaas ang isang tasa patungo sa kanyang bibig at makamot ang kanyang ilong. Bagama’t limitado pa rin ang mga kakayahang ito, malaki pa rin ang naitulong nito kay Kochevar. “Alam kong marami pa ang posibilidad na magagawa ko ang mga bagay na dati ay hindi ko iniisip na posible,” saad nito, bago ito pumanaw mula sa komplikasyon sa sakit.

“This is a big deal scientifically,” sabi ni Bolu Ajiboye, isang biomedical engineer sa Case Western Reserve University sa Cleveland, na nakipagtulungan kay Kochevar. “But it is also a big deal clinically. Before this, he couldn’t even do anything,” dagdag pa nito.

JOSE Contreras-Vidal, neural engineer sa Unibersidad ng Houston.

 

Pagpapaunlad sa teknolohiya

Ang feedback na natatanggap ng mga kalahok sa pananaliksik ng Ajiboye at Contreras-Vidal kapag sila ay kumikilos ay tanging biswal lamang. Gayunpaman, ang iba pang mga mananaliksik ay nagsisikap na makapagbigay ng isa pang mahalagang uri ng sensory information —ang sense of touch.

“Sa ganitong paraan natin malalaman kung paano hawakan ang mga bagay sa tamang paraan, upang tiyakin na hindi ito madudurog o mahuhulog,” sabi ni Robert Gaunt, isang biomedical engineer sa Rehab Neural Engineering Labs sa Unibersidad ng Pittsburgh, Pennsylvania.

Ang paningin ay hindi laging nagbibigay ng sapat na impormasyon sa isang tao upang tiyakin kung nahahawakan nito ang isang bagay, hulaan ang tamang higpit ng pagkakahawak nito o ang pisikal na pangdamdam na kinakailangan upang sumulat o mapihit ang isang gamit.

Mahaba-habang landas pa ang tatahakin upang tuluyang magamit ang mga neural prosthesis sa isang domestic na setting.

Kagaya ng sa Unibersidad Purdue, patuloy pa rin ang isinasagawang pananaliksik upang mas mapaliit, mas maging flexible, at mas mapatibay pa ang pagtakbo ng teknolohiyang ito.