Az iBrainnek nevezett, egyszerű külsejű szerkezet egy olyan kísérletnek az alkotóeleme, amelynek célja, hogy a hosszú ideje az amiotrófiás laterális szklerózisnak vagy Lou Gehrig-kórnak nevezett betegség által megbénított tudóst képessé tegye kommunikálni pusztán a gondolatain keresztül.

A hazipatika.com-on olvasható leírás szerint az amiotrófiás laterálszklerózis – amyotrophiás lateralsclerosis, ALS, Lou Gehring-betegség – az akaratlagosan mozgatható izmokat beidegző agyi és gerincvelői mozgató idegsejtek pusztulásával járó végzetes betegség. A beteg végül teljesen elveszíti mozgásképességét, majd a légzőizmai sem működnek. A betegség 1939-ben került az érdeklődés középpontjába, amikor végleg kettétörte a New York Yankees baseballcsapata híres tagjának, Lou Gehringnek a karrierjét. Az iBrain azoknak az új generációs hordozható neurális – különleges algoritmust használó – eszközöknek az egyike, amelyeket arra terveztek, hogy segítségükkel észlelhetővé és megfigyelhetővé váljanak például az alvási apnoéra, a depresszióra vagy az autizmusra utaló jellemzők. Az iBraint kifejlesztő csapatot a 32 éves neurológus, Philip Low, a NeuroVigil nevű San Diegó-i cég vezérigazgatója irányítja. Úgy gondolják, az ő eszközük megfelelő alternatívája lehet a drága alváslaborok által használt, több tucat elektródával preparált, gumiból vagy műanyagból készült „fejfedőknek” – arról nem is beszélve, hogy az alváslaborok általában megkövetelik, hogy a beteg ott töltsön egy egész éjszakát.

„Az iBrain valós időben képes az adatgyűjtésre, miközben a vizsgált személy a saját ágyában fekszik, TV-t néz vagy bármi mást csinál” –fogalmazott a The New York Times tudósítójának nyilatkozva Philip Low.

Az oldal az ajánló után folytatódik...

Felfogni az agy elektromos hullámait

A készülék egyetlen csatornát használ az agyból érkező elektromos hullámok felfogására. Ezek a hullámok azok, amelyek a különböző tevékenységekkel vagy gondolatokkal együtt változnak, vagy a betegségek kísérő agyi rendellenességekre utalnak.

Ezeknek a nyers hullámoknak a kiolvasása azonban igen nehéz feladat, mert áthaladnak az agy számos redőjén, majd a koponyán is, így értelmezésükhöz különleges algoritmusra van szükség: ennek első változata volt Philip Low PhD-munkája 2007-ben a Kaliforniai Egyetemen.

„Az alapötlet az, hogy megnézzük: ha Stephen képes elméjét következetes és megismételhető minták létrehozására használni, vajon akkor egy számítógép képes-e lefordítani azokat mondjuk egy szóra, egy betűre vagy egy a gép számára értelmezhető parancsra” – fejtette ki Low a Hawkinggal kapcsolatos kísérletről.

Stephen Hawking
(Forrás: Wikimedia Commons / Doug Wheller / CC BY 2.0)

A kutatók elutaztak Hawkinghoz Cambridge-be, ráadták az iBrain fejpántját, és megkérték: képzelje el, hogy jobb kezével éppen egy gumilabdát markolgat. A fizikus természetesen valójában nem tudta mozgatni a kezét, de agyának motorikus kérge továbbra is kiadja ezt a parancsot, ezáltal pedig az agyban elektromos hullámok jönnek létre.

A Spearsnek elnevezett algoritmus képes volt jelekként felismerni Hawking gondolatait, és a négyzethálón „tüskék” sorozataiként jelenítette meg azokat. „Tudni akartuk, hogy történik-e valami a jelekkel – magyarázta a vezérigazgató –, és tényleg tapasztalhattuk a változást”.

A NeuroVigil azt tervezi, hogy ezt a vizsgálatot ALS-ben és más neurodegeneratív betegségben szenvedők nagyobb csoportján is megismétlik.

Hawking képes a kommunikációra!

A kutatók az előzetes eredményeket Hawking kommunikációs képességének jeleként tekintik, jóllehet az a betegség előrehaladtával egyre csökken.

A 70 éves tudós számára – akinek nevéhez kulcsfontosságú elméleti fizikai alapvetések kötődnek (valamint Az idő rövid története című bestseller) – most egy egyszerű üzenet létrehozása is néhány percet vesz igénybe. Infravörös szemüveget visel, amely felveszi arcának rángatózását, a Cambridge-ben dolgozó teamje pedig szinkron módon követi ennek az „arcdetektornak” a változásait.

„Low és a cége kiváló munkát végzett ezen a területen – fogalmazott maga Hawking. – Én abban a reményben veszek részt a projektben, hogy gyakorlati tanácsokkal is el tudom látni a NeuroVigilt. Szeretném segíteni a kutatást, ösztönözni az erre a területre irányuló beruházásokat, és ami a legfontosabb: némi jövőbeli reményt nyújtani azoknak, akiknél ALS-t vagy valami más, neurodegeneratív elváltozást diagnosztizáltak orvosaik.”

Agy (korall)
(Forrás: Wikimedia Commons / Jan Derk)

A fizikus más kutatókkal is együttműködött már gondolatainak hatékonyabb megosztása érdekében. Az Intel mérnökei nemrégiben készítettek számára egy személyre szabott számítógépet, amely a tudós mimikáját követő infravörös szemüveggel van összeköttetésben, valamint – a speciális monitorok mellett – kapcsolódik hozzá egy hangszintetizátor és egy webkamera is a Skype használatához. Az Intel olyan új arcfelismerő szoftvert fejlesztett ki ehhez a környezethez, amely képes nyomon követni a véleménynyilvánítást jelző finom változásokat, és segíthet Hawking jobb kommunikációjában.

Másokat is ösztönöz a megoldás

Low-tól független tudósok azt mondják, hogy ösztönzően hat rájuk az iBrainben rejlő potenciál.

„A készülék az egyik legjobb egycsatornás agymonitorozó megoldás” ˜–nyilatkozta Ruth O’Hara, a Stanfordi Egyetem orvosi kara pszichiátriai és magatartástudományi intézetének docense, aki az autizmus vizsgálatánál szándékozik használni az iBraint.

Terry Heiman-Patterson, a Drexel Orvostudományi Egyetem neurológusa felfedte: megbeszéléseket folytat a NeuroVigillel, hogy ALS-betegeken kipróbálhassa a készüléket. Ez egyben lehetőséget kínálna arra is, hogy az iBrain hatásfokát össze lehessen vetni a többcsatornás és elektródák sokaságát használó eszközökkel.

„Low azt kutatja, hogyan lehet felismerni a különböző szándékokra utaló jeleket. A dolog azért különösen izgalmas, mert úgy néz ki, hogy valóban képes lesz megcsinálni Stephen Hawking és a többi, ALS-ben szenvedő beteg számára – vélekedett Heiman-Patterson. – A betegek azon túl is szeretnének kommunikálni, hogy szemük behunyásával igent vagy nemet jeleznek. E-mailt akarnak küldeni, le akarják kapcsolni a villanyt, de még inkább arra vágynak, hogy értelmes beszélgetést folytathassanak.”

Az iBrainhez hasonló célú eszközöket annak értékelésére is használják, hogyan válnak be a kísérleti neurológiai gyógyszerek a klinikai vizsgálatok során. A NeuroVigil mindazonáltal még nem árulta el, hogy mennyibe kerül a készülék.

A cég 2009-ben megállapodást kötött a Hoffmann-La Roche gyógyszergyártó óriással az iBrain teszteléséről, de ezeknek a korai vizsgálatoknak az eredményeit még egyik fél sem hozta nyilvánosságra. A NeuroVigilnek az a stratégiája – amiként Low megfogalmazta –, hogy végigvigye a klinikai vizsgálatokat a Roche-sal és más, iparági, illetve tudományos partnerekkel, végül pedig megszerezze a forgalomba hozatalhoz szükséges engedélyeket az amerikai gyógyszer-ellenőrzési hatóságoktól.

Ma még a grimaszok a gyorsabbak

Low úgy tervezi, hogy ezen a nyáron újra találkozik Hawkinggal Cambridge-ben, hogy közösen mutassák be a kezdeti eredményeket egy július elején rendezendő neurológiai találkozón. 

A NeuroVigil továbbra is kész együttműködni a fizikussal és munkatársaival, hogy tovább finomítsák a Hawking gondolatai által generált jeleket megfejteni hivatott technológiát. „Egyelőre úgy gondolom, hogy a grimaszaim gyorsabbak, mint az agyszámítógép interfész – írta egy asszisztensének küldött e-mailben Hawking –, de hogy ez a helyzet megváltozzon, használni fogom Low rendszerét.”

Grimasz
(Forrás: Wikimedia Commons / Ecelan / GNU-FDL 1.2)

Sok munka van még hátra azonban, beleértve a tudós agyhullámainak integrációját olyan számítógépekkel és eszközökkel, amelyek lehetővé teszik számára a kommunikációt.

„Hát nem lenne csodálatos – tette fel Low a költői kérdést –, hogy egy olyan elme, mint amilyen Stephen Hawkingé, még egy kicsivel jobb kommunikációra legyen képes?”