Aktualizace: Výkop nakonec provedl 29letý Juliano Pinto, jeden z osmi paraplegiků, se kterými tým vědců pracoval. Stalo se tak však těsně u postranní čáry a stranou pozornosti většiny televizních kamer, takže většině diváků tento detail ceremoniálu unikl. Však také byl velmi krátký: Pinto míč lehce kopl pravou nohou na vzdálenost ani ne dvou metrů a během několika vteřin bylo po všem.
Miguel Nicolelis je už dnes v Brazílií známou osobností a brzy se může stát hvězdou. Jak to v Jižní Americe bývá časté, proslavit ho může fotbal. Nicolelis je neurolog a lékař, který se dlouhodobě zabývá "překladem" mozkových signálů do digitálních.
Miguel Nicolelis
V jeho laboratořích v USA i v Brazílii opice ovládají pomocí myšlenek robotické paže ve vedlejší místnosti nebo na druhém konci světa a potkani si na dálku napovídají, kterou páčku zmáčknout. Ovšem v laboratoři. Ve čtvrtek večer našeho času by však měl svou práci předvádět před publikem, které bude nejspíše čítat pár desítek tisíc lidí na stadionu a pár desítek milionů u televizí.
Slavností výkup před utkáním mezi Brazílií a Chorvatskem by měl provést paraplegik, tedy pacient ochrnutý po poškození míchy. V podpůrném robotickému obleku by měl přijít na hřiště a z vlastní vůle kopnout do míče. Půjde o první veřejnou demonstraci programu Walk Again Project, na který Nicolelis dostal od brazilské vlády dotaci 15 milionů dolarů.
V tuto chvíli není jasné, zda a jak pacient celou akci zvládne, termín byl opravdu velmi perný. Robotické "obleky" už dnes existují, jeden třeba nedávno získal rehabilitační ústav v Kladrubech (viz reportáž ČT), ale s těmi se do míče kopnout nedá. Pomáhají paraplegikům alespoň trochu se rozhýbat a jde spíše o jednu z mnoha pomůcek při rehabilitaci než o řešení problémů se sníženou pohyblivostí. A chůze musí probíhat na rovné ploše a s jištěním zvenčí, aby nedošlo k nehodě.
Oblek předváděný v Brazílii by měl být na zcela jiné technologické úrovni. Měl by se alespoň částečně řídit pokyny přímo z mozku pacienta a poskytovat mu i zpětnou vazbu usnadňující ovládání. K řízení se používá snímání EEG (elektroencefalogram), tedy měření elektrické aktivity mozku (změn potenciálu) přes lebku.
Robotický oblek v laboratoři
Postižený tedy bude mít jen "síťku na hlavě" pro snímání signálů v mozku, a ne elektrody zavedené přímo do mozku, jak měl tým v plánu původně. Přitom právě druhou zmíněnou metodu Nicolelis používá ve většině svých známých laboratorních pokusů a je v ní průkopníkem. Ještě v roce 2012 psal ve článku pro populárně-vědecký Scientific American, že snímání EEG je pro jeho účely nevhodné a nepřesné.
Co se dělá v BrazíliiPráce Miguela Nicolelise (a řady dalších vědců) přesvědčivě ukazuje, že model našeho vlastního těla v našem mozku je velmi tvárný. A mění se zcela běžně. Nástroje v našich rukou se z hlediska naší mysli stávají přímo součástí našeho těla. Dokáže také zakomponovat i zcela nové nástroje, které jsme fyzicky neviděli, třeba dálkově ovládanou paži v jiné místnosti nebo robota na druhém konci světa (to byl jiný pokus Nicolesise a jeho týmu). Můžete si poslechnout i jeho vystoupení k vlastní práci, třeba na konferenci TED. Pochází z února 2012, takže o přenosu myšlenek mezi potkany se z ní nic nedozvíte. Ale můžete si alespoň poslechnout, jak zní činnost mozku. Bohužel nejsou k dispozici české titulky. A na koho je to moc vážné, může si ho poslechnout v komediální The Today Show. Řada anglických materiálů je k dispozici i na stránkách Nicolelisovy laboratoře. Mimochodem, dobrý servis pro média je zřejmě i jedním z důvodů, proč je brazilský vědec mezi novináři velmi oblíbený. Poskytoval jim ho i během příprav robotického obleku pro mistrovství světa. Ale tím hlavním důvodem je jsou sympaticky šílené a nápadité práce jeho týmu. |
Ale šibeniční termín pro dodání obleku a úspěch projektu, který brazilská vláda definitivně schválila až v lednu 2013, vedl k záměně elektrod za v mnoha ohledech jednodušší EEG technologii, která už je dobře prozkoumaná a zvládnutá (vhodné elektrody do lidského mozku by se vyvíjely podstatně složitěji).
EEG podle řady Nicolelisových kolegů z oboru ovšem není dostatečně přesnou metodou a nedokáže to, co brazilský tým slibuje. Měření EEG nedokáže odlišit jednotlivé neurony či jejich menší skupiny a podstatě jde o "zvuk" miliard neuronů pracujících najednou. Najít mezi nimi nějakou určitou skupinu "nástrojů" (třeba motorických neuronů) je pro dnešní neurologii jen velmi obtížné.
Není to úplně nemožné. Tým z Univerzity v Minnesotě například v loňském roce předvedl video, na kterém postižený ovládá malý létající model pomocí myšlenek. Když chtěl, aby stroj zatočil, představoval si, že zatíná buď levou, či pravou ruku v pěst. Když chtěl stroj poslat výš, představoval si, že zvedá obě ruce. Nepřehlednou změť signálu EEG probíral za vědce počítač, který se díky zpětné vazbě postupně učil rozeznávat tyto signály přesněji a přesněji.
Ani tak nebyl tok z informací ze signálu EEG (řádově pár desítek bitů za sekundu) dostatečný. Není jich dost na to, aby stačily na ovládání komplikovaného robotického obleku, který může mít řadu poloh (má celkem 17 stupňů volnosti, tedy až 17 různých parametrů u každého pohybu). Obvykle je tak úspěch jen vyslat jednoduchý signál k zapnutí/zastavení.
Například loňský evropský projekt vývoje prvků pro podobný robotický oblek ovládaný EEG skončil v podstatě neúspěchem, řekl jeden z jeho účastníků Guy Chéron pro časopis Technology Review. Vědci se samozřejmě dozvěděli spoustu nového, ale sami mají pocit, že narazili na slepou uličku. Na pohled se sice oblek podařilo rozchodit ve chvíli, kdy člověk v něm začal myslet, ale sami vědci si nejsou jistí, že nešlo jen o zdání: "Nejsme přesvědčení o tom, že šlo skutečně o nervový signál ovládající pohyb, a ne jen artefakt (tedy uměle vzniklý výsledek při interpretaci signálu z mozku, pozn. red.)," řekl Chéron pro Technology Review.
Skeptici si tak myslí, že při slavnostním výkopu v Brazílii se robotický oblek bude v podstatě pohybovat sám. Andrew Schwartz, specialista ve výzkumu neuroprotetik z Univerzity v Pittsburghu se odvážil také pro Technology Review prorokovat: "Všechno, co při předváděčce uvidíte, budou jen na efekt dělaná robotika a bude to pravděpodobně předprogramované."
Miguel Nicolelis s kolegy tvrdí, že to bude jinak. EEG podle nich sice není vhodné pro přesné ovládání třeba horních končetin, ale pro motoriku (tedy pohyb celého těla) to tak není. Navíc hodlají EEG kombinovat s ještě jinými vstupními signály, o kterých zatím s novináři nechtěli mluvit.
Časopis Nature dal dohromady nejdůležitější milníky naší schopnosti čtení mozkových signálů. Modře jsou vyznačeny události spojené s pochopením mozkové podstaty našich pohybů, oranžově pak ty spojené s vývojem vhodné elektroniky. Zelená barva je pro experimenty s technologií na zvířatech, fialová na lidských pacientech.
Určitě tu jsou i jiné možnosti. Mohou se objevit i nějaké jiné typy senzorů (třeba drobných svalových pohybů), které se ukážou přesnější a praktičtější než EEG. Brazilští vědci u obleku pro MS pracují například s "umělou kůží", což je systém, který zprostředkovává člověku v obleku dojmy z nohou. Signály z nich se přenášejí do paží pomocí drobných vibrujících součástek. Pacienti si prý po několika zkouškách začnou přirozeně spojovat různé vibrace v pažích s tím, jestli noha obleku stojí na zemi, nebo je ve vzduchu. Mají tak prý mnohem více pocit, že se sami hýbou a necítí se jen unášeni strojem.
Řadu funkcí obleku přesto zajišťuje elektronika a mechanika bez vědomí jeho nositele. Pro časopis Science Nicolelis řekl, že oblek bude "ovládaný sdíleně".
"Vyšší funkce bude mít na starosti mozek, pohyb na nižší úrovni počítač." Vyšší funkce jsou například "rozejdi se", "zastav se", "zrychli", "zpomal", "vlevo" či "kopni do míče".
Pacienti s obleky trénují od března, kdy obleky dorazily do Brazílie. A možná ještě později, protože první záběry chůze samotného obleku, ještě bez člověka, zveřejnil Nicolelis na své facebookové stránce v dubnu letošního roku. Je tedy otázkou, kolik času bylo vlastně na trénink a vychytání nedostatků a chyb.
Nejde přitom jen o technickou stránku věci. Trénovat se museli i lidé v projektu. Vědci se totiž bojí, že atmosféra stadionu by mohla pacienty rozrušit tak, že jejich tělesné signály (třeba EEG) se stanou pro počítač naprostou nečitelnými. A tak účastníci pokusu trénovali ve "virtuálním studiu", kde se jim vědci pokusili prostředí velkých a hlučných fotbalových zápasů co nejlépe přiblížit. Používali záznamy z tureckých stadionů, protože nic hlučnějšího prý nenašli. Snad to na slavnostní výkop brazilského šampionátu bude stačit.
Co přesně se v obleku a mozku vybraného postiženého stalo a jaká technologie za ním stála, to se ovšem dozvíme až mnohem později. Nicolelis s kolegy prý mají k dipozici celou řadu zajímavých údajů, které budou postupně vydávat během následujících měsíců ve vědeckých časopisech. Až pak bude možné určit, zda šlo skutečně o vědeckou novinku, nebo spíše jen reklamní akci.
