Znanstvenici diljem svijeta već danas rade na računalnim sučeljima koja će nam pomoći da svijet oko sebe vidimo novim očima. Riječ je o takozvanom BCI-ju (Brain-Computer Interface) - sučelju između računala i mozga, tehnologiji koja ljudskom mozgu omogućuje izravno upravljanje računalima. Na ovom polju znanstveni timovi diljem svijeta rade već preko 50 godina, a danas svjedočimo prvim višemilijunskim start-upima koje pokreću tehnološki divovi poput Elona Muska i Bryana Johnsona. Muskov start-up nosi ime Neuralink, dok se Johnsonov zove Kernel.

Pedeset godina znanstvenog napretka

Izvori ovog polja računalnih znanosti sežu u medicinu. Osnovna namjena sučelja između računala/stroja i mozga pomoć je nepokretnim i teško pokretnim osobama. Ideja je bila računalnim putem omogućiti im interakciju s okolinom. Prve pokuse na polju BCI-ja 1969. je proveo Eb Fetz, znanstvenik u Centru za senzomotorni neuralni inženjering, koji je majmunima omogućio da pojačanim moždanim valovima pokreću kazaljku testnog uređaja.

Današnja dostignuća uključuju mehaničku ruku kontroliranu moždanim valovima, koju je razvio tim znanstvenika na Sveučilištu u Pittsburghu. Stručnjaci sa Stanforda uspjeli su, u drugu ruku, registrirati impuls za kretanje ruke u mozgu paraliziranih pacijenata, dopustivši im da koriste tablet bez potrebe za dodirom.

Kao što mozak šalje informacije strojevima, oni mogu slati signale ljudskom mozgu. Pomoću električne energije moguće je poslati virtualna osjetila stimulacijom unutrašnjosti mozga ili moždane površine. Sličan scenarij imamo s ranim verzijama bioničkih očiju koje pacijentima vraćaju osjetilo vida i umjetnim pužnicama koje stotinama tisuća ljudi diljem svijeta vraćaju osjetilo sluha.

Trenutno najsloženija sučelja između mozga i računala ona su koja djeluju u dva smjera, odnosno koja stimuliraju i 'čitaju' živčani sustav. Njihovo stručno ime je BBCI, odnosno bi-directional brain computer interface. Ova sofisticirana podvrsta BCI-ja može se koristiti za pojačavanje veza između dva područja mozga ili čak među mozgom i kralježnicom, što među ostalim znači da ćemo uz pomoć računala moći pokretati donedavno paralizirane udove.

Sve je u ranom stadiju razvoja

Brojni BCI-jevi ne zahtijevaju ugradnju kirurškim putem. Neki od novijih uređaja rade preko senzora koji se nalaze unutar specijalno izrađenih šljemova ili kapa koje su u stalnom kontaktu sa skalpom. Pomoću ovih uređaja moguće je kontrolirati kursore, invalidska kolica, robotske ruke, dronove, humanoidne robote i tako dalje. Ovo nažalost ne znači da je tehnologija savršena. BCI registrira kašnjenje u odnosu na uneseni impuls, a čak i kada radi, zahtijeva kiruršku ugradnju, dok su kretnje manje kompleksne i nerijetko neprecizne. Bioničke oči u drugu ruku trenutno imaju jako slabu rezoluciju, dok umjetne pužnice uspješno registriraju samo dio zvukova. 

Neuroinženjering je složen

Neuralne strukture mozga su nezamislivo složene, što na praktičnoj razini stvara velik broj poteškoća. Zamislite, za početak, da nastojite shvatiti razgovor velike grupe prijatelja slušajući samo jednog od njih. Možda ćete dobiti okvirnu ideju o temi razgovora, dok će detalji ostati uglavnom nepoznati. Najbolji implantati današnjice mogu slušati samo mali dio mozga, što znači da pomoću njih možemo raditi impresivne stvari, dok i dalje nismo ni blizu shvaćanju 'veće slike'.

Ista stvar vrijedi i za neurone u mozgu. Tehnologija danas omogućuje da 'čitamo' dio njihove interakcije, no ona i dalje nije dovoljna za to da interpretira složenije signale. Naš mozak ne reagira samo na električne naboje, već i na niz različitih kemijskih reakcija. Ista stvar vrijedi i u drugom smjeru: kada mozgu šaljemo informacije elektrostimulacijom, 'razgovaramo' s njime uz 'električni naglasak'. Neuroni u mozgu upravo zbog toga jako teško 'prevode' ono što im uređaj, odnosno implantat nastoji objasniti.

Naposljetku, imamo i problem s oštećenjima. Implantati, koliko god mali bili, i dalje oštećuju mozak, a problem stvara i imunološki sustav koji ih u kombinaciji sa svime ostalim čini neiskoristivima. Jedno od rješenja koja bi to mogla sanirati su fleksibilna biokompatibilna vlakna, no do njihove komercijalne upotrebe i proizvodnje mogli bismo se načekati.

Svijetla budućnost

Unatoč brojnim izazovima, znanstvenici su uvjereni da će u budućnosti BCI postati dio svakodnevice. Faktor koji nam ide u korist je spremnost našeg mozga na adaptaciju - mogućnost učenja korištenja BCI-ja slična je učenju vožnje automobila ili korištenja dodirnog sučelja prosječnog smartfona. Naš mozak na ovaj način može naučiti interpretirati nove vrste senzornih informacija dostavljenih, primjerice, magnetskim impulsima.

Na ovaj način znanstvenici nastoje stvoriti koadaptivni dvosmjerni BCI koji surađuje s ljudskim mozgom i polako se prilagođuje. Uz adekvatnu terapiju pacijenti će se naučiti upravljati uređajem koji će se u isto vrijeme privikavati na njih. Jedan od trenutnih projekata su eksperimentalni implantati koji se protiv bolesti bore bez lijekova - komunicirajući izravno s unutarnjim organima, piše Futurism.

Znanstvenici su također otkrili nove načine na koje premostiti jezičnu barijeru između biokemije i elektronike. Riječ je o 'neuralnoj čipki' koja ugradnjom omogućuje neuronima u mozgu da rastu s ugrađenim elektrodama umjesto da ih odbijaju. Fleksibilne sonde temeljene na nanovlaknima, fleksibilne neuronske skele i sučelja staklenog ugljika u budućnosti bi u našim tijelima mogli omogućiti harmoničan suživot bioloških i tehnoloških računala.