Elektryczne badania aktywności mózgu.

Elektryczne badania aktywności mózgu.

O tym, że pracy różnych narządów towarzyszą zjawiska elektryczne, wie każdy, kto przechodził badanie EKG. Skurczom serca towarzyszą bowiem impulsy elektryczne, które można zarejestrować przy pomocy elektrod umieszczonych na kończynach i na klatce piersiowej.

Jeszcze bardziej frapujące możliwości daje współczesna elektronika przy bezpośrednim odbiorze i wykorzystywaniu sygnałów elektrycznych, powstających podczas pracy mózgu i jego poszczególnych elementów składowych.

Jak wiadomo sygnały odbierane przez nasze zmysły, przetwarzane i analizowane przez mózg i wysyłane do podporządkowanych mózgowi narządów (zwłaszcza do mięśni, dzięki którym poruszamy się i mówimy) – mają naturę elektryczną. Są to impulsy elektryczne, z których każdy trwa zaledwie jedną tysięczną sekundy i ma wartość jednej dziesiątej wolta, ale których są miliony i których wyrafinowana melodia (wszystko co ważne, kodowane jest częstotliwością tych impulsów) i skomplikowany przestrzenny taniec (impulsy są wytwarzane, przesyłane, odbierane i odsyłane z powrotem w wielu strukturach mózgu równocześnie) stanowi istotę naszego odczuwania, poznawania, pamiętania i myślenia. Te sygnały do niedawna można było badać głównie u zwierząt, bo rejestrowanie impulsów wymagało wkłuwania w głąb mózgu elektrod, a tego nie wolno robić u ludzi ze względu na uszkadzający charakter takiego badania. Dzięki wiedzy uzyskanej w wyniku badań na zwierzętach można jednak obecnie budować elektroniczne aparaty, które potrafią te sygnały odbierać bezinwazyjnie, czyli w sposób możliwy do zastosowania także u ludzi.

Co można dzięki temu osiągnąć?

Bez mała wszystko. Z jednej strony może to służyć medycynie, bowiem dzięki rejestracji i analizie tych sygnałów (lub ich odległego echa, rejestrowanego na powierzchni czaszki jako tak zwany sygnał EEG) współczesny neurolog nie ma trudności z oceną działania całego mózgu i jego poszczególnych składników, jak również potrafi sobie poradzić z odnalezieniem w strukturach mózgu źródeł różnych patologii (na przykład epilepsji). Odbierając sygnały z nerwów prowadzących rozkazy mózgu do mięśni możemy je wykorzystać do sterowania protez kończyn, wózków inwalidzkich, manipulatorów obsługujących osoby sparaliżowane itp. W tych systemach pomysł sterowania myślą urządzeń technicznych znajduje już teraz praktyczne zastosowanie.

Wiedząc, jakie sygnały kodują w mózgu różne informacje, możemy na przykład zastępować utracone narządy zmysłów urządzeniami elektronicznymi, które swoje sygnały wysyłają wprost do odpowiednich struktur nerwowych. Przykładem systemów tego typu są masowo już wszczepiane implanty ślimakowe, które zastępują narząd słuchu osobom całkowicie głuchym. W systemach tych, mikrofon, sprzężony z odpowiednim elektronicznym procesorem, rejestruje dźwięki, a efekt swej pracy przesyła prosto do mózgu głuchej osoby, zastępując utracony lub od urodzenia nieobecny słuch tak dobrze, że osoby zaopatrzone w taki system mogą swobodnie rozmawiać z innymi ludźmi, co do niedawana było całkowicie niemożliwe. Pracuje się nad podobnym urządzeniem, które przywróci wzrok niewidomym, a połączenie możliwości odbierania i wysyłania sygnałów elektronicznych zamiast oryginalnych sygnałów nerwowych pozwoli uwolnić od skutków kalectwa osoby sparaliżowane, pozbawione czucia w poszczególnych częściach ciała lub okaleczone na przykład w wyniku wypadków drogowych.

Granica pomiędzy mózgiem i maszyną zaciera się. Coraz skuteczniej możemy współczesną elektroniką zastępować chore, niesprawne, uszkodzone lub utracone części ciała – obecnie także części systemu nerwowego.

Do czego to doprowadzi?

Jedni z niepokojem mówią o wizji cyborga – istoty po części ludzkiej, ale po części stworzonej z elementów technicznych. Ja jednak wolę myśleć i mówić o tych tysiącach osób niepełnosprawnych lub okaleczonych, którym ta nowa technika może przywrócić możliwość działania i radość życia. To jest nasz cel i nagroda za naszą pracę. I dlatego mówię:

Naprawdę, warto to robić! A żeby się dowiedzieć jak – warto się wybrać na studia Inżynierii Biomedycznej na AGH. Spotkamy się tam na wykładach. Zapraszam!