Eudoxa

Resultat som presenterades i juli månad på årets konferens i beräkningsneurobiologi i Baltimore pekar på att vi kommer allt närmare en tid då det är lika vardagligt att koppla proteser till nervsystemet som det idag är med hörapparater. Beräkningsneurobiologer använder matematik och datorer för att förstå nervsystemet eller behandla dess signaler.

Tidigare var det mycket svårt att mäta vad som skedde inne i hjärnan; det bästa man kunde uppnå var att mäta svaga hjärnvågor på skallen eller operera in elektroder i hjärnan under farliga operationer. Men idag har elektroderna blivit allt mindre och skickliga tack vare samma miniatyriaseringsteknik som datorindustrin använder. Idag finns det millimeterstora "nåldynor" med 300 olika mätpunkter, var och en några tusendels millimeter stora, som kan opereras in och fungera i kroppen i månader och år.

Forskare vid Duke University Medical Center i USA har nyligen genomfört de första större försöken på människor med att avkoda signaler till handen. Ett forskarteam lett av Dr. Miguel Nicolelis planterade in 32 mikroelektroder i frivilliga försökspersoner under hjärnoperationer. Patienterna, som led av Parkinsons sjukdom, genomgick operationen för att få "hjärnpacemakers" inplanterade för att minska sjukdomsymptomen: hjärnpacemakern fungerar på samma sätt som en hjärtpacemaker och sänder regelbundna signaler för att hålla ett annars skadat hjärnsystem igång. Vid sådana operationer måste läkarna mäta hjärnaktiviteten för att kunna sätta elektroderna exakt rätt, vilket kräver att operationen genomförs med vakna (men lokalbedövade) patienter.

I experimenten passade forskarna på att låta de 11 försökspersonerna spela ett enkelt handstyrt dataspel medan signaler spelades in. När sedan signalerna analyuserades ihop med hur de hade spelat visade det sig att det gick att förutsäga handrörelserna ifrån hjärnsignalerna – fastän de bara hade fem minuter data per patient, och det tog dem 2 minuter att träna upp partienten.

Dr. Nicolelis och hans forskarteam har hittils experimenterat på råttor och apor. Bland annat har de visat hur apor kan lära sig styra en robotarm genom sina hjärnsignaler. En dator lär sig vilka signaler från apans hjärna som motsvarar vilka armrörelser, och kan sedan styra en robotarm åt apan. Samma metod skulle kunna användas på människor för att styra proteser eller rullstolar. Resultaten är fortfarande preliminära, men man planerar experiment för att hjälpa paralyserade patienter om 3-5 år.

Det mest fascinerande i denna forskning är att hjärnan och datorn anpassar sig till varandra. Datorn lär sig från apan, och apan anpassar sig för att kunna styra bättre. Det verkar som aporna inkluderar robotarmen i sin uppfattning av kroppen när de rör sig. Egentligen är det inget oväntat: när vi cyklar eller kör bil blir vårt fordon mentalt en del av oss (åtminstone så länge allt går bra). Det är troligt att även en konstgjord kroppsdel kommer att kännas som en del av kroppen när den styrs av rätt delar av hjärnan.

Men vad betyder då nervsignalerna? Märkligt nog behöver vi inte förstå deras mening för att kunna styra proteserna. Eftersom hjärnan och datorn anpassar sig till varandra får signalerna mening genom hur de används, inte genom något färdigt "språk". Nicolelis anmärkte att "kanske finns det ingen neural kod".