Garunaren itzultzaileak

Garunaren eta ordenagailuen arteko interfazeei BCI deitzen zaie, Brain Computer Interfaces . Pentsamenduaren itzultzaileak dira, nolabait: garunaren asmoak irakurri eta interpretatzen dituzte, eta, gero, ekintza bihurtzen dituzte. Adibidez, pentsatutakoa pantaila batean idazten dute, edo robot bat edo paralizatutako gorputz-adar bat mugiarazten dute.

Hain zuzen, azken aplikazio hori ikertzen ari dira zenbait talde, errehabilitazio neuromotorean erabiltzeko. Izan ere, garun-infartu bat gertatzen denean, hainbat sintoma izaten dira, kaltea jasandako eremuaren arabera. Askok arazo motorrak izaten dituzte; adibidez, hemiplejikoak geratzen dira. Kasu batzuetan, mugimendua abiatu abiatzen da garunean, baina ez da muskuluetara iristen, eten bat dagoelako.

Ikertzaileek proposatu dute, garunaren plastikotasuna dela eta, etena osatu daitekeela, BCI sistemen bidez prozesu horretan parte hartzen duten elementuak kitzikatuta. Hau da, uste dute, estimulu egokiak emanez gero, neurona osasuntsuek kaltetu direnen funtzioa egin dezaketela, eta, horrenbestez, pazienteek mugitzeko gaitasuna berreskura dezaketela.

Asmo horrekin ari dira lanean, besteak beste, Alemaniako Tübingen Unibertsitatean, Niels Birbaumer doktorearen zuzendaritzapean. Talde hori izan zen halako sistemak pazienteekin probatzen lehena, eta talde horretan dabil orain ikertzen Ander Ramos donostiarra.

Fatronik Fundazioko ingeniari biomedikoa da Ramos, eta doktoretza egiten ari da Tübingen Unibertsitate ospetsuan. Ramosek aitortu duenez, "talde asko ari dira ikertzen pertsonekin, baina gurea izan da garun-infartua zuten pazienteekin ikertzen hasi den lehena".

Ander Ramos Fatronik Fundazioko ingeniari biomedikoa da eta doktoretza egiten ari da Tübingen Unibertsitatean, Psikologia Medikua eta Jokabidearen Neurobiologia Institutuan, hain zuzen. Arg.: Ander Ramos.

Probak pazienteekin

Egoera horretan dauden 1.200 paziente ditu Ramosen taldeak. "Tamalez, gero eta gehiago dira. Hainbat faktorek eragiten dute horretan, esaterako, zahartzeak edo bizi-ohitura ez-osasuntsuak, baina gero eta gazte gehiago ditugu (30-40 urte ingurukoak), diseinuko drogen eraginez gaixotutakoak asko. Guk denen datuak aztertzen ditugu, hala nola istripua noiz izan duten, zergatik, zer ondorio dituzten..., eta ikerketarako egokiak direnak hautatzen ditugu".

Izan ere, parte-hartzaileen taldeak homogeneoa izan behar du, eta zenbait baldintza bete behar ditu. "Adibidez, ezin dute kalterik izan kognizioan, entrenamendua jaso behar baitute". Entrenamendu bikoitza egiten dute; egunean bi orduz aritzen dira BCIarekin entrenatzen, sistema doitzeko eta eraginkortasuna hobetzeko, eta ordubete ohiko fisioterapia egiten, baina ikerketara bideratua.

Jaso, iragazi eta interpretatu

Fase garrantzitsuenetako bat garunaren seinaleak jasotzea da, eta hori egiteko elektroentzefalografia erabiltzen dute. Horretarako, metodo estandarizatuak daude, ez-inbasiboak nahiz inbasiboak. Ez-inbasiboetan, seinaleak jasotzen dituzten sentsoreak buruaren kanpoaldeanjartzen dituzte; normalean, seinalearen transmisioa errazten duen gel bat ematen zaie buruaren larruazalean, eta pazienteak ez du besterik jasaten. Metodo inbasiboetan, berriz, barruan ezartzen dira sentsoreak.

Irudian, garun-infartua izan duen paziente bat, errehabilitazio neuromotorea egiten. Helburua da, hilabetez errehabilitazioa egin ondoren, pazientea gai izatea muskulua bere kabuz mugitzeko. Arg.: Tübingen Unibertsitatea.

Pazientearentzat ez-inbasiboak baino askoz ere gogorragoak dira sentsore horiek, beraz, baina jasotako seinalea "garbiagoa eta zehatzagoa da", Ramosen esanean. Elektrodoak kanpoan ezartzen direnean "beti sartzen da zarata; erraza da pazientea pittin bat mugitzea, kableak ukitzea, edo bekainak altxatzea, eta seinale horiek guk detektatu nahi duguna estal dezakete". Aldiz, sentsorea garunaren barruan edo juxtu haren gainean jarriz gero, "seinale/zarata ratioa handiagoa da".

Hortaz, seinalea jasotzea baino are zailagoa da hura iragaztea, "alegia, zarata kentzea", eta interpretatzea. "Kontuan izan behar da garuna beti martxan dagoela, eta ikerketan parte hartzen ari den pazientea, batetik, guk agindutakoa egiten ari da, eta, bestetik, aldi berean, pantaila bati begira dago, eta ulertzeko saiakera egiten ari da...".

Gainera, pertsonatik pertsonara aldatu egiten dira seinaleak, eta baita pertsona berarenak ere, unearen arabera, "adibidez, kafe asko hartu badute, edo lehentxeago jan egin badute, edo gau txarra izan badute, seinalea aldatu egiten da". Horrek guztiak zaildu egiten du seinalearen interpretazioa.

Neuroplastikotasuna eragitea helburu

Garuneko seinaleak detektatzeko elektroentzefalografia erabiltzeaz gain, Ramosen taldeko ikertzaileek elektromiografia baliatzen dute. Horren bidez, muskuluen jarduera bioelektrikoa jasotzen dute. Izan ere, haien helburua errehabilitazioa da; hau da, pazientea tratatzea, mugitzeko gaitasuna berreskuratu dezan.

Helburua "neuroplastikotasuna eragitea" da, Ramosen hitzetan. Haien hipotesia da zeregin ikus-motoreetan gertatu den etena osatu dezaketela BCIaren bidez. Hain juxtu, horregatik aukeratzen dituzte kortexean kalterik ez duten pazienteak, hortxe abiatzen baita mugimendua.

Ortosi robotiko honekin, mugitzeko asmoa kontrola daiteke, Tübingen Unibertsitatearen eta Fatronik Fundazioaren artean garatutako neuroprotesiari esker. Arg.: Tübingen Unibertsitatea.

"Zeregin ikus-motore bat da, adibidez, edalontzi bat hartzea, --azaldu du Ramosek--. Aurrena edalontzia ikusten duzu, eta garunak informazio hori jasotzen du. Prozesatu ondoren, mugimendua abiatzen du; edalontzia hartu nahi duzu, eta asmo horren araberako seinaleak bidaltzen ditu besora eta eskura, edalontzia hartzeko. Azkenik, edalontzia hartzen duzu. Bada, guk elementu horiek kitzikatzen ditugu BCIaren bitartez, hilabetez. Eta bilatzen duguna da, denbora hori igarotakoan, pazientea gai izatea muskulua bere kabuz mugitzeko".

Dagoeneko lortu dute paziente batzuekin, "baina beste batzuekin, ez", onartu du Ramosek. Faktore askok eragiten dute emaitzak askotarikoak izatea: motibazioa, depresioa duten edo ez, infartuak zer eremu kaltetu dituen... Ikertzaileentzat funtsezkoa da jakitea zergatik etorri diren bere onera lortu duten horiek. Horrekin, metodologia findu nahi dute, azkenean merkaturatzeko moduko produktu bat diseinatzeko.

Hala eta guztiz ere, Ramosek zuhurtziaz hitz egin du aukera horri buruz: "Duela bost urte, arlo honetan hasi nintzenean, iruditzen zitzaidan behar bada hamar urteren buruan egongo zela zerbait komertziala, baina orain ez naiz hain baikorra". Dena dela, haren ustez, gakoa ez da izango sistemak funtzionatzea, baizik eta produktuak oso sendoa eta egonkorra izan behar duela, eta arrazoizko prezioa izan behar duela. "Horrez gain, Europako Batasunaren edo Estatu Batuen baimena lortzeko prozesuak oso luzeak dira". Horregatik, nahiago du datarik ez eman.

Norberaren gorputzean preso

Bitartean, Tübingen Unibertsitateko taldeak BCI teknologian ikertzen jarraitzen du, eta beste proiektu batzuk ere baditu, besteak beste, alboko esklerosi amiotrofikoa duten pazienteekin.

Berckeley Unibertsitatean 2003an garatutako exoeskeletoa. Horri esker, soldaduak 100 kg-ko bizkar-zorroa eraman dezake, ahalegin berezirik egin gabe. Arg.: Berckeley Unibertsitatea.

Ramosek azaldu duenez, gaixotasun "izugarria" da: "pazienteek pixkanaka mugitzeko gaitasuna galtzen dute, eta azkenean locked-in geratzen dira, beren gorputzean preso. Kontzienteak dira, baina ezin dira mugitu, eta ezin dira komunikatu kanpoaldearekin. Gure ustez, neuroprotesiak dira paziente horiek kanpokoarekin komunikatzeko duten irtenbide bakarra".

Kasu horietan, BCIa erabiltzen dute, ez zeregin ikus-motoreetan parte hartzen duten elementuak kitzikatzeko, baizik eta garuna estimulatzeko. Izan ere, Ikertzaileek uste dute paziente horietan pentsamendua itzaltzen joaten dela, komunikazioaren eta estimuluaren gabeziagatik. BCIaren bitartez, saihestu egingo lukete hori.

Oraingoz, paziente bakarrarekin egin dituzte probak, eta une batzuetan pazienteak ondo erantzun bazuen ere, ez zuten komunikazio jarraitua lortu. Dena den, horrek ez die etsiarazi, uste osoa baitute halako pazienteentzat BCI teknologia oso lagungarria izan daitekeela.

Bestelako aplikazioak eta etika

Ramosek osasun-arloko aplikazioak lantzen jarraitzeko asmoa duela adierazi du. Zenbait ikertzaileren iritziz, bideo-jokoen eta aisialdiko enpresek egingo duten inbertsioari esker, BCI teknologiak garapen azkarra izan dezake. Hala, dagoeneko badaude elektrodo lehorrak, hau da, gelik behar ez dutenak, horrelako aplikazioetara bideratuak; adibidez, Emotiv System enpresak duela pare bat urte Epoc izenarekin merkaturatutakoa. Alabaina, Ramosek zalantza egiten du kaskoak benetan garunaren seinaleak jaso eta interpretatzen ote dituen. Haren ustez, aurpegiko eta kopetako muskuluen mugimenduak jasotzen ditu.

Emotiv System enpresak aisialdirako merkaturatutako Epoc kaskoa. Arg.: Errotiv System.

Beste aplikazio batzuk, berriz, zalantza etikoa eragiten diote. Tübingen Unibertsitatera joan baino lehenago, Johns Hopkins Estatu Batuetako unibertsitate entzutetsuan ikertzen aritu zen. Ikerketa biomedikoan mundu-mailan aurreratuenetako bat bada ere, Ramosek ez zuen gogoko Estatu Batuetako Armada izatea BCI teknologiako inbertitzaile nagusia.

Ramosen esanean, "edozein teknologiarekin gertatzen den bezala, erabileran dago gakoa; telefono mugikor bat bonba bat lehertarazteko erabil dezakezu. Berdin gertatzen da exoeskeletoekin, adibidez. Guk baditugu proiektu batzuk ezinduei gorputz-adarrak mugitzen laguntzeko, exoeskeletoen bidez. Bada, Berckeley Unibertsitatean ere duela urte batzuk halako bat garatu zuten, eta, orain, antzeko bat dauka ejertzito estatubatuarrak, supersoldaduak lortzeko".

Horrez gain, irudien ezagutzarako ere interesatzen zaio BCIa ejertzitoari. Izan ere, garunak edozein ordenagailuk baino askoz ere azkarrago topatzen du bilatzen duen irudia beste askoren artean. Hori gertatzen denean, seinale bat sortzen da garunean, eta hori BCIaren bidez ikus daiteke. Hala, etsaiak detektatzeko eta identifikatzeko erabil daiteke. "Aplikazio militarrak asko izan daitezke", ohartarazi du Ramosek. "Baina askoz ere aplikazio onuragarriagoak ere badaude, noski, eta nahiago dut horiek ikertu".

BCI sistemen eskema

Ondoko eskeman, gaur egun dauden hiru protesi-motak ikus daitezke: ez-inbasiboak (EEG), ez oso inbasiboak (ECOG), eta inbasiboak (elektrodo-sarea; irudian, unitate bakarra erakusten da). Garunaren jarduera jasotzea da hiruen helburua, baina ez dute berdin funtzionatzen, eta emaitzak ere ez dira berdinak.

Garuneko protesiek jasotako datuak ere hainbat eratara prozesatzen eta sailkatzen dira. Hurrengo pausoan, aginduak bidaltzen dira sistema osatzen duten gailuetara. Funtzioaren arabera, era batekoak edo bestekoak dira, hala nola komunikatzen edo mugitzen laguntzen duten gailuak edo errehabilitazio neuromotorea lortzeko bideratutakoak.

(Argazkia: Neurosurgery)