Vil styre proteser med hjernen

Om 10–15 år kan elektriske signaler fra nerveceller i hjernen styre livaktige robot-proteser. Og i fremtiden vil slike signaler kunne gi førligheten tilbake i lammede armer og ben.

Publisert
I fremtiden vil elektriske signaler direkte fra nerveceller i hjernen kunne brukes til å styre robotarmer som erstatter dagens proteser. Foto: Shutterstock
I fremtiden vil elektriske signaler direkte fra nerveceller i hjernen kunne brukes til å styre robotarmer som erstatter dagens proteser. Foto: Shutterstock

Det høres ut som science fiction å skulle registrere elektriske signaler fra nerveceller i hjernen og bruke dem til å bevege robotarmer. Det høres også ut som fantasi å bruke slike signaler til å bevege armer og ben hos mennesker med store lammelser.

Men i løpet av det halvannet året som er gått siden professor Gaute Einevoll ved Universitetet for miljø- og biovitenskap i Ås startet prosjektet eNEURO (Multilevel neural simulation and modelling), er slike visjoner kommet mye nærmere.

Naturens språk

– Hvis du virkelig vil forstå de arabiske samfunnene, er det en god idé å lære arabisk. Hvis du isteden vil forstå naturen, er det matematikkens språk som gjelder, sier Einevoll, som leder en forskergruppe ved universitetets Institutt for matematiske realfag og teknologi.

Gaute Einevoll. Foto: BR Media
Gaute Einevoll. Foto: BR Media

Prosjektet eNEURO handler nemlig om å bygge matematiske modeller av enkeltnerveceller og grupper av nerveceller i hjernebarken hos pattedyr, og hvordan disse samvirker.

Modellene gir mer innsikt i hvordan nerveceller og hjernen virker, og bedre forståelse av hvordan elektriske signaler målt i eller utenfor hjernen skal tolkes.

Den innsikten åpner for anvendelser som aktiv hjernestyring av robotarmer, gjenreising av førligheten hos mennesker med lammelser, automatisk bildegjenkjenning og lindring av for eksempel epilepsi og Parkinsons sykdom.

Får førligheten tilbake

Professor Einevoll forklarer at styring av robotarmer med signaler fra hjernen allerede er blitt gjort eksperimentelt med aper i USA.

– Det høres dramatisk ut å ha elektroder inne i hjernen, men de fleste vil antakelig godta slike løsninger hvis det handler om å få tilbake førligheten.

– Det er opplagt mye mer vanskelig å styre egne lemmer enn robotarmer, for da må vi også forstå hvordan signalene fra hjernen tolkes i armmuskulaturen. Men i prinsippet er også dette fullt mulig, tror han.

 – Kan man tenke seg etiske problemstillinger hvis man stikker elektroder inn i menneskers hjerne for å måle hva som foregår der inne?

Ved å stikke tynne elektroder inn i nærheten av et nevron i hjernen, er det mulig å måle den elektriske aktiviteten som brukes til å styre muskelbevegelser.  Ill: UMB
Ved å stikke tynne elektroder inn i nærheten av et nevron i hjernen, er det mulig å måle den elektriske aktiviteten som brukes til å styre muskelbevegelser. Ill: UMB


– Ja, det er klart. I vår gruppe bruker vi kun matematiske modeller og havner derfor ikke direkte i store etiske problemer, men all forskning på levende dyr er uansett underlagt streng kontroll.

– For øvrig har vi jo allerede i dag utviklet mange potensielt farlige teknologier, som vi klarer å håndtere ganske godt i demokratiske land.

– Når det gjelder forskning på mennesker, har vi et samarbeid med forskere på Harvard som gjør målinger av elektriske signaler i hjernen i forbindelse med kirurgiske inngrep på pasienter.

– Vi skal huske på at oppsiden blir ganske stor hvis vi for eksempel snakker om å hjelpe mennesker som er lamme fra nakken og ned. Det må veies opp mot ulempene, svarer Einevoll.

Bruker nasjonale ressurser

eNEURO-forskerne samarbeider tett med blant annet professor Stig Omholt ved UMBs Senter for integrert genetikk (CIGENE), som bruker matematisk modellering til å studere hvordan genetiske forskjeller uttrykkes i hjertet.

Begge gruppene gjør utstrakt bruk av superdatamaskinene Titan i Oslo og Stallo i Tromsø, og utvikler samtidig programvare for det internasjonale nevroinformatikk-samfunnet.

Prosjektet er støttet av Norges forskningsråd program eVITA, som blant annet utvikler nye arbeidsformer og forskningsmetoder med basis i nødvendig elektronisk infrastruktur for å håndtere store mengder digitale data.

Lenke:

Forskningsrådets program: eVitenskap - Infrastruktur, teori og anvendelser (EVITA)