Kelj fel és járj!

A botrányos előkészületek ellenére a labdarúgás szerelmesei a világ minden pontján lélegzetüket visszafojtva várják a 2014-es brazíliai világbajnokság kezdetét, melyet nem csak a szervező ország fog így vagy úgy emlékezetessé tenni. A nyitóceremónia keretein belül esedékes kezdőrúgást ugyanis egy deréktól lefelé bénult ember fogja végrehajtani.

Június 12-én a São Paulo-i Arena Corinthiansban egy korábban gerincsérülést szenvedett brazil fiatal fel fog állni a kerekes székéből, majd a pálya közepére sétálva olyat fog tenni, amire korábban nem volt képes: elrúg egy labdát. A legtöbbünk számára rutinszerű mozdulatsort az illető esetében sokéves kutatómunka és hosszadalmas tervezés előzte meg.

A technológia, amelynek segítségével mindez kivitelezhető, egy gondolatvezérelt robotváz. A szerkezetet az egyszerű mozgathatóság érdekében rendkívül könnyű ötvözetből készítették, és működtetésében külön hidraulika segíti a pácienst. Amikor a bénulástól szenvedő személy felveszi magára az eszközt, az elvégzi mindazt, amit az alsó végtag izomzata a megfelelő beidegzés hiányában képtelen megcsinálni.

A robotváz (angolul: exoskeleton) egy nemzetközi összefogás eredménye. A robotikai munka a Müncheni Műszaki Egyetemen tevékenykedő Gordon Chenget, az eszköz megépítése pedig francia kutatókat dicsér. A legnehezebb feladata azonban Miguel Nicolelisnek és csapatának volt. Ahogy korábban már beszámoltunk róla, az észak-karolinai Duke Egyetem neurobiológus professzora – aki mellesleg São Paulóból származik – és munkatársai majmok agyába ültetett elektródák és az azokon át szerzett információ segítségével képesek voltak egy robotkar mozgatására (Gondolkodom, tehát vagy. Hetek,  2013. május 3.). A szóban forgó projekt során az agyhullámok detektálására és az általuk kódolt információ feldolgozására fókuszáltak, hogy azok segítségével irányíthassák a robotvázat.

Nicolelis kilenc, húsz és negyven év közötti sérült férfival és nővel dolgozik együtt egy São Pauló-i neurorobotikus rehabilitációs központban, ahol a készülék irányítására tanítják őket. Közülük hármat választanak ki, akik részt vesznek a megnyitóünnepségen, és egyikük fogja véghezvinni az ominózus kezdőrúgást.

A robotváz koordinálásához először is be kell segíteni a személyt a filmbe illő masinába, aminek tartozéka a belülről elektródákkal borított fejfedő. Ez a sapka hivatott a szerkezet irányítójának agyhullámait érzékelni. Az információt a gép hátizsákszerű részében található számítógépbe továbbítja, ami a dekódolást követően elindítja a hidraulikus meghajtók által végrehajtandó mozgásokat.

„Ezek nagyon finom mozdulatok, egyáltalán nem robotikusak” – lelkendezett Nicolelis.

A „gépkezelő” lába szenzorokon nyugszik, melyek érzékelik a lépések során a talajjal létrejött kontaktust, és jeleket küldenek a páciens által viselt speciális felsőruha ujjába varrt eszköznek. Ennek segítségével „vezetik félre” az agyat, és generálnak olyan érzetet, mintha az inger tényleg a lábukat érte volna.

„Olyan érzésem van, mintha a tengerparton, a homokban sétálnék” – konstatálta örömmel az egyik résztvevő. Nicolelis ezt a hatást az úgynevezett „gumikéz illúzióhoz” (rubber hand illusion) hasonlítja: az illető úgy érzi, mintha az élettelen tárgy a testének szerves része lenne. A kutató szerint a technológia olyan kiforrott, hogy rövidesen alkalmas lehet a mindennapi használatra is.

„Azok az innovációk, amelyeknek egybeszerkesztésével létrejött az exoskeleton, mind azt a célt szolgálják, hogy a paralízises betegek számára újra adott legyen a lehetőség a járásra. Reményeim szerint ezzel végleg múzeumi darabokká tehetjük a kerekesszékeket” – fogalmazott.

Az eszköz számos biztonsági teszten is átesett. A tervezők giroszkópokkal (a perdületmegmaradás törvénye alapján működő eszköz) látták el, melyek a készülék stabilizálásában játszanak szerepet, és felszerelték néhány légzsákkal is, arra az esetre, ha felborulna. A leggyengébb pontja az eszköznek az akkumulátor élettartama, mely jelenleg csupán kétórás működésre alkalmas. Az utóbbi hónapokban Nicolelis és kollégái São Pauló-i futballmérkőzésekre is kilátogattak, hogy megvizsgáljak, vajon a szurkolók mobiltelefonjai által keltett interferencia nem zavarja-e meg a gépezet működését. Az eredmények alapján a kutatók bizakodóak.

„Az emberek rendkívül jók a komoly döntések meghozatalában és a kétesélyes, homályos helyzetek megoldásában, míg a robotok kiválóan alkalmasak precíz, ismétlődő mozgások kivitelezésére. Az exoskeleton segítségével a kettő előnyei egyesíthetőek” – vélekedik Sethu Vijayakumar, az Edinburgh-i Egyetem robotikusa.

Akárhogy is alakul a bemutató a világbajnokságon, elképzelhető, hogy a nem is olyan távoli jövőben egyre ritkábban fogunk kerekesszékbe kényszerült emberekkel találkozni, mert egy ilyen eszköz segítségével újra talpra állhatnak majd.