Studií zaměřených na snímání mozkové aktivity a navracení pohybových schopností pacientům, které úrazu připravil o schopnost ovládat končetiny, je celá řada. Signály se většinou snímají z primární motorické kůry - části mozku, která má pod palcem řízení pohybů. Po jejich převedení do počítače se ochrnutým například daří pohybovat kurzorem na obrazovce počítače a podle jeho umístění počítačový program pak vykoná předem nastavenou funkci. Odzkoušeny byly i různé typy robotických paží, které na povely z počítače dovedou reagovat. Bohužel, všechny pokusy zatím skončily jen u rigidních pohybů doprovázených třesavkou připomínající těžký parkinsonismus. Navíc umělé paže reagovaly se značným zpožděním. 

Abychom porozuměli tomu, čím je nynější pokus zajímavý, musíme přistoupit na neurologickou hantýrku v níž se to pojmem „motorický“ jen hemží. Zlí jazykové tvrdí, že co neurolog, to jiné členění mozku. Většina se přesto shodne na „premotorické oblasti“, „suplementární motorické oblasti“, „motorickém homunkulu“ a „primární motorické kůře“. Pro další zjednodušení se hodí Brodmannovo členění. To oblasti mozku jednoduše očíslovalo. Tak třeba „primárně motorické oblasti“ přiděluje pole č. 4. Odpadla nám tím potřeba věnovat se pojmům jako je gyrus precentralis,...  Právě zmíněné pole č 4 se ke snímání pokynů elektrodou pro potřeby robotického zařízení, jevilo býti optimálním a chirurgové do něj umísťovali své snímače. I když je tato oblast pod vlivem mozečku, je aktivní při realizaci pohybů, což se ví už dlouho z případů chování těch, co jim tuto část mozku poničil šrapnel, či nádor.

Zvětšit obrázek

Poprvé po třinácti letech Erik Sorto může sám vykonávat intuitivní pohyby. (Kredit: Lance Hayashida, Caltech)

Řízení našich pohybů ale není tak jednoduchou záležitostí, aby bylo omezeno na jedinou lokalitu. Mluví do ní i oblast zvaná „premotorická“. Ta má pod palcem plánování pohybů a to, čemu odborníci říkají složitější pohyby a komplexní pohybové vzorce. My laici se o její funkci také můžeme přesvědčit. Když si dáme pozor, můžeme zaregitrovat, že se nám v těle tu a tam něco pohne, jen při pouhé představě. Další motorická oblast, zvaná „suplementární“, se zase hodně specializuje na takzvané posturální záležitosti a využívá paměťových stop. Té vděčíme například za fixování končetin ve správné pozici a za udržování svalového napětí. Vyjma cest z hospody nám udržuje rovnováhu. Zvládá ale i další věci. Když se na křižovatce snažíme vyhovět pravidlu přednosti zprava, tak nám zajistí souhyby očí a hlavy (otočí se stejným směrem ve stejnou chvíli).Plánování pohybu je ještě větší makačka na bednu. Podnět vychází většinou z prefrontální asociační oblasti. Do té se sbíhají informace z parieto-temporo-okcipitální asociační oblasti. Míchají se s informacemi ze senzitivních oblastí (zraku,sluchu a hmatu) a výsledkem je třeba facka nebo kopanec. Oba úkazy neurologové řadí do základních pohybů spadajících do okruhu záležitostí bazálních ganglií. Výsledkem ale může být něco vznešenějšího, třba tanec - složité naučené pohyby do nichž se zapojuje okruh: kůra – most – mozeček – kůra.

Zvětšit obrázek

Brodmannova mapa korových polí. Pro umístění elektrod se nově jeví jako vhodnější zadní parietální somatosenzorická oblast (pole 5 a 7). Dříve se volilo pole 4. Převzato z uga.edu/brain/images

Ale zpět k tomu, co že to spáchali vědci z Caltechu, že o nich píše odborný i populární tisk? Všimli si neúspěchů jiných týmů. Přivedlo je to na myšlenku, že místa používaná ke snímání signálů, by nemusela být těmi těmi nejlepšími. Odhodlali se vyzkoušet místo v okrsku zvaném zadní parietální kůra. Ta se rozprostírá vzadu za primární somatosenzorickou kůrou.  Podle Brodmanna jde o pole  5  a 7 (viz obrázek).

V dřívějším pojetí se u ZPK oblasti hovořilo jen jako o „zrakovém proudu“. Teď se volí slova „multimodální reprezentace prostoru a času“. Zpracovává totiž somatosenzorické a proprioceptivní podněty a sdružuje je s přítokem vzruchů z ostatních senzorických modalit. Provádí syntézu vstupů a to jak ze somatosenzorické kůry, tak ze sekundárních korových zrakových oblastí. Má bohaté propojení s premotorickou kůrou (čelním lalokem) i doplňkovou (suplementární) motorickou korovou oblastí.

Zvětšit obrázek

Jedna ze dvou elektrod zavedených Sortovi do mozku. (Kredit: Keck Medicine of USC)

Laicky řečeno, neustále se zde vyhodnocuje aktuální pohybový stav těla, a ten pak slouží jako základ pro pohybovou aktivitu všech jednotlivých částí. A protože se to týká i zrakem řízených pohybů, umístili sem Američané snímače pro pacientovu robotickou paži. Výsledky netřeba dlouze popisovat. Jejich pokusný králík, pan Sorto, svou myslí ovládá zařízení nezvykle plynule a přesně. S personálem si  prý už zahrál i „kámen,nůžky, papír“.


Video: Čtení záměrů z parietální kůry v praxi

Od doby, kdy Sotovi kulka přerušila míchu a stal se neschopným pohybu bez citu v končetinách, uplynulo hodně vody a proto u něj lékaři nejprve magnetickou rezonancí ověřovali, zda jeho korové oblasti zůstaly funkční.

Zvětšit obrázek

Vyvinutá technologie zvládá pokynem mozku přirozené pohyby s nepřirozenou končetinou, překvapivě plynule. Sorto se po třinácti letech může sám napít. (Kredit: Keck Medicine of USC)

Ukázalo se, že myslí umí ovládat i jednotlivé neurony. Když si například představuje pohyb ruky k ústům, některé neurony mu to aktivuje. Představa pohybu paže k bradě nebo uchu, ale stejné buňky nechává v mozku zcela v klidu. Implantované elektrody do mozku vlastně jen převedly schopnosti jeho neuronů ze zadní parietální kůry do počítačového rozhraní, které je  přeformulovalo do pokynů, kterým zase rozumí robot.

Není pochyb o tom, že signály z mozkových štěnic se bude dařit stále lépe rozklíčovávat. A také, že se k nim postupně budou přidružovat signály z dalších mozkových oblastí. Pokročilejší softvér je bude transformovat do složitějších pohybových vzorců, stejně, jako to dělá mozek. Časem silou myšlenky roboty zvládnou i tak pro nás samozřejmé věci, jako je podpis. Zatím ale ani nejnovější super novinka z Caltech, kybernetickou ruku Luke Skywalkera ze Star Wars, ani trochu nepřipomíná. Jsme k ní ale zase kousek blíž.