Mozek je nejdůležitější orgán lidského těla a je nenahraditelný jako řídicí centrum našeho organismu. Je to vlastně síť tvořená miliardami nervových buněk, jež jsou základem našich fyzických a duševních schopností. Výzkum se snaží pochopit nejen fungování mozku jako orgánu, ale i souvislost mezi mozkovými aktivitami a jejich analýzou pak odhalit principy našeho vnímání, našich pocitů a myšlenkových pochodů. Novinky v Chicagu Jistě je příznačné, že za mnoha výzkumy stojí armáda USA a nijak to nezakrývá. Má k tomuto účelu dokonce založenu agenturu Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA – Agentura ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty, do roku 1972 jen ARPA). Jejím zřizovatelem je ministerstvo obrany USA a je zodpovědná za vývoj nových vojenských technologií. Její rozpočet přesahuje 3 miliardy dolarů. Z těchto prostředků jsou financovány malé vývojové týmy z universit nebo firemní týmy z malých i velkých podniků. Jedním z témat, jimž se agentura věnuje, je i výzkum mozku. Některé výsledky byly prezentovány na 45. výroční schůzi americké Společnosti pro neurologii (Society for Neuroscience), jež se konala minulý měsíc v Chicagu. Jak uvádí časopis Nature, vzrůstá v USA počet lidí s úrazy hlavy. Jedná se mimo jiné o tisíce vojáků, kteří mají v důsledku zranění potíže s pamětí. Vědecký tým z University of Southern California v Los Angeles, podporovaný právě agenturou DARPA, referoval o pokroku ve stimulaci mozku pomocí implantovaných elektrod. Vědci začali své experimenty s lidmi, kteří je už mají voperované do mozku, což jsou těžší epileptici. V tomto případě mohou elektrody posloužit jak k dráždění určitých skupin neuronů, tak k záznamu jejich vyvolaných aktivit. Jak uvedl vedoucí týmu Theodore Berger, pokusy ukazují, že tato technologie napomáhá oživení dlouhodobé paměti. Dosažené výsledky naznačují, že by na tomto principu mohly fungovat mozkové protézy pro podporu paměti, jež by měly sloužit samozřejmě nejen vojákům, ale i dalším lidem například po mozkové mrtvici či s jinak poškozeným mozkem. Cesta do hlubin vojákovy duše Vlny, jež lidský mozek vysílá, jsou už řadu let předmětem intenzivního studia neurologa dr. Antony Riese. Nyní zveřejnil hypotézu, podle níž automatizovaný program dokáže interpretovat mozkové vlny. Jednoduše řečeno: umí číst lidské myšlenky. Při nedávném testu připojil vojáka dobrovolníka na EEG a propojil ho se stolním počítačem. Promítal mu na obrazovku sérii snímků rychlostí jeden za vteřinu. Každý obraz spadal do jedné z pěti kategorií – lodě, pandy, jahody, motýli a lustry. Na konci experimentu zjistil, že voják se vědomě rozhodl zaměřit se na obrázky, které spadají do kategorie lodi. Jak to stroj zjistil? Podle vědomých změn mozkových vln pokusné osoby. Voják generoval jiné mozkové vlny, když se podíval na něco, co považoval za „relevantní“, a jiné, když viděl snímky, jež pokládal za nezajímavé. Z toho vyplývá, že například analytici radarových, satelitních a leteckých snímků mohou využít systém, rozdělit velké obrazy na menší části, a tak rychleji najít sledované položky. Dr. Ries vysvětluje: „Kdykoliv voják nebo analytik zjistí na snímku něco, co považujete za důležité, zaměří se jeho pozornost automaticky na rozpoznávání obdobných objektů na dalších snímcích. Při pohledu na větší obrazy se soustředí na ty detaily, jež jsou pro něho relevantní – vozidla nebo něco neobvyklého, například kopání na kraji silnice.“ Dr. Ries nyní také seznámil veřejnost s jiným experimentem. Požádal vojáka, aby si zahrál na počítači jednoduchou videohru. Instruoval jej, aby střílel na bublinu ve shluku dalších bublin, aby všechny měly stejnou barvu. Měl se upřeně dívat na stanovený cíl. Počítač analyzoval jeho pohyby očí a mozkové vlny a zjistil, že voják nepotřeboval mít stanovený cíl ve středu obrazu, aby se na něho dobře soustředil. Vědci nyní musí na základě těchto poznatků vytvořit objektivní a spolehlivý softwarový program. Rozhraní mozek–počítač Na chicagské konferenci neurologů spojené s veletrhem se nehovořilo jen o vojenských výzkumech. Vystavovala zde například rakouská firma g.tec ze Schiedlbergu, jež se už několik desetiletí zabývá technologiemi Brain-Computer Interfaces (BCI). Rozhraní (či podle původního anglického označení též interface, případně počeštěné interfejs) se označuje v informatice zařízení, program nebo formát zajišťující správnou komunikaci a přenos dat mezi jinými zařízeními nebo programy. Podle toho, zda je rozhraní součástí počítačového hardware, nebo software, mluvíme o hardwarovém nebo softwarovém rozhraní Firma v Chicagu předávala vyznamenání za nejlepší práce v oblasti BCI. V soutěži nových neurotechnologií zvítězil Guy Hotson z univerzity Johna Hopkinse v Baltimoru. Spolu se svým týmem vyvinul jedinečnou metodu, jež umožňuje ovládat protézu ruky přímo signály z mozku. Druhé místo získal Ron Hogri z Izraele, který prezentoval technologii na základě Brain-Computer Interface (BCI), jež podporuje myšlení lidí s deficitem paměti a nedostatkem schopností se učit. Myšlenkou řídit letadlo Interface mozku a počítače je předmětem výzkumu BCI také na Technické univerzitě v Berlíně. Tým pod vedením dr. Thorstena Zandera se věnuje nasazení Brain-Computer- Interfaces v leteckém simulátoru. Spolu s kolegy z Technické univerzity v Mnichově nyní testují, zda mohou piloti vydávat silou myšlenky příkazy do počítače simulátoru a ovládat tak směr letu. Po 30 letech výzkumů se dostavují první úspěšné výsledky, i když zatím jen v laboratorních podmínkách. Pokusná osoba je instruována, aby se nejdřív uvolnila a klidně dýchala. Sedí v pološeru v pohodlném křesle a před sebou má obrazovku počítače. Potom dostává pokyn si představit, že posunuje modrým kruhem na monitoru doprava a potom doleva. Senzory umístěné po celé hlavě pilota přitom měří mozkové proudy a výsledky odvádějí do počítačového programu. Díky speciálnímu algoritmu pak počítač převádí naměřené hodnoty do formy pokynu, a když jde všechno dobře, pohybuje se modrý kruh v zamýšleném směru. Někdy se zamýšlený výsledek nedostaví, protože nejen lidský mozek, ale i různé přístroje v jeho okolí vytvářejí elektrické pole, a ta se navzájem ruší. Mozkové signály pak senzory nemohou jednoznačně identifikovat. Myšlení jako otisk prstu Každý člověk myslí jinak – alespoň to dokazují záznamy mozkové činnosti každého jednotlivce a charakteristické vzory jeho myšlenkových pochodů. To může například pomoci lékařům při stanovení léčebných postupů individuálně pro jednotlivé pacienty. Nejnovější výzkumy prokazují, že lidé mohou být spolehlivě identifikováni na základě vzoru své mozkové činnosti, který vytváří jakýsi „otisk prstu“. Napsali to výzkumníci z Yale University v odborném časopise „Nature Neuroscience“. Vzor fungování spojení jednotlivých buněk je rozeznatelný, když se mozek musí vypořádat s velmi různorodými úkoly. Vědci byli dokonce schopni vyvodit závěry ohledně schopnosti člověka logicky myslet a řešit problémy. Daktyloskopie by tedy mohla dostat konkurenci. Připomeňme, že je to nauka o kožních papilárních liniích na prstech, dlaních a ploskách nohou. Průběh těchto linií je pro jedince charakteristický a do jisté míry dědičný. Tato jedinečnost je v kriminalistice využívána pro identifikaci osob. Podobné otisky prstů jako člověk má ale například i koala medvídkovitý. „Každý jednotlivec je jedinečné individuum,“ napsali autoři studie. Nicméně výzkum mozku a poznatky získané z vyšetřování mnoha pacientů ukazují na společné podobnosti v mozkové aktivitě. Vědci chtěli zjistit, zda vzory neuronové aktivity mohou posloužit pro identifikaci jedinců ve skupině. K tomu využili údaje z projektu Human Connectome Projects (HCP), jenž zkoumá mozkovou aktivitu pomocí funkční magnetické rezonanční tomografie. Vyšetřili 126 účastníků a skenovali jejich mozky ve dvou různých dnech celkem šestkrát. Dvakrát byly pokusné osoby v klidu, jindy musely plnit různé úkoly, jež vyžadovaly zapojit paměť, motoriku, řeč nebo emoce. Snímala se aktivita na 268 místech v mozku a zaznamenávalo se asi 36 tisíc spojení, jež se v mozcích uskutečnily. Mozková aktivita člověka vytváří svého druhu „otisk prstu“. Podle jejího průběhu mohli vědci identifikovat jednotlivé lidi ve skupině s přesností 80 až 90 procent a v klidovém režimu dokonce 93 až 94 procent. Pascal Fries, ředitel ústavu Ernsta Strüngmanna (ESI) pro neurologii ve Frankfurtu nad Mohanem mluví o velmi přesvědčivém výsledku studie: „Spolehlivost, s jakou mohli být identifikováni jednotliví lidé, na mě udělala velký dojem,“ řekl vědec, který se také věnuje výzkumu mozku, ale nebyl zapojen do zmíněné studie. Nyní musí vědecký tým z Yale University prokázat, že výsledky jejich výzkumu neplatí jen pro dva dny, ale pro týdny a měsíce a celé roky. Na výzkumném projektu Human Connectome Projects (HCP) v rámci amerického National Institutes od Health (NIH) spolupracuje od roku 2010 řada vědeckých týmů. Rozpočet činí téměř 40 milionů dolarů. Pro úplnost dodejme, že NIH spadá pod americké ministerstvo zdravotnictví, jehož rozpočet činí 30 miliard dolarů. Karel Sedláček