Robo Szczury z Ziemi

15-01-2013 komentarzy 8

Jako mniejszy Jędrzej część wolnego czasu spędzałem oglądając w telewizji kreskówki. Niektóre tytuły bardzo mi się podobały, reszta nie miała rozwiniętej, wielowątkowej fabuły, głębokich postaci o skomplikowanym charakterze i rozmytych moralnie sądów, decyzji, które wpływały na misternie zarysowany ekosystem wspólnych powiązań bohaterów bajki. Chłonąc ramówkę przeznaczoną dla młodszych widzów nie sposób było nie zauważyć myszy zasuwających na motorach. Moto Myszy z Marsa, bo tak się zwały, nie dość, że posiadały cyber-wszczepy i czułki, to kopały tyłki złych ludzi w imię wolności i ochrony surowców naturalnych naszej planety. Ten właśnie obraz bionicznej pięści gryzonia zwalczającej niegodziwość towarzyszył mi niemal ciągle przy przeglądaniu co ciekawszych materiałów z tematyki połączenia zwierzęcego mózgu z maszyną. Zobaczymy, czy Wam uda się od niego uciec.

Moto Myszy z Marsa

KontynuujÄ…c moje maÅ‚o interesujÄ…ce wspomnienia, jako dziecko co roku na gwiazdkÄ™ marzyÅ‚em o zdalnie sterowanym samochodzie. To pragnienie kontroli muszÄ™ chyba dzielić razem z Sanjiv Talwarem i Johnem Chapinem. W 2002 roku z ramienia State University of New York Downstate Medical Center pokazali Å›wiatu swój pomysÅ‚ na zdalnie sterowanego szczura. Z neurochirurgicznÄ… precyzjÄ… umieÅ›cili oni w mózgu gryzonia trzy elektrody. Pierwsze dwie powÄ™drowaÅ‚y do kory czuciowo-ruchowej odbierajÄ…cej sygnaÅ‚y odpowiednio z prawego i lewego szczurzego wÄ…sa. TrzeciÄ… naukowcy umieÅ›cili w pÄ™czku przyÅ›rodkowym przodomózgowia (MFB). PÄ™czek ten, jak siÄ™ zapewne domyÅ›lacie, to element ukÅ‚adu nagrody. Po operacji wystarczyÅ‚o podÅ‚Ä…czyć elektrody z bateriÄ… i odbiornikiem sygnaÅ‚u radiowego. NastÄ™pnie rozpoczynaÅ‚ siÄ™ trening – szczur otrzymywaÅ‚ wrażenie czuciowe w którymÅ› wÄ…sie poÅ‚Ä…czone z odczuciem przyjemnoÅ›ci. WystarczyÅ‚o kilka dni by w ten sposób można byÅ‚o sterować gryzoniem poprzez labirynt. Zobaczcie zresztÄ… sami:

IdeÄ™ rozwijaÅ‚ zespół z MIT. Niczym w programie Pimp My Rat stary pomysÅ‚ wzbogacili nowymi technologiami. Po pierwsze pozbyli siÄ™ dużej baterii wykorzystujÄ…c zasilanie bezprzewodowe – gryzoÅ„ musi dźwigać tylko maÅ‚Ä… cewkÄ™ magnetycznÄ… i biegać w polu magnetycznym innej, wiÄ™kszej cewki by urzÄ…dzenie dziaÅ‚aÅ‚o. Po drugie mózg szczura miast prÄ…dem pobudzany jest… Å›wiatÅ‚em.

Do pracy zaprzÄ™gniÄ™ta zostaÅ‚a tutaj optogenetyka. Jej filarem sÄ… biaÅ‚ka Å›wiatÅ‚oczuÅ‚e obecne w algach czy bakteriach. PosÅ‚ugujÄ…c siÄ™ genetykÄ… możemy zidentyfikować kodujÄ…ce je geny. Co wiÄ™cej, możemy poÅ‚Ä…czyć je z promotorem innego genu który zidentyfikuje neurony do których chcemy dotrzeć. KorzystajÄ…c z wirusów jako noÅ›ników możemy wprowadzić zmodyfikowany materiaÅ‚ do mózgu zwierzÄ™cia tym samym powodujÄ…c stymulacjÄ™ odpowiedniej części mózgu tylko za pomocÄ… wiÄ…zki Å›wiatÅ‚a. Genialne, prawda? Nic dziwnego, że ta technologia zostaÅ‚a uznana za „MetodÄ™ Roku” przez magazyn Nature.

Jak widać na załączonym filmie naukowcom udało się wzbudzić światłem korę ruchową zwierzęcia i zaczęło ono, zgodnie z planem, szybko poruszać się kolistym ruchem. Wszystko to dzięki bezprzewodowemu kontrolerowi podłączonemu do gniazda USB w komputerze stojącym nieopodal oraz lekkiej płytce przytwierdzonej do czaszki gryzonia. Może i nasze mózgi będziemy mogli w przyszłości rozświetlać gdy tylko zechcemy przeżyć chwilę relaksu? A co z odczuciami ekstremalnej przyjemności? Czy wirusy doprowadzające geny alg w te rejony mózgu będą zakazane? Powróćmy jednak do naszych cyber-moto-szczurów, ponieważ w roku 2010 otrzymały od Kevina Warwicka swoje motory.

Sam profesor Warwick jest osobą nietuzinkową. W dzień pracuje jako dziekan wydziału cybernetyki uniwersytetu w Reading. W nocy do głowy przychodzą mu szalenie ciekawe pomysły, takie jak wszczepienie sobie mikronadajnika po to, by system komputerowy w jego laboratorium mógł rozpoznawać jego ruchy, czy też stworzenie robotów, które będą sterowane szczurzym mózgiem. No i oba pomysły udało mu się zrealizować. Dzięki pierwszemu zdobył miano ludzkiego cyborga. Drugi wymagał od niego nie mniejszej finezji, talentu, geniuszu i odwagi.

Zespół Kevina pozyskiwaÅ‚ komórki nerwowe szczurzych embrionów. NastÄ™pnie dzieliÅ‚ je i rozwijaÅ‚ na pożywce skÅ‚adników odżywczych, antybiotykach czy hormonach wzrostu. WystarczyÅ‚a godzina, by komórki zaczęły wydÅ‚użać swoje poÅ‚Ä…czenia – po dobie widoczna już byÅ‚a siatka poÅ‚Ä…czeÅ„ neuronalnych, rosnÄ…cych na podatnym gruncie wypeÅ‚nionym miniaturowymi elektrodami. Grupa naukowców czekaÅ‚a jeszcze tydzieÅ„ i uruchamiaÅ‚a elektrody szukajÄ…c naturalnie wytworzonych szlaków tego pseudo-mózgu. Identyfikowali je bardzo prosto – gdy w jednym miejscu neuron wykazywaÅ‚ aktywność szukali innych komórek, które zachowujÄ… siÄ™ podobnie – mogÄ… być wiÄ™c zakoÅ„czeniem drogi którÄ… przebyÅ‚ sygnaÅ‚. MajÄ…c garść tak wyznaczonych Å›cieżek podÅ‚Ä…czyli przez Bluetooth caÅ‚Ä… sieć elektrod jako ukÅ‚ad kontroli trzykoÅ‚owego robota naszpikowanego sensorami. Zadaniem tego pojazdu jest skanowanie otoczenia i przekazywanie surowych danych do neuronów szczura, a konkretnie do miejsc, które oznaczono jako poczÄ…tek drogi. Gdy przesÅ‚anie sygnaÅ‚u siÄ™ powiedzie i aktywność pojawi siÄ™ w innym miejscu jest ona przesyÅ‚ana do ukÅ‚adu kół robota jako instrukcja zmiany kierunku. Najpierw „mózg” odpowiada ospale, tylko czasami, niedbale poruszajÄ…c robotem. Z czasem jednak uczy siÄ™, Å›cieżki nerwowe siÄ™ wyrabiajÄ…, koÅ‚a zaczynajÄ… wirować coraz szybciej…

JesteÅ›cie pod wrażeniem? Ja byÅ‚em – robot, który za jednostkÄ™ centralnÄ… posiada siatkÄ™ szczurzych neuronów! Lecz to nie wszystko. Grupa Warwicka zwiÄ…zaÅ‚a siÄ™ z naukowcami z Kanady by embrionalne komórki nerwowe hodować w trzech, nie dwóch wymiarach ograniczonych sieciÄ… elektrod. Robot, który zostaÅ‚ uwieczniony na filmie pracuje, wedÅ‚ug oszacowaÅ„ autorów, na bazie 100 000 neuronów. Trójwymiarowa hodowla mogÅ‚aby zawierać i 30 000 000 tych komórek. Ciekawe kiedy w takim sztucznym Å›rodowisku zaistnieje Å›wiadomość…

Wentz, C., Bernstein, J., Monahan, P., Guerra, A., Rodriguez, A., & Boyden, E. (2011). A wirelessly powered and controlled device for optical neural control of freely-behaving animals Journal of Neural Engineering, 8 (4) DOI: 10.1088/1741-2560/8/4/046021

Talwar, S., Xu, S., Hawley, E., Weiss, S., Moxon, K., & Chapin, J. (2002). Behavioural neuroscience: Rat navigation guided by remote control Nature, 417 (6884), 37-38 DOI: 10.1038/417037a

Warwick, K., Xydas, D., Nasuto, S., Becerra, V., Hammond, M., Downes, J., Marshall, S., & Whalley, B. (2010). Controlling a Mobile Robot with a Biological Brain. Defence Science Journal, 60(1), 5-14. Retrieved from http://publications.drdo.gov.in/ojs/index.php/dsj/article/view/11

Strzałka do ikon

8 Odpowiedzi do : Robo Szczury z Ziemi

  1. wit.pe pisze:

    Jestem pod wrażeniem! Przez moment byłem przerażony.

    • JÄ™drzej pisze:

      Mi również towarzyszyÅ‚ moment trwogi jak robot zaczÄ…Å‚ szaleć po biurze. Sam ruch nie jest niczym niezwykÅ‚ym, ale jeÅ›li siÄ™ pomyÅ›li, że każdy skrÄ™t jest wynikiem pracy komórek nerwowych leżących nieopodal…

    • Łukasz pisze:

      Podczas konferencji TED Warwick powiedział, iż następnym krokiem będzie taki robocik z ludzkimi neuronami. Chyba nawet stwierdził, że już zamówili komórki. Zadziwiające, że nie ma problemów z komisją etyczną.

  2. Witamy Was Drogie Jednostki!

    JesteÅ›my SOCJOPOLITANKI, i prowadzimy bloga o takiej wÅ‚aÅ›nie nazwie. Blog powstaÅ‚ niedawno, i bardzo zależy nam na informacjach zwrotnych od Was. Debiutujemy w sieci i nie bardzo wiemy czy nasz pomysÅ‚ „zatrybi”, dlatego chciaÅ‚ybyÅ›my abyÅ›cie Wy dali nam jakieÅ› wskazówki, uwagi w formie komentarzy, lajków bÄ…dź krytyki (konstruktywnej najlepiej). „Socjopolitanki” to strona adresowana do grup spoÅ‚ecznych wszelkiej maÅ›ci, jednostek maÅ‚ych i dużych, kobiet i mężczyzn, umysłów Å›cisÅ‚ych i humanistów. Krótko mówiÄ…c – do wszystkich! Zapraszamy wiÄ™c wszystkich do zapoznania siÄ™ z treÅ›ciami jakie mamy do przekazania, a które znajdujÄ… siÄ™ pod tym linkiem: http://socjopolitanki.blogspot.com/.

    Do zobaczenia Jednostki!

    PS. Wielki Brat, a raczej Wielkie Siostry, są pod wrażeniem! :-)

  3. Kasia pisze:

    Kolejna zabawka geeków :D

  4. Umera33 pisze:

    Ciekawy artykuł, też lubiłem oglądać tą bajkę :)

  5. Max pisze:

    Pamiętam tą bajkę z dzieciństwa:)

  6. Zuzka pisze:

    Szczury o NIE!

Zostaw odpowiedź

Adres nie będzie opublikowany. Wymagane pola oznaczone *

*

Możesz użyć poniższych znaczników: HTML <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>