Lam teenager i exoskelet skal sparke fodbold-VM i gang ved tankens kraft

Om alt går vel vil tilskuere og tv-seere ved åbningen af sommerens VM i fodbold kunne se en lam teenager rejse sig fra kørestolen og sparke bolden i gang. Illustration: Walk Again Project

Måske lyder en tankekontrolleret benrustning mere som en effekt fra filmen 'Iron Man' end moderne lægevidenskab. Men det er ikke desto mindre, hvad en brasiliansk forsker forventer at virkeliggøre ved åbningen af VM i fodbold i juni 2014, skriver Washington Post.

Her skal en teenager, der er lammet fra livet og ned, efter planen kunne gå ind på banen og sparke den første kamp i gang – alene ved hjælp af tankens kraft, der skal aktivere et mekanisk exoskelet spændt omkring benene.

Mekaniske metalbøjler skal støtte og bøje teenagerens ben, mens bøjlerne bliver stabiliserede af gyroskoper, der bliver drevet af et batteri, som skal ligge i teenagerens rygsæk. Tyskproducerede sensorer vil skabe en følelse af pres, når hver fod rammer jorden.

Til sidst vil teenageren efter måneders træning med en virtual reality-simulator være i stand til at styre alt dette gennem et udstyr, der omsætter tanker til handling.

Vil gøre kørestole overflødige

Efter årtiers forskning lader det således til at være lykkedes for forskere fra projektet Walk Again på Duke University at give nyt håb til ofre for slagtilfælde og bilulykker samt sårede soldater, der har mistet lemmer eller førligheden i hænder, arme og ben.

»Med tilstrækkelig politisk vilje og investeringer kunne vi gøre kørestole overflødige,« lyder det fra den brasilianske neurolog Miguel Nicolelis, der står i spidsen for projektet.

Han betegnes som lidt af en pioner inden for feltet, siden han i 1990’erne var med til at udvikle den første tanke-kontrollerede arm.

Begyndelsen på den blev til ved hjælp af rotter, som fik indsat en elektronisk chip i den del af hjernen, som kontrollerer muskelbevægelser. Fra chippen sad der rækker af ledninger, som opfangede de elektriske impulser, der blev genereret af hjernecellerne, og sendte signalerne videre til en computer.

Så lærte rotterne at få vand ved at røre og aktivere en arm, og forskerne studerede de signaler, som rotten samtidig udsendte. Ved at efterligne neuronernes mønstre, kunne de sende signalerne direkte videre til armen, og rotterne lærte efterhånden at aktivere armen uden at røre den.

I 2008 lykkedes det så forskerne at få en robot i Japan til at gå på et løbebånd, fordi den via en computer fik signaler fra en abe, der gik på et løbebånd i laboratoriet på den anden side af verden – som denne video viser:

Ny elektrode skal nå tusindvis af neuroner

Neuroner har vist sig at være overraskende gode til at kommunikere med digitalt udstyr. Det er dog nødvendigt at opfange signaler fra rigtig mange neuroner på en gang, for at opnå fleksibel bevægelighed i en protese.

Da et andet forskerhold på University of Pittsburgh med Andrew Schwartz i spidsen udviklede en robotarm, der både bøjer og roterer, måtte de implementere to chips i hjernen på patienten i stedet for en enkelt som vanlig vis.

Hermed kunne de opfange signaler fra 200 neuroner på en gang – flere end nogensinde før. Men at kunne styre to mekaniske lemmer på en gang – som den enhed, Miguel Nicolelis håber at demonstrere ved FIFA World Cup’en senere i år – kræver signaler fra tusindvis af neuroner.

Derfor er det brasilianske forskerhold nu ved at udvikle en ny form for elektrode, der har grene som et træ og dækker et større område af hjernen. Forsøg med mus viser, at elektroden, som er lavet af fleksibelt plast, der kan lede strømmen, kan overvåge næsten 2.000 hjerneceller.

På Miguel Nicolelis’ laboratorium kan aber føle virtuelle objekter, der bliver vist på en computerskærm, når de områder af hjernen, som registrerer berøring, bliver stimuleret.

Exoskelettet, der skal bruges ved sommerens FIFA-åbning, skal også udstyres med sensorer, der skal agere hud med menneskelige føle-egenskaber. På den måde håber forskeren, at den lammede teenager ikke alene vil blive i stand til sparke til fodbolden, men også vil føle det ske.