Λογισμικό τεχνητής νοημοσύνης σε συνδυασμό με μια ρομποτική μηχανή θα μπορούσε να βοηθήσει ασθενείς που έχουν τραυματίσει την σπονδυλική τους στήλη, καθώς και ασθενείς με εγκεφαλικό επεισόδιο, να περπατήσουν ξανά.
Τα προγράμματα αποκατάστασης για τους τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού ή για τα εγκεφαλικά επεισόδια που εφαρμόζονται σήμερα, συνήθως βοηθούν τους ασθενείς υποστηρίζοντας το βάρος τους με ιμάντες ενώ εκείνοι περπατούν με σταθερό ρυθμό.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές επεδίωξαν να αναπτύξουν ένα σύστημα που μιμείται καλύτερα τις συνθήκες που οι άνθρωποι βιώνουν στην καθημερινότητά τους, δηλαδή καταστάσεις όπου θα έπρεπε να κινούνται σε περισσότερες από μια κατευθύνσεις και να διαφοροποιούν την πορεία τους.
«Η ιδέα είναι να παρέχουμε το καταλληλότερο δυνατόν περιβάλλον για να είναι ενεργοί οι ασθενείς κατά τη διάρκεια της αποκατάστασης», λέει ο συν-συγγραφέας της μελέτης Grégoire Courtine, νευροεπιστήμονας στο Swiss Federal Institute of Technology Lausanne. «Ο στόχος της συγκεκριμένης μεθόδου είναι οι ασθενείς να επαναλαμβάνουν τις φυσικές τους δραστηριότητες, για παρατεταμένο χρονικό διάστημα».
Οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα ρομποτικό εξάρτημα που χρησιμοποιεί καλώδια για τον έλεγχο της ποσότητας της προς τα πάνω και προς τα εμπρός δύναμης που αισθάνονται οι ασθενείς ενώ ταυτόχρονα τους επιτρέπει να περπατούν προς τα εμπρός, προς τα πίσω και προς τα πλάγια. Αυτός ο ρομποτικός μηχανισμός ελέγχεται από ένα λογισμικό το οποίο προσαρμόζεται στις ιδιαίτερες ανάγκες του κάθε ασθενή.
Το εν λόγω σύστημα, βασίζεται σε ένα τεχνητό νευρωνικό δίκτυο, όπου τεχνητοί νευρώνες συλλέγουν δεδομένα και συνεργάζονται για την επίλυση ενός προβλήματος. Στη συνέχεια, το δίκτυο νευρώνων μεταβάλει το μοτίβο των συνδέσμων μεταξύ των νευρώνων, αλλάζοντας τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν και το δίκτυο επιχειρεί να λύσει ξανά το πρόβλημα. Με την πάροδο του χρόνου, το νευρωνικό δίκτυο μαθαίνει ποια από τα μοτίβα είναι καλύτερα- μια στρατηγική τεχνητής νοημοσύνης που μιμείται τον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Το νευρωνικό δίκτυο που χρησιμοποίησαν οι ερευνητές, ανέλυσε περίπου 120 διαφορετικές μεταβλητές που αντιστοιχούσαν στις κινήσεις των ασθενών -όπως το πόσο γρήγορα μπορούσαν να περπατήσουν- και έπειτα υπολόγισε ποια υποστήριξη θα χρειαζόταν.
«Το είδος της υποστήριξης που λαμβάνουν οι ασθενείς υπολογίζεται ειδικά για τον κάθε ασθενή», αναφέρει ο Courtine. «Αν οι ασθενείς χρειάζονται μόνο τη βαρύτητα που θα βίωναν εάν περπατούσαν στο φεγγάρι, το σύστημα δημιουργεί μια αίσθηση βαρύτητας σαν αυτή που υπάρχει στη σελήνη και αν οι ασθενείς είναι πιο δυνατοί, δημιουργεί, ας πούμε, μια αίσθηση βαρύτητας όπως αυτή στον Άρη».
Στο πλαίσιο μιας κλινικής δοκιμής αυτής της «ρομποτικής πλατφόρμας», οι ερευνητές πειραματίστηκαν με 26 εθελοντές οι οποίοι ανάρρωναν από τραυματισμούς του νωτιαίου μυελού ή εγκεφαλικά επεισόδια. Η αναπηρία των ασθενών κυμαινόταν από το να μπορούν να περπατούν χωρίς βοήθεια, μέχρι να μην μπορούν να σταθούν ή να περπατήσουν.
Οι συμμετέχοντες δοκιμάστηκαν σε τέσσερα στάδια: στεκόταν σε δύο χωριστές πλάκες, περπατούσαν σε ευθεία διαδρομή, περπατούσαν σε κυματοειδή διαδρομή ή περπατούσαν σε μια σκάλα με ακανόνιστα τοποθετημένα σκαλοπάτια. Οι δοκιμές έγινε με και χωρίς την ρομποτική υποστήριξη.
Αφού οι εθελοντές περπάτησαν περίπου 20 μέτρα χρησιμοποιώντας την ρομποτική πλατφόρμα για να εξοικειωθούν με τη συσκευή, τρεις ασθενείς με τραύματα στον νωτιαίο μυελό -που προηγουμένως δεν μπορούσαν να περπατήσουν αυτόνομα- αμέσως μετά από αυτή την πρακτική μπορούσαν να περπατήσουν με ή χωρίς βοήθεια. Τέσσερις από τους 10 ασθενείς με τραυματισμούς στο νωτιαίο μυελό που προηγουμένως μπορούσαν να κινηθούν μόνο με δεκανίκια, αμέσως μετά από αυτή την πρακτική μπορούσαν να περπατήσουν χωρίς βοήθεια. Παρόμοια αποτελέσματα παρατηρήθηκαν και στους ασθενείς με εγκεφαλικό επεισόδιο, σύμφωνα με τους ερευνητές.
Επιπλέον, μετά από μια περίοδο ασκήσεων διάρκειας μίας ώρας με τη ρομποτική πλατφόρμα, τέσσερις στους πέντε ασθενείς με χρόνιες βλάβες στη σπονδυλική στήλη, οι οποίοι προηγουμένως μπορούσαν να περπατούν μόνο με τη βοήθεια κάποιας συσκευής, παρουσίασαν σημαντικές βελτιώσεις όπως η αύξηση της ταχύτητας, λένε οι ερευνητές.
Οι επιστήμονες διερευνούν επίσης πώς η διέγερση του νωτιαίου μυελού μπορεί να βελτιώσει την κινητικότητα των ασθενών. Συνδυάζουν αυτή την προσέγγιση με την πλατφόρμα τους, λέει ο Courtine.
Οι ερευνητές δημοσίευσαν τα ευρήματά τους online στις 19 Ιουλίου στο περιοδικό Science Translational Medicine.
Βίντεο
Πηγή
Γιώτα Ζώτου
Latest posts by Γιώτα Ζώτου (see all)
- Φωτογραφίζοντας τον ‘Ηλιο για πρώτη φορά από απόσταση αναπνοής - 16 Ιουλίου 2020
- Οι πρώτες φωτογραφίες του Ήλιου… από πολύ κοντά! - 15 Ιουλίου 2020
- Τα μαθηματικά που σώζουν ζωές - 14 Ιουλίου 2020
Αφήστε ένα σχόλιο