Teadlased lubavad: mõtte jõul asjade liigutamine pole raske

Õppida liigutama arvutikursorit või robotkätt tühipalja mõtte jõul pole palju raskem kui teha endale selgeks tennisemäng või rattasõit, lubab vastne uurimus aju ja masinate omavahelistest suhetest.

Uurimustööga, mis viidi läbi pärdikutega kuid mille tulemused kehtivad eeldatavasti ka inimeste kohta, kaasnes aju-ja-masina-eksperimentide põhjalik ümberkujundamine, vahendab The New York Times.

Varasemates uurimustes on arvutiliidestele, mis mõtteid liigutusteks tõlgivad, antud iga päev uued ülesanded - mis on sama hea kui ärgata igal hommikul uue käega, mida tuleb ikka ja jälle uuesti kasutama õppida.

Uues katses õppisid pärdikud arvutikursorit mõtetega liigutama, kasutades ainult üht komplekti juhiseid ja ebatavaliselt väikest hulka ajurakke, mis toimetavad liigutuste sooritamise juhiseid edasi iga päev samal moel.

"Esmakordselt on demonstreeritud, et aju oskab konstrueerida liikumismälu kehatu seadme juhtimiseks moel, mis peegeldab seda, kuidas aju juhib füüsilist keha," ütles uurimust juhtinud Berkeley ülikooli arvuti- ja kognitiivteaduste abiprofessor Jose M. Carmena.

Tulemused on väga "dramaatilised ja üllatavad", ütles Washingtoni ülikooli aju-masina-liideste tehnoloogia ekspert Eberhard E. Fetz, kes uurimuses ise ei osalenud. "See näitab, et aju on targem kui me arvame."

Antud katse käigus, nagu ka eelnevates, siirdati elektroodid otse ajju, et salvestada 75-st kuni 100-st liikumist juhtida aitavast rakust koosneva kogumi tegevust. Kui loom liigutas kätt või rannet, salvestati nende rakkude tegevusmuster.

Hiljem tehti jäse liikumisvõimetuks ning teadlased said rakkude aktiivsuse põhjal ennustada, mida loom teha tahab; seejärel suunati antud muster niinimetatud dekooderisse - selle peal rakendati arvuti-algoritmi, mis teisendab ajusignaalid käskudeks, millest masin aru saab.

Elektroodide liikumisest ja ajurakkudes toimunud muudatustest tingitud mitmekesisus pani uurijad aga arvama, et liikumisi kontrollib iga päev uus kogum ajurakke. Dekooder taaskalibreeriti iga päev uuesti ning katsealune pidi iga kord uuesti selgeks õppima ülesande - näiteks kursori liigutamise või robotkäega haaramise.

Dr Carmenat hakkas huvitama, mis juhtub, kui säilitada dekooderi parameetrid ja mõõta vaid mõnede selliste neuronikogumite tegevust, mille kohta on olemas usaldusväärsed andmed, et need antud ülesande puhul aktiveeruvad. Kas algselt juhuslikult valitud 10st kuni 15st neuronist koosnevat rühma võib treeningu abil sundida moodustama stabiilset liikumismälu? Kas õppida võiks aju ise, mitte dekooder?

Dr Carmena töörühm õpetas kaks pärdikut kasutama juhtkangi arvutikursori liigutamiseks ringis asuvatele sinistele sihtmärkidele ning koostas liigutuste dešifreerimiseks dekooderi. Seejärel õppisid loomad kursorit mõttejõul liigutama 19 päeva vältel.

Alguses tundusid kursorite liikumistrajektoorid üsna juhuslikud, kuid aja jooksul rakkude aktiveerumise muster stabiliseerus ning pärdikud arendasid kursorite juhtimiseks välja püsivad mõttelised mudelid.

Dr Carmena sõnul käib jalgrattasõidu või tennisemängu õppimine täpselt samamoodi. Esialgu on liigutused koordineerimatud, kuid aja jooksul "graveeritakse" liikumismälu toimimismuster ajusse.

Seejärel otsustas dr Carmena testida mälu olemasolu pärdikute juures. Ta vahetas dekooderit. Kursori liigutamise asemel sinistele sihtmärkidele muutus värvus näiteks hoopis kollaseks.

Paari päeva jooksul õppisid pärdikud uue ülesande selgeks, kasutades sedasama tillukest rakurühma, ütles ta. Enamgi veel: ülesannete vaheldamine oli loomade jaoks lihtne. Neil oli moodustunud kaks vaimset kaarti, mis teineteist ei seganud.

See on võrreldav tennisemängu üleviimisega savikattega platsilt muruga kaetud väljakule või mägijalgratta vahetamisega maanteesõidu-ratta vastu, selgitas dr Carmena. Aju suudab omandada mitmeid oskuseid, kasutades eri liigutuste sooritamiseks sama komplekti neuroneid.

Kui aju-masina-liidesed on võimalik kujundada inimkasutuse jaoks ohutuks - ülesanne, mille lahendamine pole veel kaugeltki kindel -, võiksid halvatud inimesed ühel heal päeval liigutada proteese sama loomulikult kui enda jäsemeid, kinnitas dr Carmena.