Sztuczne narządy powoli stają się częścią naszej rzeczywistości. O tym, dokąd może nas zaprowadzić rozwój inżynierii biomedycznej, podczas kolejnego spotkania Śląskiej Kawiarni Naukowej rozmawiał dr Tomasz Rożek z prof. dr hab. Ryszardem Tadeusiewiczem, biocybernetykiem, automatykiem i informatykiem z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.

Technika weszła do wnętrza ciała człowieka i specjaliści inżynierii biomedycznej pracują nad kluczowymi dla życia człowieka narządami

Medycyna od dawna korzysta z osiągnięć techniki i nikogo już dziś nie dziwią protezy narządów ruchu. Prof. Ryszard Tadeusiewicz zauważył, że zmiana, jaka dokonuje się na naszych oczach, polega na tym, że technika weszła do wnętrza ciała człowieka i specjaliści inżynierii biomedycznej pracują nad kluczowymi dla życia człowieka narządami – sztucznym sercem czy sztuczną wątrobą. Rozwijają i doskonalą sztuczną nerkę.

– Jest możliwe, że w przyszłości niektóre choroby będzie się tradycyjnie leczyć, a niektóre narządy zniszczone lub niezdatne do użytku będzie się wymieniać tak, jak się wymienia części w samochodzie. Proces już się zaczął: wprowadzamy narządy zmysłów, np. bardzo rozwinięta jest technika implantów ślimakowych, a więc urządzeń, które za pomocą mikrofonu i wzmacniacza dostarczają wprost do mózgu, poprzez narząd Cortiego, wrażenia zmysłowe identyczne lub bardzo zbliżone do tych, jakie ma człowiek słyszący – stwierdził prof. Tadeusiewicz. – Rozwój techniki może zatem doprowadzić do tego, że kiedyś będzie można wymienić w człowieku wszystko i wtedy pojawi się pytanie: ile musi być człowieka w człowieku, żeby był człowiekiem.

Mimo ogromnego postępu w dziedzinie inżynierii biomedycznej ciągle jeszcze daleko nam do tego, by osiągnąć taką perfekcję działania narządów sztucznych, jaka istnieje w przypadku narządów naturalnych. Prof. Tadeusiewicz wyjaśnił, że na razie nie wszczepia się sztucznych narządów, aby doskonalić funkcjonowanie organizmu tak, jak doskonali się wygląd, np. przez operacje plastyczne.

W procesach określanych mianem cyborgizacji człowieka największe chyba emocje budzi możliwość oddziaływania poprzez urządzenia techniczne na ludzki mózg. Naukowiec podkreślił złożoność tego zadania, wynikającą z faktu, że mózg człowieka to sto miliardów komórek nerwowych, które pełnią funkcję elementów przetwarzających informacje.

Już dziś potrafimy w określonych sytuacjach odbierać sygnały bezpośrednio z mózgu. Zajmuje się tym technologia nazywana brain-computer interface (BCI), czyli sprzężenie bezpośrednie mózgu z urządzeniami technicznymi. Badania nad BCI mają przede wszystkim pomóc osobom niepełnosprawnym, które utraciły zdolność mowy, ale nie utraciły zdolności myślenia. Dzięki urządzeniom odbierającym sygnały z mózgu i formującym z nich przekaz tekstowy alfanumeryczny czy głosowy poprzez syntezator mowy dana osoba może się komunikować z innymi czy korzystać z internetu. Profesor podał przykład: na rozpoczęciu mundialu w Brazylii pierwsze kopnięcie piłki wykonał człowiek całkowicie sparaliżowany. Człowiek ten został wyposażony w tzw. egzoszkielet, zewnętrzny układ mechaniczny napędzany silnikami, który pozwolił mu wstać z wózka inwalidzkiego i kopnąć piłkę. Problemem było, jak sterować procesem wstawania i kopnięcia. Tu posłużono się technologią BCI, odebrano sygnały z mózgu, dzięki czemu człowiek wykonał ruch z własnej woli.

Prof. Tadeusiewicz zauważył, że jest także możliwość odbioru sygnału z mózgu również w tym celu, aby przyspieszyć reakcje człowieka w określonych sytuacjach. Jest to kwestia bardzo istotna dla wojska. Okazuje się, że zanim pilot spostrzeże nieprzyjacielski samolot i jest w stanie wykonać ruch polegający na odpaleniu rakiet, może już sam zostać zestrzelony. Pracuje się nad tym, żeby sam fakt dostrzeżenia nieprzyjaciela w polu widzenia mógł uruchomić wystrzelenie rakiet przez pilota bez konieczności wykonywania działań za pomocą mięśni, które działają nieporównywalnie wolniej niż mózg.

Mózg wciąż pozostaje dla badaczy ogromnym wyzwaniem, nieprędko zatem dojdzie do odczytywania myśli, bo jest on tworem niezwykle złożonym. Liczba komórek, które występują w mózgu, jest gigantyczna, w następstwie czego procesy, jakie w nim się toczą, są też niesłychanie złożone. Wykonano obliczenia mające uzmysłowić nam, jak bardzo złożony pod względem funkcjonalnym jest umysł człowieka. Polegały one na tym, że spróbowano stworzyć hipotetyczny mechanizm, który przypominałby funkcjonowanie komputera, ale oparty byłby na parametrach i cechach ludzkiego mózgu. Okazało się, że liczba wyobrażalnych stanów, liczba możliwych form aktywności tego hipotetycznego mózgu sprowadzonego do roli automatu byłaby większa niż liczba elementarnych cząstek w całym widzialnym Wszechświecie.

Gość kawiarni naukowej porównał sytuację badacza mózgu, który przy pomocy elektrod chce się dowiedzieć, co się dzieje w mózgu, do sytuacji kibica, który nie dostał się do hali, gdzie toczą się rozgrywki, i jedynie domyśla się ich przebiegu po wyraźnych reakcjach publiczności, sam pozostając cały czas na zewnątrz budynku.