Εξωσκελετός θα ανοίξει το Μουντιάλ, World Cup 2014 to Open with Exoskeleton Kick

Εκατομμύρια τηλεθεατές θα δουν έναν νεαρό παραπληγικό να δίνει το εναρκτήριο λάκτισμα στο Μουντιάλ 2014. Brain-controlled exoskeleton will allow paralyzed teenager to kick off the World Cup 2014. Credit: Walk Again Project

Στην τελετή έναρξης του εφετινού Παγκόσμιου Κυπέλλου στο Σάο Πάουλο της Βραζιλίας, ένας παραπληγικός νεαρός θα σηκωθεί από το αναπηρικό του αμαξίδιο, θα περπατήσει μέχρι το κέντρο του γηπέδου και θα δώσει το εναρκτήριο λάκτισμα για τους αγώνες. 

Ρομποτικός σκελετός που υπακούει στη σκέψη

The Walk Again Project, a nonprofit collaboration dedicated to producing full-body mind-controlled prosthetics, represents a collaboration between such academic institutions as Duke University, the Technical University of Munich, the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne, the Edmond and Lily Safra International Institute of Neuroscience of Natal in Brazil, the University of California at Davis, the University of Kentucky, the Duke Immersive Virtual Environment facility.

Δεν θα πρόκειται όμως για θαύμα -ο νεαρός θα φορά έναν ρομποτικό σκελετό που υπακούει στη σκέψη, και θα μπορούσε να μετατρέψει τα αναπηρικά αμαξίδια σε μουσειακά εκθέματα.

Ο εξωσκελετός είναι το αποτέλεσμα πολυετών ερευνών στο πρόγραμμα Walk Again, μια διεθνή προσπάθεια στην οποία συμμετέχουν μεγάλα ερευνητικά ιδρύματα στην Ευρώπη, στις ΗΠΑ και στη Βραζιλία.

Miguel Nicolelis, the Brazilian neuroscientist at Duke University who is leading the Walk Again Project’s efforts to create the robotic suit, had this to say about the planned event: We want to galvanize people’s imaginations. With enough political will and investment, we could make wheelchairs obsolete.

Επικεφαλής του προγράμματος είναι ο βραζιλιάνος Μιγκέλ Νικολέλις, νευροεπιστήμονας του Πανεπιστημίου Duke στη Βόρεια Καρολίνα και πρωτοπόρος της τεχνολογίας σύνδεσης του ανθρώπινου εγκεφάλου με μηχανές.

Small groups of neurons, it seems, are surprisingly capable of communicating with digital devices. Individual cells learn to communicate with computer algorithms more effectively over time by changing their firing patterns, as revealed in a study of a mouse’s brain published last year in Nature. This capacity for extensive plasticity and the ability to learn comes in quite handy when designing a prosthetic.

Το 2000, ο Νικολέλις παρουσίασε ένα σύστημα που καταγράφει την εγκεφαλική δραστηριότητα ενός πιθήκου και αναπαράγει τις κινήσεις του με έναν ρομποτικό βραχίονα. Πιο πρόσφατα, το 2013, πραγματοποίησε το πρώτο πείραμα σύνδεσης ζωντανών εγκεφάλων με καλώδια, επιτρέποντας σε ένα πειραματόζωο να αντιλαμβάνεται τα ερεθίσματα που δεχόταν ένα άλλο πειραματόζωο.

Η προσέγγιση που ακολουθεί το πρόγραμμα Walk Again είναι παρόμοια. Ο χρήστης στερεώνει τα πόδια του σε έναν μεταλλικό σκελετό και φορά ένα καπέλο με ηλεκτρόδια, τα οποία καταγράφουν την εγκεφαλική δραστηριότητα και διαβιβάζουν τα σήματα σε έναν υπολογιστή που φοριέται στην πλάτη.

Αναλύοντας τα σήματα αυτά το λογισμικό του συστήματος αντιλαμβάνεται ποια κίνηση θέλει να εκτελέσει ο χρήστης. Στέλνει έτσι εντολές σε υδραυλικούς κινητήρες οι οποίοι βρίσκονται στο μεταλλικό πλέγμα που στηρίζει τα πόδια και αναλαμβάνουν να εκτελέσουν τις κινήσεις αυτόματα.

Τα πέλματα του χρήστη παραμένουν ακουμπισμένα σε επίπεδα στηρίγματα, τα οποία φέρουν αισθητήρες στην κάτω επιφάνειά τους. Κάθε φορά που το στήριγμα αγγίζει το έδαφος στέλνει σήμα σε μια συσκευή δόνησης που φοριέται στον βραχίονα και ξεγελά τον εγκέφαλο ώστε να νομίζει ότι η δόνηση προέρχεται από τα πόδια.

Σε δοκιμές σε συστήματα εικονικής πραγματικότητας, ο ασθενής είχε την αίσθηση ότι τα πόδια του κινούνταν και άγγιζαν το δάπεδο. «Νιώθω ότι περπατάω στην παραλία, ότι αγγίζω άμμο» δήλωσε ένας από τους εθελοντές της δοκιμής σύμφωνα με τον Νικολέλις.

Ο εξωσκελετός κινείται με τη βοήθεια μπαταριών που βρίσκονται στο σακίδιο πλάτης μαζί με τον υπολογιστή και προσφέρουν περίπου δύο ώρες συνεχούς λειτουργίας.

Κινήσεις ανθρώπινες, όχι ρομποτικές

German-made sensors will relay a feeling of pressure when each foot touches the ground. And months of training on a virtual-reality simulator will have prepared the teenager — selected from a pool of 10 candidates — to do all this using a device that translates thoughts into actions. In an interview with New Scientist, the lead robotic engineer Gordon Cheng of the Technical University of Munich gave some indication of how the suit works: The vibrations can replicate the sensation of touching the ground, rolling off the toe and kicking off again. There’s so much detail in this, it’s phenomenal.

«Οι κινήσεις είναι πολύ ομαλές. Είναι ανθρώπινες κινήσεις, όχι ρομποτικές» λέει ο Νικολέλις στην εφημερίδα The Guardian.

Τον περασμένο μήνα, ο Νικολέλις και οι συνεργάτες του παρακολούθησαν ποδοσφαιρικούς αγώνες στο Σάο Πάουλο προκειμένου να βεβαιωθούν ότι τα σήματα των κινητών τηλεφώνων δεν επηρεάζουν τον εξωσκελετό.

Εκπαίδευση εννέα παραπληγικών ασθενών

Για την τελετή έναρξης του Παγκόσμιου Κυπέλλου, η οποία θα πραγματοποιηθεί στις 12 Ιουνίου στο στάδιο Arena Corinthians του Σάο Πάουλο, οι ερευνητές εκπαιδεύουν εννέα παραπληγικούς ασθενείς, άνδρες και γυναίκες 20 έως 40 ετών, ένας από τους οποίους θα επιλεχθεί για να δώσει το εναρκτήριο λάκτισμα των αγώνων.

Ο Μιγκέλ Νικολέλις ενημερώνει για την προσπάθεια μέσω του προφίλ του στο Facebook, ενώ η ομάδα του σχεδιάζει να λανσάρει αργότερα έναν ειδικό δικτυακό τόπο.

Η επίδειξη της τεχνολογίας στο Σάο Πάουλο είχε περιληφθεί από την επιθεώρηση Nature στη λίστα με τις δέκα επιστημονικές εξελίξεις που μπορούμε να περιμένουμε το 2014.

Δείτε ηλιακή έκλαμψη 35 φορές σαν τη Γη! Footage of solar flare 35 times the size of EARTH could help scientists develop protection for our planet

Scientists have for the first time witnessed the mechanism behind explosive energy releases in the Sun's atmosphere, confirming new theories about how solar flares are created. New footage put together by an international team led by University of Cambridge researchers shows how entangled magnetic field lines looping from the Sun's surface slip around each other and lead to an eruption 35 times the size of the Earth and an explosive release of magnetic energy into space. CREDIT: The SDO/AIA data are courtesy of the NASA/SDO and AIA science teams.

Το 2010 το διαστημικό παρατηρητήριο SDO που μελετά τον Ήλιο και τα φαινόμενα του κατέγραψε μια γιγάντια ηλιακή έκλαμψη το μέγεθος της οποίας ήταν 35 φορές μεγαλύτερο από αυτό της Γης. Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Κέιμπριτζ δημιούργησαν ένα τρισδιάστατο μοντέλο αυτής της έκλαμψης για να μελετήσουν το φαινόμενο.

3D μελέτη

Footage put together by an international team led by University of Cambridge researchers shows entangled magnetic field lines looping from the sun's surface, shown here within the dotted lines.

Το μοντέλο δείχνει τα μαγνητικά πεδία να περιπλέκονται μεταξύ τους δημιουργώντας «βρόγχους» και δακτυλίους στην επιφάνεια του αστρικού μας άστρου.

Οι ερευνητές μελετούν το βίντεο ευελπιστώντας ότι θα αποκρυπτογραφήσουν τους μηχανισμούς του φαινομένου και θα μπορέσουμε έτσι να αναπτύξουμε καλύτερες μεθόδους προστασίας του πλανήτη μας από τη… δράση αυτών των εκλάμψεων.

Η απειλή

The flare was of the most energetic kind, known as an X Class flare, and it took around an hour to reach its maximum.

Οι εκλάμψεις είναι ξαφνικές, απρόβλεπτες εξάρσεις του μαγνητικού πεδίου που πηγάζουν συνήθως από τις ηλιακές κηλίδες. Συχνά συνοδεύονται από τις λεγόμενες εκτινάξεις στεμματικού υλικού, ή CME, γιγάντιες ποσότητες φορτισμένων σωματιδίων που εκτινάσσονται στο διάστημα με ταχύτητες εκατομμυρίων χιλιομέτρων την ώρα. Σε περίπτωση που η Γη βρεθεί στην πορεία αυτών των γιγάντιων πιδάκων υλικού, τα φορτισμένα σωματίδια μπορούν να προκαλέσουν βλάβες σε δορυφόρους και συστήματα ηλεκτροδότησης και να κάνουν ασυνήθιστα έντονο το βόρειο και το νότιο σέλας.

Φάτε επτά μερίδες φρούτων και λαχανικών ημερησίως. Eating seven or more portions of fruit and vegetables a day reduces your risk of death by 42 percent

Pierre Bonnard, Corbeille de Fruits, 1924. Η μαγική συνταγή της ζωής είναι επτά μερίδες φρούτων και λαχανικών ημερησίως. Eating seven or more portions of fruit and vegetables a day reduces your risk of death at any point in time by 42 percent compared to eating less than one portion, reports a new study. This is the first study to link fruit and vegetable consumption with all-cause, cancer and heart disease deaths in a nationally-representative population, the first to quantify health benefits per-portion, and the first to identify the types of fruit and vegetable with the most benefit.

Η κατανάλωση επτά τουλάχιστον μερίδων φρούτων και λαχανικών μέσα στη μέρα μειώνει δραστικά -κατά 42%- τον κίνδυνο πρόωρου θανάτου από οποιαδήποτε αιτία, σύμφωνα με μια νέα βρετανική επιστημονική έρευνα. Η μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα λαχανικά παρέχουν πολύ μεγαλύτερη ωφέλεια για την υγεία από τα φρούτα.

Η μελέτη

Pierre Bonnard, Panier de fruits sur le vaisselier, 1924. New research shows that eating more fruit and veg slashes the risk of premature death by 42 per cent, compared with less than one helping a day.

Η μελέτη έδειξε ότι όσο περισσότερα φρούτα και λαχανικά τρώει κανείς μέσα στη μέρα, τόσο λιγότερο κινδυνεύει να πεθάνει πρόωρα σε οποιαδήποτε ηλικία. Αν, για παράδειγμα, τρώει επτά ή περισσότερες μερίδες φρούτων και λαχανικών, τότε ο κίνδυνος πρόωρου θανάτου ειδικά από καρκίνο μειώνεται κατά 25%, ενώ από καρδιά κατά 31%.

This table summarizes the main effects of fruit and vegetable consumption on risk of death, expressed as percentage decreases. Credit: UCL

Σε σχέση με όσους τρώνε λιγότερο από μία μερίδα φρούτων και λαχανικών τη μέρα, όσοι τρώνε μία έως τρείς, μειώνουν τον κίνδυνο πρόωρου θανάτου (από οποιαδήποτε αιτία) κατά 14%, όσοι τρώνε τρεις έως πέντε μερίδες καθημερινά, μειώνουν τον κίνδυνο κατά 29%, όσοι καταναλώνουν πέντε έως επτά μερίδες, κινδυνεύουν λιγότερο κατά 36%, ενώ για επτά και πάνω μερίδες η μείωση του κινδύνου πρόωρου θανάτου είναι της τάξης του 42%.

Τα ευρήματα

Pierre Bonnard, Nature morte au Compotier, 1923. Some experts want guidelines advising people to eat 5-a-day changed on the back of the study from University College London.

Τα φρέσκα λαχανικά έχουν σαφώς πιο προστατευτική δράση από τα φρούτα, με κάθε πρόσθετη μερίδα λαχανικών να μειώνει τον κίνδυνο πρόωρου θανάτου κατά 16%. Οι σαλάτες ειδικότερα συνεισφέρουν κατά 13% ανά μερίδα στην μείωση του κινδύνου. Το όφελος από τα φρέσκα φρούτα φαίνεται να είναι μικρότερο, με κάθε πρόσθετη μερίδα να απομακρύνει την πιθανότητα πρόωρου θανάτου κατά 4%.

«Όλοι γνωρίζουμε ότι η κατανάλωση φρούτων και λαχανικών είναι υγιεινή, όμως, όπως δείχνει η νέα έρευνα, το όφελος είναι συγκλονιστικό», δήλωσε ο δρ. Ογιεμπόντε. Όπως είπε, η καλύτερη επίσημη σύσταση διεθνώς προέρχεται από την κυβέρνηση της Αυστραλίας, η οποία συνιστά τους πολίτες την πολιτική του «2+5» (δύο μερίδες φρούτων και πέντε μερίδες λαχανικών τη μέρα).

Από την άλλη, η έρευνα δεν διαπίστωσε κάποιο σημαντικό όφελος από την κατανάλωση φρουτοχυμών, ενώ αντίθετα η κατανάλωση κονσερβαρισμένων και κατεψυγμένων φρούτων αυξάνει τον κίνδυνο πρόωρου θανάτου κατά 17% ανά πρόσθετη ημερήσια μερίδα. Όπως ανέφεραν οι βρετανοί ερευνητές, τα περισσότερα φρούτα σε κονσέρβες περιέχουν μεγάλη ποσότητα ζάχαρης, η οποία μπορεί να υπεραντισταθμίσει όλα τα οφέλη από τα φρούτα. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Journal of Epidemiology and Community Health».