Разговарала: Ивана Николић
Андреј Савић је електроинжењер и виши научни сарадник на Електротехничком факултету Универзитета у Београду. Дипломирао је на истом факултету, на смеру за биомедицинско инжењерство. Још као студент основних студија, Андреј је започео истраживачки рад кроз учешће на научним пројектима, како каже, „захваљујући подстицају и подршци својих професора“. То га је подстакло да касније упише докторске студије у области неуроинжењеринга, који је и данас главни фокус његовог научног интересовања. Андреј је нарочито активан у истраживању и развоју иновативних мозак–рачунар интерфејс (BCI) система, и досад се бавио системима за моторичку и сензорну рехабилитацију након можданог удара. Радио је и на развоју асистивних BCI технологија за подршку особама са амиотрофичном латералном склерозом, био је укључен у истраживања у области мигрене, а бавио се и когнитивном психологијом и неуроергономијом, посебно у контексту мерења пажње, когнитивног оптерећења и оптимизације интеракције човек–машина.
У интервјуу за Центар за промоцију науке, Андреј Савић говори о научноистраживачком раду у области неуронаука и неуротехнологија и његовој примени, иновацијама у овим областима у земљи и иностранству, као и о важним пројектима на којима је учествовао.
Андреј, ви се од 2009. године активно бавите научноистраживачким радом у областима неуронаука и неуротехнологија, посебно системима за мозак–машина интерфејс примењеним у доменима неурорехабилитације/неуромодулације. Да ли можете да нам кажете нешто више о свом раду на овим пољима, поготово о његовој практичној примени?
Неуроинжењеринг је мултидисциплинарна област која спаја инжењерство, неуронауке и медицину, а мој фокус је на развоју система који мере мождану активност и користе те информације за управљање уређајима или у сврху неурорехабилитације. Мој допринос овој области је, пре свега, инжењерски, у развоју напредних алгоритама за обраду можданих сигнала и њихово декодирање помоћу вештачке интелигенције. Ти алгоритми омогућавају препознавање информација које су „сакривене“ унутар комплексних образаца електричне активности мозга, као што су нечија намера да покрене руку или да обрати пажњу на одређени стимулус. Ове мождане сигнале можемо мерити неинвазивним постављањем електрода на површину главе, што је већ стандардна клиничка техника електроенцефалографије – ЕЕГ. Тако настаје директан интерфејс између мозга и рачунара (енгл. Brain–Computer Interface – BCI), који омогућава кориснику да управља уређајима искључиво менталним фокусом, без ангажовања мишића. Практична примена ове технологије посебно долази до изражаја код пацијената са оштећењем моторичких функција, попут особа које су претрпеле повреде кичмене мождине, мождани удар, или болују од неуродегенеративних обољења као што су амиотрофична латерална склероза (АЛС), мултипла склероза или Паркинсонова болест.
Пацијенти који болују од АЛС-а представљају посебно осетљиву и важну популацију за коју су овакви системи од изузетног значаја. Ова болест доводи до прогресивног губитка свих моторних функција, док когнитивне способности остају очуване, што доводи до стања у којем су особе практично „закључане“ у свом телу. У таквим случајевима, BCI системи могу представљати једини вид комуникације и интеракције са околином. Поред тога, ове методе налазе ширу примену у области проучавања можданих функција и когнитивних процеса, укључујући процену менталног замора, когнитивног оптерећења и друге аспекте психолошке евалуације.
За развој и тестирање овако сложених уређаја није довољна само добра идеја или експертиза из једне области, неопходна је блиска сарадња стручњака из различитих дисциплина. Пројекте сам реализовао у партнерству са истраживачима из Данске, Немачке, Финске, Шпаније, Велике Британије, и посебно ми је важно што су на тај начин Универзитет у Београду и ЕТФ постављени на светску мапу институција које активно доприносе развоју мозак–рачунар интерфејс технологија и савременог неуроинжењеринга.
Када говоримо о неуротехнологијама, морамо да поменемо и компанију Неуралинк Илона Маска, која је почетком 2024. саопштила да је уградила бежични мождани чип код неколико пацијената добровољаца. Шта све омогућава овај чип, да ли је опасан по човека, и где нас – као човечанство – може довести?
Неуралинк чип мери електричну активност мозга директно из можданог ткива помоћу ултратанких нити које се уграђују у моторне зоне коре великог мозга. Те информације се затим бежично преносе до спољашњег рачунара и могу се користити за управљање уређајима, на пример, за померање курсора на екрану, менталну контролу видео-игара и других софтверских алата, писање порука уз помоћ вештачки генерисаног говора или за управљање роботским рукама. Овакав уређај може имати огроман значај за особе са најтежим облицима парализе, јер им враћа могућност интеракције са светом.
Ризици, наравно, постоје, јер се ради о инвазивној процедури. Свака хируршка интервенција носи ризик од инфекција, отока, упала и потенцијалног оштећења ткива. Електроде се такође могу прекинути или мигрирати током времена, а иако се користе биокомпатибилни материјали, мозак може формирати ожиљно ткиво око електрода, што дугорочно утиче на квалитет сигнала. Додатно, систем може погрешно интерпретирати мождане сигнале, што може довести до нежељених радњи, попут ненамерног покретања роботске руке. Међутим, за пацијенте којима ниједан други облик помоћи није доступан, однос ризика и користи може бити прихватљив. Технологија сама по себи је „опасна“, али њен развој мора пратити јасан етички и регулаторни оквир.
Постоји и теоријска забринутост да би се у будућности могло манипулисати системима који су директно повезани са мозгом, иако је то за сада у домену научне фантастике. Такође, важно је нагласити да читање мисли, какво често виђамо у фикцији, није могуће; чип не зна шта особа мисли, већ само препознаје, на пример, да је особа желела да покрене десну руку.
BCI технологије нуде огроман потенцијал за помоћ особама са тешким неуролошким оштећењима, али истовремено носе комплексне медицинске, техничке, етичке и друштвене изазове. Управо због потребе за одговорним приступом, имао сам част да будем позван као члан панела експерата у оквиру међународног Центра за неуротехнологије и право, који окупља стручњаке из области неуронаука, технологије, права и етике, са циљем да се активно обликују регулативе и етички оквири за развој неуротехнологија на глобалном нивоу. Ово, пак, није први пут да је неки имплантант убачен у људски нервни систем.
Један од најпознатијих примера је експеримент из 1998. године, када је професор Кевин Ворвик са Универзитета у Редингу уградио мали електронски имплантант у нерв своје руке. Колико је наука напредовала за ових 27 година – шта је то што је професор Ворвик могао да уради 1998, а шта можемо да очекујемо од Маскових чипова 2025. и у годинама које долазе?
Професор Ворвик је један од пионира експерименталне примене имплантата код људи, али су тадашњи системи били ограничени мањим бројем електрода, кабловском повезаношћу и основним функционалностима.
Важно је нагласити да развој имплантабилних неуротехнологија почиње много пре компаније Неуралинк. Ова област има иза себе више од 25 година постепеног развоја, заснованог на темељном раду бројних истраживачких тимова и универзитетских лабораторија. Још током деведесетих и раних двехиљадитих, пионирски експерименти на животињама, а затим и на људима, омогућили су снимање и интерпретацију мождане активности у реалном времену. BrainGate систем је један од најпознатијих примера, успешно је тестиран од 2002. код пацијената са парализом, омогућивши им управљање рачунарима и роботским рукама још пре две деценије. Synchron је још једна значајна компанија у овом пољу, позната по томе што развија минимално инвазивне имплантате који се пласирају кроз крвне судове попут стента и на тај начин мере мождану активност. Њихова технологија је већ тестирана на људима и одобрила ју је америчка Управа за храну и лекове (ФДА) за клиничка испитивања.
Данас, захваљујући напретку у микроелектроници, биокомпатибилним материјалима и методама вештачке интелигенције, савремени системи укључују хиљаде електрода, омогућавају бежични пренос података и обраду сигнала у реалном времену. Неуралинк у том контексту не доноси нову идеју, већ развија сопствену високоинтегрисану техничку платформу, која представља значајан инжењерски искорак, посебно у смислу прецизности имплантације, минијатуризације и потенцијалне шире примене. Оно што пре 25 година није било могуће ван лабораторије, данас постаје потенцијално доступно у свакодневном животу особа са неуролошким оштећењима. У домену моторичких протеза очекује се да корисници, уместо управљања мишићима или спољним сензорима, могу директно покретати рачунарске софтвере и роботске системе искључиво помоћу можданих сигнала.
Ви сте пре неколико година руководили пројектом HYBIS, који је за циљ имао развој иновативног прототипа уређаја за рехабилитацију функција руку након можданог удара. Можете ли да нам приближите сам пројекат и његове резултате?
Пројекат HYBIS је успешно прошао евалуацију на првом јавном позиву Фонда за науку Републике Србије, намењеном изузетним идејама младих доктора наука. Изабран за финансирање у високо компетитивном процесу, са укупном пролазношћу од око 10%. Циљ HYBIS-а био је развој потпуно нове класе терапијских уређаја за неурорехабилитацију, усмерених на опоравак сензорне функције руку, пре свега осећаја додира, што је аспект који је често занемарен у стандардним терапијама, а кључан је за квалитет покрета и укупну функционалност руке. У оквиру пројекта развијен је прототип тзв. тактилног BCI система, који користи мождане сигнале да у реалном времену препозна на који је подражај пацијент фокусирао пажњу док прима електротактилне стимулусе на подлактици. Другим речима, док особа прима благе електричне импулсе на различитим местима на руци, систем мери мождану активност путем ЕЕГ-а и покушава да открије да ли је пажња усмерена на одређени подражај. На тај начин систем не само да стимулише сензорну обраду, већ и објективно квантификује ангажман пацијента током терапије. У експериментима са пацијентима који су претрпели мождани удар постигнута је тачност детекције пажње између 70% и 100%, користећи само једну ЕЕГ позицију електроде, што је изузетно обећавајуће за клиничку примену.
Захваљујући овом приступу, HYBIS представља нову генерацију рехабилитационих система који не функционишу „наслепо“, већ се адаптирају у реалном времену индивидуалним потребама корисника, његовој пажњи, ангажовању и неуролошком одговору. Укратко, развијен је систем који не само да стимулише мозак, већ га и „ослушкује“, чиме рехабилитација постаје персонализованија и, што је најважније, потенцијално ефикаснија. Ово је први познати систем који уводи тзв. top-down приступ у сензорну рехабилитацију, у којем се терапијски ток персонализује на основу мождане активности пацијента.
Паралелно с тим, развијени су савремени алгоритми засновани на вештачкој интелигенцији, као и нове електростимулационе методе које омогућавају компактну и робустну примену у стварним условима, уз високу прецизност детекције и могућност скраћивања трајања терапије. Овакав приступ не само да унапређује ефикасност опоравка, већ и отвара врата новој генерацији BCI система у медицини, онима који узимају у обзир пажњу, мотивацију и активно учешће самог пацијента у терапији.
Пројекат је реализован кроз блиску сарадњу инжењера и клиничара, а у њему је учествовало пет истраживача из три научноистраживачке институције: Електротехничког факултета Универзитета у Београду, Иновационог центра ЕТФ-а и Медицинског факултета Универзитета у Београду. Тестирања система спроведена су у Клиници за рехабилитацију „Др Мирослав Зотовић“, чиме је обезбеђена повезаност између техничког развоја и стварних потреба пацијената. Из пројекта HYBIS проистекла су четири научна рада објављена у престижним међународним часописима, а резултати су представљени на бројним научним скуповима од универзитета у Њујорку до Хонгконга, преко земаља Европске уније. Ипак, можда највеће међународно признање дошло је 2024. године, када је HYBIS изабран међу 12 финалиста за годишњу награду BCI Award, у конкуренцији од преко 80 пројеката из целог света, која се сматра најзначајнијим глобалним признањем у области мозак–рачунар интерфејса.
Пројекат је донео и један нови приступ неурорехабилитацији. Где је он данас, неколико година након завршетка пројекта? Да ли се овај уређај користи у Србији или иностранству?
HYBIS је као истраживачки пројекат дао врло охрабрујуће резултате, али је, као и многе друге научне иновације, сада на прекретници, између лабораторијског прототипа и комерцијално примењивог уређаја. Следећи кораци укључују додатна клиничка испитивања са већим бројем пацијената и развој верзије уређаја која би била једноставна за употребу у клиничкој или кућној пракси.
Иако се уређај још не користи као део стандардне терапијске праксе, методологија и техничка решења развијена у оквиру HYBIS-а су детаљно документовани у научним радовима и доступни истраживачима и развојним тимовима за даља унапређења и примену. Осим тога, поједини принципи и софтверски алати из HYBIS-а већ се користе и у другим истраживачким и развојним пројектима, како у Србији тако и у иностранству.
Резултати, принципи и приступи успостављени током пројекта HYBIS већ инспиришу нове правце примене, укључујући развој асистивних технологија и комуникационих система за особе са АЛС-ом, примену у области дијагностике и разумевања мигрене, и друге домене где су когнитивна и сензорна обрада релевантне, као што је неуроергономија. Следећи изазов је да кроз сарадњу истраживача, лекара и индустрије ова технологија изађе из оквира прототипа и постане доступна тамо где је најпотребнија, у животима пацијената.
Ауторка је дипломирала новинарство. Као стипендиста Еразмус Мундус програма део студија провела је на Универзитету Гронинген у Холандији. Новинарством се професионално бави од 2014. године.