Roboty jako usprawnianie funkcjonowania dzieci z autyzmem

Ostatnie badania pokazują, że pomocą w uzupełnianiu deficytu zdolności do nawiązywania relacji na skutek braku neuronów lustrzanych w mózgu u dzieci chorych na autyzm mogą być roboty i wirtualny świat.

Dużą rolę odgrywa tu wykorzystywanie naśladownictwa, na którym opiera się też cała edukacja. To właśnie dzięki naśladownictwu dziecko uczy się języka, zachowań społecznych, a także wielu innych przydatnych informacji, które sprawiają, że lepiej funkcjonuje w społeczeństwie, w którym na co dzień przebywa. Uczyć się można zarówno poprzez powtarzanie czynności, gestów i zachowań innych ludzi, ale robimy to również dzięki obserwacji. Giacomo Rizzolatti razem ze swoimi współpracownikami z Parma University przeprowadził w latach 90. XX wieku eksperyment z udziałem małp, podczas którego badacze zaobserwowali, że u zwierząt aktywuje się grupa neuronów z przedniej części mózgu tak samo podczas obserwowania zachowań innych osobników, jak i podczas powtarzania ich gestów. Identyczne aktywowanie się neuronów zaobserwowano zarówno w sytuacji, gdy małpa sama podnosiła przedmiot z ziemi, jak i w czasie obserwowania podnoszenia go przez „koleżankę”. U ludzi neurony lustrzane odnaleziono w polu Broki.

Na podstawie powyższych badań badacze z Włoch postawili hipotezę, która głosi, że neurony lustrzane pozwalają na zrozumienie obserwowanych czynności „poprzez mapowanie ich we własnym mózgu w obszarach aktywnych podczas wykonywania podobnych czynności”. Kontynuacją tej hipotezy było przypuszczenie, iż właściwości lustrzane są też pomocne przy rozumieniu bardziej złożonych procesów, związanych z poznaniem społecznym. Dotyczy to głównie odbierania intencji drugiego człowieka oraz umiejętności prawidłowego odczytania jego nastroju.

Lustrzane neurony odpowiadają za te funkcje, których deficyt wiąże się z autyzmem. Na dysfunkcję tych neuronów szczególną uwagę zwrócił Williams razem ze swoimi współpracownikami. Uważają oni, że oprócz wyżej wspomnianych skutków, deficyt ten wpływa również na brak zdolności do empatii i zdolności do naśladownictwa. Należy tu również podkreślić znaczenie naśladownictwa, gdyż to właśnie ono w dużym stopniu odpowiada za nawiązywanie zdrowych relacji z otoczeniem oraz za umiejętności wchodzenia w interakcje z innymi ludźmi.

Neurokognitywiści korzystają z wielu technik obrazowania, które umożliwiają obserwowanie neuronów lustrzanych w ludzkich mózgach. Nową metodą stosowaną w tej dziedzinie jest rezonans magnetyczny, który poprzez wykorzystywanie fal radiowych i silnego pola magnetycznego pokazuje, które obszary w mózgu uaktywniają się podczas wykonywania konkretnych czynności. MRI (rezonans magnetyczny – przyp. aut.) pokazuje, do którego obszaru mózgu dociera najwięcej krwi nasyconej tlenem. Więcej tlenu potrzebują te rejony, w których odbywa się najbardziej aktywna praca mózgu.

Badanie z wykorzystaniem działania rezonansu magnetycznego wykonane zostało przez Iacoboniego i jego współpracowników w celu zobaczenia aktywnych rejonów mózgu. Poprosili uczestników, by poruszali palcami i przyglądali się innym, wykonującym tę samą czynność, a jednocześnie też badacze skanowali ich mózgi. U wszystkich uczestników, niezależnie od tego, które z zadań w danym momencie wykonywali, w mózgu aktywne były te same obszary mózgu. Podwyższona aktywność następowała wówczas, gdy badani powtarzali czynność wykonywaną przez innego uczestnika. Za to właśnie odpowiedzialna jest działalność neuronów lustrzanych.

• Badanie wykonane za pomocą podobnej metody wykazało, że w mózgach osób chorych na autyzm nie uruchamiają się neurony lustrzane, gdy obserwują one czynności wykonywane przez innych oraz ich mimikę twarzy.

Do pomiaru używany jest również elektroencefalograf (EEG), który zapisuje wahania fal mu. Fale te powstają dzięki „synchronicznej i spójnej aktywności elektrycznej dużych grup neuronów”. Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego zauważyli, iż są one tłumione podczas wykonywania danej czynności oraz jej obserwowania, co oznacza, że jedyny aktywny wówczas rejon motoryczny stanowią wtedy neurony lustrzane. Neurony te blokują fale mu.

W przypadku dzieci autystycznych fale mu blokowane są podczas wykonywania poszczególnych czynności, jednak podczas obserwowania ich wykonywania przez innych ludzi już nie. Za zjawisko to odpowiedzialne mogą być zakłócenia pomiędzy wykonywaniem a obserwowaniem, w czym znaczną rolę odgrywają oczywiście neurony lustrzane.

Aktualnie autyzm rozpoznawany jest przeważnie u dzieci w wieku 2-3 lat, a postawienie diagnozy wymaga wykonania wielu długotrwałych i złożonych czynności. Dzięki wykorzystaniu wiedzy o falach mu, proces ten może ulec znacznemu skróceniu. Jednocześnie też wykorzystywanie ich usprawniłoby wspomaganie funkcjonowania rodzin dzieci autystycznych oraz samych dzieci. Ponadto w znacznym stopniu ułatwiłoby to pracę pedagogów, którzy na co dzień zajmują się dziećmi autystycznymi. Mogliby oni wtedy wykorzystywać specjalnie opracowane metody, wspomagające rozwój naśladownictwa.

Istnieje jednak pewna niedoskonałość, gdyż wiedzę o falach mu można odnosić jedynie do autystycznych dzieci wyskofunkcjonujących, przy czym nie ma jeszcze żadnych informacji na temat możliwości odniesienia tej wiedzy do dzieci niskofunkcjonujących.

Press razem ze swoimi współpracownikami wykorzystał zapisy o aktywności neuronów lustrzanych. Zapis ten dokonywany jest poprzez elektromiogram (EMG), który rejestruje czynności elektryczne mięśni. Zespół Pressa odkrył, iż neurony lustrzane mogą być stymulowane przez czynności wykonywane zarówno przez ludzi, jak i przez roboty. Dodatkowej wiedzy dostarcza neuroinformatyka, czyli dziedzina nauki, która bada funkcjonowanie mózgu, dzięki wykorzystywaniu technologii komputerowej. „Hamowanie fal mu lub jego brak pozwala określić, jakie rodzaje ruchów robota są potrzebne, by wzbudzić aktywność” neuronów lustrzanych.

• Badacze odkryli również, iż neurony lustrzane mogą być aktywowane u osoby, która steruje robotem, jednak tylko wtedy gdy czynności wykonywane przez robota uznawane są za niezależne od intencji osoby nim sterującej.

Na tej podstawie stwierdzili, iż roboty mogą być pomocne w aktywowaniu dzieci z autyzmem, gdy te przebywają z nimi same. Dzieje się tak dlatego, iż wolą one spędzać czas samotnie, a towarzystwo robota nie stanowi dla nich przeszkody. Wówczas stają się wobec niego bardziej „otwarte”. „Obserwacje potwierdziły, że dzieci z autyzmem rzeczywiście lubią oglądać, a nawet kopiować zachowania robotów”. W mózgach dzieci zarejestrowano podczas takiej interakcji wzrost aktywności neuronów lustrzanych, hamowanie fal mu lub kompensowanie ich, dające te same efekty.

Niezbadanym obszarem pozostaje jeszcze jednak przełożenie naśladowania robotów na naśladowanie innych ludzi. Prowadzone są badania również nad zastosowaniem rzeczywistości wirtualnej w terapii dzieci autystycznych. Naśladownictwo czasami odzwierciedla codzienne zachowania ludzi, co mogłoby zostać dobrze wykorzystane w procesie terapeutycznym. Brytyjscy badacze odnotowali postęp u sześciu badanych. Przez pewien czas „przebywali” oni w wirtualnej kawiarni, dzięki czemu przyswoili niektóre zachowania społeczne.

Wykorzystanie postępu neuroobrazowania i neuroinformatyki mogą być jeszcze bardziej wykorzystane w celu nauczenia osób autystycznych umiejętności społecznych, a także okazać się pomocne w działaniach terapeutycznych.

Na podstawie:

Turner M. A., „Neurony i roboty kontra autyzm”, „Charaktery” 9 (140)/2008