Преди повече от 100 години учените се интересуваха от възможностите на мозъка и се опитваха да разберат дали е възможно да се въздействие по някакъв начин. През 1875 година английският доктор Ричард Катон успя да регистрира слабо електрическо поле на повърхността на мозъка на зайци и маймуни. След това последваха множество открития и изследвания, но едва през 1950 година професорът по физиология в Йейлския университет Хосе Мануел Родригес Делгадо изобрети устройството „Стимосивер“, което можеше да бъде имплантирано в мозъка и което се управляваше с помощта на радиосигнали.
Тренировките бяха провеждани върху маймуни и котки. Например, стимулирането на определена област от мозъка чрез имплантиран електрод карало котката да вдига задния си крак. Според Делгадо, животното не проявявало никакви признаци на дискомфорт по време на подобни експерименти.
А 13 години по-късно ученът проведе — имплантира стимулационни устройства в мозъка на бик и го управляваше чрез портативен предавател.
Така започна ерата на нейроинтерфейсите и технологиите, способни да увеличават биологичните възможности на човека. Вече през 1972 година на пазара се появи кохлеарен имплант, който преобразуваше звук в електрически сигнал, предаваше го на мозъка и фактически позволяваше на хора с тежки слухови нарушения да чуват. А през 1973 година за първи път официално беше използван терминът „brain-computer interface“ — компютърен нейроинтерфейс. През 1998 година ученът Филип Кенеди имплантира първия нейроинтерфейс в пациент — музиканта Джони Рей. След инсулт Джони загуби способността да се движи. Но благодарение на имплантацията той научи да движи курсора, само като си представя движението на ръцете.
След учените, идеята за създаване на нейроинтерфейс беше поета от крупни бизнес корпорации и стартъпи. За намерението да се разработи система, която да помага за управление на обекти с мисъл, вече заявиха Facebook и Илон Муск. Някои слагат надежди в нейроинтерфейсите — технологиите ще позволят на хора с ограничения да възстановят загубени функции, да подобрят рехабилитацията на хора, които са преживели инсулт или черепно-мозъчна травма. Други обаче са скептични към подобни разработки, смятайки, че тяхното използване е свързано с юридически и етични проблеми.
Както и да е, на пазара има достатъчно голям брой големи играчи. Ако се вярва на , някои разработки вече са спрягани, но останалите са доста популярни и достъпни.
Какво е неуроинтерфейс и как може да бъде полезен?
Типове мозъчни вълни
Неуроинтерфейсът е система за обмен на информация между човешкия мозък и електронно устройство. Това е технология, която позволява на човека да взаимодейства с външния свят въз основа на регистриране на електрическата активност на мозъка — електроенцефалография (ЕЕГ). Желанието на човека да извърши определено действие се отразява в промените в ЕЕГ, което компютърът разшифрова.
Неуроинтерфейсите могат да бъдат еднопосочни и двупосочни. Първите приемат сигнали от мозъка или ги изпращат обратно. Вторите могат да изпращат и приемат сигнали едновременно.
Съществуват няколко метода за измерване на сигналите от мозъка. Те се делят на три типа.
- Неинвазивни. Сенсори се разполагат на главата за измерване на електрическите потенциали, създавани от мозъка (ЕЕГ) и магнитното поле (МЕГ).
- Полуинвазивни. Електроди се поставят на откритата повърхност на мозъка.
- Инвазивни. Микроелектроди се поставят директно в кората на мозъка, измервайки активността на един неурон.
Ключовата особеност на неуроинтерфейса е, че той позволява директно свързване с мозъка. Какво може да донесе това на практика? Неуроинтерфейсите, например, могат да облекчат или радикално променят живота на парализирани хора. Някой не може да пише, да се движи или да говори. Но техният мозък функционира нормално. Неуроинтерфейсът ще позволи на тези хора да извършват определени действия, считайки намеренията им с помощта на електроди, свързани с мозъка.
Още един вариант за използване на неуроинтерфейса е предложен от американски учени, които разработиха киберпротеза, способна да подобри човешката памет с 30%. Устройството генерира нервни импулси, които помагат на пациента да формира нови спомени, да помни лицата на роднини. Очаква се, че разработката ще помогне в борбата с възрастовата деменция, Алцхаймерова болест и други проблеми с паметта.
Освен здравето, невроинтерфейсите могат да се използват за личностно развитие, за работа и развлечения, както и за взаимодействие с околните. Какво интересно могат да предложат невротехнологиите в тези области?
Самосъвършенстване
Най-вероятно, най-популярната област на приложение на невроинтерфейсите и различни приложения е развитието на определени способности на човека. На това са посветени разнообразни тренинги, системи за развитие на ментални способности, системи за промяна на поведението, системи за профилактика на стресове, СДВГ, системи за работа с психоемоционални състояния и т.н. Тази дейност дори има собствен термин – "Брейн-фитнес".
В какво се състои идеята? В резултат на многобройни изследвания се формираха доказани представи за това как различна активност на мозъка съответства на състоянията на човешкото съзнание. Появиха се алгоритми за определяне на нивото на внимателност, концентрация и медитация, ментална релаксация. Добавете към това възможността за четене на ЕЕГ и електромиография (ЕМГ), и в резултат получаваме представа за състоянието на човека в момента.
И когато трябва да се научи как да се предизвиква конкретно психоемоционално състояние, човекът тренира себе си с помощта на устройство, към което е свързан невроинтерфейс. Съществува огромно количество програми за визуализация на ЕЕГ и психоемоционални състояния, няма да описваме всички тях. Тренировката за предизвикване на необходимо състояние на съзнанието се извършва с помощта на технологията БОС ЕЕГ (биологична обратна връзка на база електроенцефалография).
Как изглежда това на практика: родителите искат да подобрят представянето на детето си и да преодолеят СДВГ (синдром на дефицит на вниманието и хиперактивност). За целта използват специална програма (например, от ), избирайки в нея предварително зададени настройки за тренировка на нужните състояния: внимателност, концентрация, релаксация, медитация, профилактика на хиперконцентрация. Избират програма за тренировка на нивото на концентрация. И я стартират.
Програмата предлага на детето тренировка, при която трябва да поддържа показателите на Алфа и Бета вълни над определено ниво. Вълните не трябва да падат под определен праг. В същото време в прозореца на програмата се възпроизвежда избрания от родителите видео материал. Например, любимото анимационно филмче. Детето просто гледа анимацията, следи нивата на Алфа и Бета вълните и не прави нищо повече. След това в играта влиза БОС. Задачата на детето е да поддържа нивата на Алфа и Бета през цялото време на тренировката.
Ако едно от нивата падне под изискваното показание, анимацията се прекъсва. На първите занятия детето ще се опитва да се върне в желаното состояние, за да гледа филмчето. Но след известно време мозъкът ще се научи самостоятелно да се връща в това състояние при изпадане от него (при условие, че филмчето е интересно за детето, а състоянието за гледане е 'комфортно' за мозъка). В резултат на това детето ще развие способността да предизвиква у себе си необходимо състояние на концентрация, както и способност да запазва концентрацията на определено ниво.
Изглежда стряскащо, но не бързайте да се плашите и да се обаждате в органите за закрила. Има и по-прости решения на базата на игри. Например, от NeuroSky. Задачата на играча е да накара мравчето да бутне предмета към себе си в мравуняка. Но за да се движи мравчето без спиране, трябва да се поддържа определено ниво на концентрация над определената стойност на съответната скала.
Когато се концентрирате върху процеса, мравчето бута предмета. В момента, в който нивото на концентрация падне, мравчето спира, а вие губите време, влошавайки резултата си. С всяко ниво играта става по-трудна, тъй като необходимото ниво на концентрация се увеличава. Също така се появяват допълнителни разсейващи фактори.
В резултат на редовни тренировки потребителят развива способността да поддържа ниво на концентрация и внимание върху изпълняваната задача, независимо от отвлекателните външни или вътрешни фактори. Тук всичко е като в спорта, не е възможно да се получи спортно тяло, след като си отишъл няколко пъти във фитнес центъра или изял кутия протеин. Изследванията в областта на БОС ЕЕГ показват, че резултатът от подобни тренировки се появява само след 20 дни редовни занимания с продължителност от 20 минути всяко.
Развлечения
Нейрогарнитурите също дават възможност да се забавлявате. Но всички игри и развлекателни приложения паралелно са и инструменти за саморазвитие. Играейки игри чрез невропериферия, използвате осъзнатите състояния на съзнанието си, за да управлявате персонажите. По този начин научавате как да ги контролирате.
Много шум направи многопотребителската игра Throw Trucks With Your Mind. Управлението на персонажа става по стандартната схема на шутър от първо лице, но сражението с другите играчи може да се извърши само с помощта на ментални усилия. За тази цел на монитора на играта се показват параметрите на концентрацията и медитацията на играча.
За да хвърлите в противника куфар, камион или друг предмет от игровата среда, трябва да го повдигнете във въздуха с помощта на вашата ментална сила, а след това да го хвърлите в противника. Може и на вас да ви „прилетят“, затова в сблъсъка побеждава този, който по-ефективно използва способността си за концентрация и медитация. Сражението с разума срещу реални противници беше доста вълнуващо. От по-новите игри може да се спомене от MyndPlay.
Производителите предлагат и по-спокойни варианти на игри. Ето, например, на няколко популярни игрови приложения. Също така си заслужава да се спомене играта MyndPlay . Правилото е просто: трябва да направите три изстрела с лък и да съберете максимален брой точки. За всеки изстрел можете да получите до 10 точки. Използвайки видеоряда, играта ви потапя в света си, след което вашият герой може да започне да се прицелва в мишената. В прозореца на плейъра се появява индикатор на нивото на концентрация. Колкото по-висока е концентрацията, толкова по-близо до десетката ще бъде стрелата. При втория изстрел за попадение трябва да навлезете в състояние на медитация. При третия изстрел отново ще ви е нужна концентрация. Така играта на нагледен начин демонстрира интересните възможности на невропроцесорите.
Освен игри, съществуват и интерактивни невроп филми. Представете си: седите на дивана, носите слушалки и пуснали интерактивен филм за скейтъри. В някакъв момент настъпва момент, когато скейтърът се е разгонвал и почти е готов да скочи. В този момент трябва сами да станете скейтър, за да се концентрирате върху скока и да поддържате нивото на концентрация на съзнанието, докато героят не завърши скока. При достатъчна концентрация (съизмерима с реалния живот и нивото, необходимо в действителността) скейтърът във филма успешно ще извърши скок и сюжетът ще продължи до следващата интерактивна разклонение. Ако концентрацията е била средна, то скейтърът ще падне, а филмът ще поеме по друга сюжетна линия.
По аналогичен начин вече са заснели в стила на Гай Ричи, както и цял ред други филми. Всъщност, сюжетът и финалът на филма зависят директно от вашите усилия. И това изглежда много интересно.
Проста и разклонена логика на развитието на сюжета
Приложение в работата
Освен тренировъчни и развлекателни програми, разработчиците са създали голямо количество приложения, предназначени за професионално използване. Например, може да се спомене програмата MindRec, която е създадена за медицински, спортни, обикновени психолози и психолози, работещи с представители на силовите структури.
Как се използва? Човекът слага неурогарнитура, психологът стартира програмата и започва сесията. По време на сесията се извършва мониторинг и записване на информация в паметта на компютъра, а именно: ниво на концентрация, внимание, ниво на медитация, суров EEG сигнал, в няколко вида визуализация едновременно, в диапазона от 0 до 70 Hz. Сигналите, разпределени по честотни диапазони, съставляващи спектъра на основния сигнал. Разпределението се извършва на 8 диапазона: Делта, Тета, Ниска Алфа, Висока Алфа, Ниска Бета, Висока Бета, Ниска Гама, Висока Гама. При необходимост се извършва аудио- и видеозапис на действията на пациента пред психолога.
Записаният материал може да бъде прегледан, виждайки всичко, което е било показано в реално време по време на сесията. Ако психологът не е забелязал нещо веднага, при повторно изучаване на сесията или тренировката може да проучи измененията на вълновите реакции на мозъка, да ги съпостави с аудиовизуалната информация. Това е много ценен инструмент за всеки специалист в тази област.
Друг вариант е неуромаркетингът. Нейрогарнитурата позволява провеждане на маркетингови изследвания, тъй като показва емоционалния отговор на човека на определени маркетингови дразнители. Това е много по-ефективно, тъй като при анкети и допитвания хората не винаги са честни в отговорите си. А неуроизследването помага да се види реалният отговор, честен и безпристрастен. Събирайки фокус-група и провеждайки тест с нейрогарнитура, можем да получим резултати, които максимално отговарят на действителността.
Взаимодействие с външни устройства
Още едно интересно направление в работата с нейрогарнитури е дистанционното управление на външни устройства. Много популярни са, например, състезателните игри, които позволяват състезание между двама, трима или четирима участници. Ето един добре известен пример за такива игри:
Искате ли да поиграете с нещо друго? Ето и други разработки, които също станаха популярни.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Играчка хеликоптер, управляван от силата на мисълта. Стандартната версия позволява управление на височината на полета на хеликоптера, но има много допълнения, които превръщат тази играчка в мощен треньор за психо-фитнес. Преглед .
Zen Lamp
Лампата отразява психоемоционалното ви състояние чрез излъчване на определен цвят. Идеална е за развиване на умения за медитация.
Force Trainer II
Много забавна вещ. Създава холографско изображение на игрова среда и обекти в прозрачна пирамида. Играчът управлява тези обекти с мозъчни команди.
Necomimi
Милите котешки ушички станаха хит по целия свят. Устройството е напълно самостоятелно и не изисква свързване с компютър или смартфон. Потребителят слага ушките, включва ги и получава възможност да демонстрира настроението си (психоемоционалното си състояние) чрез движение на ушите. Между другото, подобен продукт, , не стана популярен дори в собствената си родина, Япония. Можете сами да се досетите къде е било включено слушалката.
Нейрогарнитура — развлечение или полезен инструмент?
Докато четете статията, може да изглежда, че невропортовете и гарнитурите са предназначени основно за развлечение или за задоволяване на личното его. Но това съвсем не е така. Нейрогарнитурата в комбинация с подходящ софтуер може наистина да помогне за възстановяване на крайник след тежко нараняване, да намали негативните последствия от сериозни наранявания. Затова учените активно използват невропортови технологии, за да помагат на хората.
Например, през 2016 година американски учени от Университета Джонса Хопкинса създадоха невропорт, който помага за управление на отделни пръсти на биомеханичен протез. А година по-късно техните австрийски колеги от Университета в Грац разработиха система за писане на музика с помощта на силата на мисълта. Тя е предназначена за музикално надарени хора с ограничени възможности.
Специалисти от Калифорнийския университет с помощта на невропорт, неромускулна стимулация и подвес , парализиран под кръста. А бразилски изследователи заедно с колеги от САЩ, Швейцария и Германия успяха частично при пациенти с помощта на невропорт, виртуална реалност и екзоскелет. Текат разработки за взаимодействие с пациенти със синдром на „запечатания човек“. Технологията ще помогне за идентифициране на такива пациенти, комуникация с тях и възстановяване на контрола над тялото.
Facebook стартира работа по неинвазивен невропорт, който ще помогне на потребителите да въвеждат текст без клавиатура. Компанията Nissan разработи интерфейс „мозък-машина“, за да чете мисли по време на шофиране с цел намаляване на времето за реакция. А Илон Мъск дори иска да свърже мозъка с компютър, за да избегне завладяването на света от изкуствения интелект.
Руски компании все още не могат да се похвалят с множество постижения в областта на неротехнологиите. Но наскоро „Ростех“ представи предсерийна версия на устройство, което ще помогне за обмен на информация между мозъка и външно устройство. Шлемът е разработен от Институт за електронни управляващи машини (ИНЕУМ) на им. И. С. Брука. Предполага се, че невропортът ще позволи управление на електронни и електромеханични устройства: протези, превозни средства.
Какво очаква пазара на невропорти
Според , обемът на глобалния пазар на компютърни интерфейси до 2022 г. ще достигне 1,72 млрд. долара. В момента основната област на приложение на невропортите е медицината, но активно се развиват развлекателни направления, както и военната и индустриалната сфера. Нейрогарнитурата за управление на бойни роботи вече не е просто сладка фантазия на височайши хора в пагони, а изцяло решима задача.
Благодарение на това, че нейните нейрогарнитури предлагат открита среда, която може да се използва за създаване на собствен софтуер, се развива и частното невропрограмиране. Например, на един от лидерите на пазара, компанията NeuroSky, е напълно безплатен за разработчиците. В резултат на това се появяват все повече приложения, които използват възможностите на тази платформа.
Необходимо отбелить, че инициативата за широко разпространена интеграция на невропротезии и чипове за мозъка се сблъсква не само с подкрепа, но и с критика. От една страна, невропротезиите могат да усъвършенстват лечението на черепно-мозъчни травми, парализа, епилепсия или шизофрения. От друга страна, тези технологии могат да задълбочат социалното неравенство.
Изразяват се опасения, че за включването на електроди в здрави хора все още няма нито правна, нито етична основа. Освен това, невропротезата може да направи човешкия мозък обект, в който искат да навлязат правителствата, рекламодателите, хакерите, рептилоидите и други личности, на които нормалният човек едва ли би се зарадвал. И като цяло, невропротезата и гарнитурите могат да променят характеристиките на човека, да влияят на психиката му и дейността му като индивид, изкривявайки разбирането за хората като физиологични същества.
Общо взето е ясно, че невропротезите ще продължат да се развиват. Но кога те ще станат наистина достъпни и още по-ефективни, е непредсказуемо.
Какво интересно има още в блога
→
→
→
→
→
Източник: habr.com
