Преди повече от 100 години учените се интересуваха от възможностите на мозъка и се опитаха да разберат дали е възможно по някакъв начин да му се повлияе. През 1875 г. английският лекар Ричард Като успява да открие слабо електрическо поле на повърхността на мозъците на зайци и маймуни. След това имаше много открития и изследвания, но едва през 1950 г. професорът по физиология в Йейлския университет Хосе Мануел Родригес Делгадо изобретява устройството Stimosiver, което може да се имплантира в мозъка и което се управлява с помощта на радиосигнали.
Обучението е проведено на маймуни и котки. Така стимулирането на определена област на мозъка чрез имплантиран електрод накара котката да вдигне задната си лапа. Според Делгадо животното не е показало признаци на дискомфорт по време на подобни експерименти.
И 13 години по-късно ученият прекарва — имплантира стимозивъри в мозъка на бик и го контролира чрез преносим предавател.
Така започна ерата на невронните интерфейси и технологии, способни да увеличат човешките биологични способности. Още през 1972 г. се продава кохлеарен имплант, който преобразува звука в електрически сигнал, предава го в мозъка и всъщност позволява на хората с тежки увреждания на слуха да чуват. А през 1973 г. терминът „интерфейс мозък-компютър“ е използван официално за първи път. През 1998 г. ученият Филип Кенеди имплантира първия нервен интерфейс на пациент, музиканта Джони Рей. След инсулта Джони губи способността си да се движи. Но благодарение на имплантирането той се научи да движи курсора, като само си представяше движението на ръцете си.
Следвайки учените, идеята за създаване на невронен интерфейс беше подета от големи бизнес корпорации и стартиращи компании. Facebook и Илон Мъск вече обявиха намерението си да разработят система, която ще помага за контролиране на обекти със силата на мисълта. Някои възлагат надеждите си на невронни интерфейси - технологиите ще позволят на хората с увреждания да възстановят загубените функции, да подобрят рехабилитацията на човек, който е претърпял инсулт или травматично увреждане на мозъка. Други са скептични относно подобни разработки, вярвайки, че използването им е изпълнено със законови и етични проблеми.
Както и да е, на пазара има достатъчен брой големи играчи. Ако вярваш , някои разработки вече са прекратени, но останалите са доста популярни и достъпни.
Какво е невронен интерфейс и как може да бъде полезен?
Видове мозъчни вълни
Невронният интерфейс е система за обмен на информация между човешкия мозък и електронно устройство. Това е технология, която позволява на човек да взаимодейства с външния свят въз основа на запис на електрическата активност на мозъка - електроенцефалограма (ЕЕГ). Желанието на човек да извърши някакво действие се отразява в промени в ЕЕГ, което от своя страна се дешифрира от компютъра.
Невроинтерфейсите могат да бъдат еднопосочни или двупосочни. Първите или получават сигнали от мозъка, или ги изпращат към него. Последният може да изпраща и получава сигнали едновременно.
Има няколко метода за измерване на мозъчни сигнали. Делят се на три вида.
- неинвазивен. На главата се поставят сензори за измерване на електрическите потенциали, генерирани от мозъка (EEG) и магнитното поле (MEG).
- Полуинвазивен. Електродите се поставят върху откритата повърхност на мозъка.
- Инвазивен. Микроелектродите се поставят директно в мозъчната кора, измервайки активността на отделен неврон.
Основната характеристика на невронния интерфейс е, че ви позволява да се свържете директно с мозъка. Какво може да направи това на практика? Невронните интерфейси, например, могат да улеснят или радикално да променят живота на парализирани хора. Някои не могат да пишат, да се движат или да говорят. Но в същото време мозъците им работят доста добре. Невронният интерфейс ще позволи на тези хора да извършват определени действия, като разчитат намерения с помощта на електроди, свързани с мозъка.
Друг вариант за използване на невронния интерфейс е изобретен 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 и да запомни лицата на роднини. Очаква се разработката да помогне в борбата със сенилната деменция, болестта на Алцхаймер и други проблеми с паметта.
В допълнение към здравето, невронните интерфейси могат да се използват за личностно развитие на човек, за работа и забавление, както и за взаимодействие с другите. И така, какво интересно може да предложи невротехнологията в тези области?
самостоятелно отглеждане
Може би най-популярната област на приложение на невронни интерфейси и всички видове приложения е развитието на всякакви човешки способности. На това са посветени различни обучения, системи за развитие на умствените способности, системи за промяна на поведението, системи за предотвратяване на стрес, ADHD, системи за работа с психо-емоционални състояния и т.н. Този вид дейност дори има свой собствен термин „мозъчен фитнес“.
Каква е същността на идеята? В резултат на многобройни изследвания са формирани някои доказани идеи за това как тази или онази мозъчна дейност съответства на състоянията на човешкото съзнание. Появиха се алгоритми за определяне на нивото на внимание, концентрация и медитация и умствена релаксация. Добавете към това възможността за разчитане на ЕЕГ и електромиография (ЕМГ) и резултатът е картина на текущото състояние на човека.
И когато трябва да се научите как да предизвикате определено психо-емоционално състояние, човек се обучава с помощта на устройство, към което е свързан невронен интерфейс. Има огромен брой програми за визуализиране на ЕЕГ и психо-емоционални състояния, няма да ги описваме всички. Обучението за извикване на човек до необходимото състояние на съзнание се извършва с помощта на биофийдбек ЕЕГ технология (биофидбек на базата на електроенцефалография).
Как изглежда на практика: Родителите искат да подобрят академичните постижения на детето си и да преодолеят ADHD (разстройство с дефицит на вниманието и хиперактивност). За да направите това, използвайте специална програма (например от ), избор на предварителни настройки за трениране на желаните състояния: внимание, концентрация, релаксация, медитация, предотвратяване на хиперконцентрация. Изберете тренировъчна програма за ниво на концентрация. И го пускат.
Програмата предлага на детето обучение, при което трябва да поддържа Алфа и Бета вълните над определено ниво. Вълните не трябва да падат под определено ниво. В същото време в прозореца на програмата се възпроизвежда избраният от родителите видео материал. Например любимата ви карикатура. Детето просто гледа анимационния филм, следи нивата на алфа и бета вълните и не прави нищо друго. След това влиза в действие биологичната обратна връзка. Задачата на детето е да поддържа алфа и бета нива през цялото обучение.
Ако едно от нивата падне под необходимия индикатор, карикатурата се прекъсва. По време на първите уроци детето ще се опита смислено да се върне в желаното състояние, за да гледа анимационния филм. Но след известно време мозъкът ще се научи да се връща самостоятелно в това състояние, ако изпадне от него (при условие, че анимационният филм е интересен за детето и състоянието на гледане е „удобно“ за мозъка). В резултат на това детето развива способността да предизвиква необходимото състояние на концентрация, както и способността да поддържа концентрация на определено ниво.
Изглежда страшно, но не бързайте да се плашите и да се обадите на органите по настойничество. Има и по-прости решения, базирани на игри. Например, от NeuroSky. Задачата на играча е да накара мравката да бутне предмет към себе си в мравуняка. Но за да може мравката да се движи без спиране, е необходимо да поддържа определено ниво на концентрация над определена точка на съответната скала.
Когато се концентрирате върху процеса, мравката бута предмета. Веднага щом нивото на концентрация падне, мравката спира и вие губите време, влошавайки резултата си. С всяко ниво играта става по-трудна, тъй като необходимото ниво на концентрация се увеличава. Има и допълнителни разсейващи фактори.
В резултат на редовното обучение потребителят развива способността да поддържа ниво на концентрация и внимание върху задачата, независимо от външни или вътрешни разсейвания. Тук всичко е като в спорта, невъзможно е да получите атлетично тяло, като отидете няколко пъти във фитнес центъра или ядете кутия протеини. Изследванията в областта на биофийдбек ЕЕГ показват, че резултатите от подобно обучение се появяват едва след 20 дни редовни сесии от по 20 минути.
забавление
Neuroheadsets предоставят и възможност за забавление. Но всички игри и развлекателни приложения са и инструменти за саморазвитие. Когато играете игри чрез невронен интерфейс, вие използвате съзнателни състояния на вашето съзнание, за да контролирате героите. И по този начин се научете да ги контролирате.
Мултиплейър играта Throw Trucks With Your Mind предизвика много шум навремето. Героят се управлява според стандартната схема на шутър от първо лице, но можете да се биете с други играчи само с помощта на умствени усилия. За да направите това, параметрите за концентрация и медитация на играча се показват на монитора на играта.
За да хвърлите кутия, камион или друг предмет от средата на играта по опонент, трябва да го вдигнете във въздуха с помощта на умствената си сила и след това да го хвърлите по опонента. Може също да „лети“ към вас, така че този, който по-ефективно използва способността за концентрация и медитация, печели сблъсъка. Беше много вълнуващо да се боря със силата на ума срещу истински противници. Сред по-новите игри можем да споменем от MyndPlay.
Производителите предлагат и по-тихи опции за игра. Например, няколко популярни приложения за игри наведнъж. Заслужава да се спомене и играта MyndPlay . Просто е: трябва да направите три изстрела от лък и да спечелите максималния брой точки. За всеки изстрел можете да получите до 10 точки. Използвайки визуални ефекти, играта ви потапя в своята среда, след което вашият герой може да започне да се прицелва в целта. В прозореца на плейъра се появява индикатор за ниво на концентрация. Колкото по-висока е концентрацията, толкова по-близо до десетката ще удари стрелата. Вторият изстрел изисква да влезете в състояние на медитация, за да уцелите. Третият изстрел отново ще изисква концентрация. Ето как играта ясно демонстрира интересните възможности на невронните интерфейси.
В допълнение към игрите има и интерактивни неврофилми. Представете си: седнахте на дивана, сложихте слушалки и пуснахте интерактивен филм за скейтъри. На някакъв етап възниква момент, когато скейтърът е ускорил и е на път да скочи. В този момент вие самите трябва да станете скейтър, за да се концентрирате върху скока и да поддържате нивото на концентрация на съзнанието, докато героят завърши скока. С достатъчна концентрация (сравнима с реалния живот и нивото, което ще е необходимо в реалността), скейтърът във филма ще направи успешно скока и сюжетът ще премине към следващата интерактивна вилка. Ако концентрацията беше така, тогава скейтърът ще падне и филмът ще следва различна сюжетна линия.
Вече заснет по подобен начин в стила на Гай Ричи, както и редица други филми. Всъщност сюжетът и краят на филма директно зависят от вашите усилия. И изглежда много интересно.
Проста и разклонена логика на развитие на сюжета
Приложение на работа
В допълнение към програмите за обучение и развлечения, разработчиците са създали голям брой приложения, предназначени за професионална употреба. Пример за това е програмата MindRec, която е създадена за медицински, спортни, обикновени психолози и психолози, работещи с представители на правоприлагащите органи.
Как се използва? Човекът поставя неврослушалка, психологът стартира програмата и започва сесията. По време на сесията се следи и записва в паметта на компютъра следната информация, а именно: ниво на концентрация, внимание, ниво на медитация, необработен ЕЕГ сигнал, в няколко вида визуализация едновременно, в диапазона от 0 до 70 Hz. . Сигнали, разделени на честотни диапазони, които съставят спектъра на основния сигнал. Разбивката е направена в 8 диапазона: Delta, Theta, Low Alpha, High Alpha, Low Beta, High Beta, Low Gamma, High Gamma. При необходимост се извършва аудио и видеозапис на действията на психолога.
Записаният материал може да се преглежда, като се вижда всичко, което се показва в реално време по време на сесията. Ако психологът не е забелязал нещо веднага, тогава при повторно изучаване на сесията или обучението той може да проучи промените в реакциите на мозъчните вълни и да ги сравни с аудиовизуална информация. Това е много ценен инструмент за всеки специалист в областта.
Друг вариант е невромаркетингът. Неврослушалките ви позволяват да провеждате маркетингови проучвания, защото показват емоционалната реакция на даден човек към определени маркетингови стимули. Това е много по-ефективно, тъй като по време на проучвания и въпросници хората не винаги са честни в отговорите си. И неврологията ще ви помогне да видите истинския отговор, честен и безпристрастен. Събирайки фокус група и провеждайки тестване с помощта на неврослушалка, можете да получите резултати, които са възможно най-близки до реалността.
Взаимодействие с външни устройства
Друга интересна област на работа с неврослушалки е дистанционното управление на външни устройства. Много популярни сред децата например са състезателните игри, които позволяват състезание между двама, трима и четирима участници. Ето добре известен пример за такива игри:
Искаш ли да си поиграеш с нещо друго? Моля, ето и други разработки, които също станаха популярни.
Орбитален хеликоптер Puzzlebox
Играчка хеликоптер, който се управлява със силата на мисълта. Стандартната версия ви позволява да контролирате височината на полета на хеликоптера, но има много добавки, които превръщат тази играчка в мощна фитнес машина за мозъка. Преглед .
Дзен лампа
Лампата отразява вашето психо-емоционално състояние под формата на блясък с определен цвят. Идеален за развиване на умения за медитация.
Силов треньор II
Най-забавното малко нещо. Създава холографско изображение на игровата среда и обекти в прозрачна пирамида. И играчът, използвайки мозъчни команди, контролира тези обекти.
Некомими
Сладките котешки ушички се превърнаха в хит в цял свят. Устройството е напълно самостоятелно и не изисква връзка с компютър или смартфон. Потребителят поставя ушите, включва ги и получава възможност да демонстрира своето настроение (психо-емоционално състояние), като движи тези уши. Между другото, подобен продукт, , не стана популярен дори в родината си Япония. Къде е поставена слушалката в този случай, можете да разберете сами.
Невро-слушалка - забавление или полезен инструмент?
Докато четете статията, може да изглежда, че невронните интерфейси и слушалките са предназначени главно да забавляват човек или да забавляват емоционалното му страдание. Това обаче абсолютно не е вярно. Неврослушалка, съчетана с подходящ софтуер, може да помогне за развитието на крайник след тежко нараняване и да намали негативните последици от тежки наранявания. Ето защо учените активно използват невротехнологиите, за да помогнат на хората.
Например през 2016 г. американски учени от университета Джон Хопкинс създадоха невронен интерфейс, който помага за управлението на отделни пръсти на биомеханична протеза. Година по-късно техни австрийски колеги от университета в Грац разработват система за писане на музика със силата на мисълта. Предназначен е за музикално надарени хора с увреждания.
Специалисти от Калифорнийския университет, използващи невронен интерфейс, нервно-мускулна стимулация и суспензия парализиран от кръста надолу. И бразилски изследователи, заедно с колеги от САЩ, Швейцария и Германия, успяха частично при пациенти, използващи невронен интерфейс, виртуална реалност и екзоскелет. В ход са и разработки за взаимодействие с пациенти със синдром на блокиране. Технологията ще помогне да се идентифицират такива пациенти, да се общува с тях и да се възстанови контролът върху тялото.
Facebook започна работа по неинвазивен невронен интерфейс, който ще помогне на потребителите да пишат без клавиатура. Nissan разработи интерфейс мозък-машина за четене на мисли по време на шофиране, за да подобри времето за реакция. А Илон Мъск дори иска да свърже мозъка с компютър, за да избегне превземането на света от изкуствения интелект.
Руските компании все още не могат да се похвалят с много постижения в областта на невротехнологиите. Въпреки това Rostec наскоро представи предпроизводствен образец на устройство, което ще помогне за обмен на информация между мозъка и външно устройство. Шлемът е разработен от Института за електронни управляващи машини (INEUM) на името на. И. С. Брук. Предполага се, че невронният интерфейс ще направи възможно управлението на електронни и електромеханични устройства: протези, превозни средства.
Какво очаква пазара на невронни интерфейси?
Според , глобалният пазар на компютърен интерфейс ще достигне 2022 милиарда долара до 1,72 г. Сега основната област на приложение на невронните интерфейси е медицината, но активно се развиват развлекателните области, както и военните и индустриалните сфери. Невро-слушалка за управление на боен робот вече не е просто сладка фантазия на високопарни хора в униформа, а напълно разрешим проблем.
Поради факта, че невронните слушалки предлагат отворена среда, която може да се използва за създаване на собствен софтуер, частното невропрограмиране също се развива. Например, един от лидерите на пазара, NeuroSky, е достъпен за разработчиците абсолютно безплатно. И в резултат на това се появяват все повече приложения, които използват възможностите на тази платформа.
Нека отбележим, че инициативата за широкото въвеждане на невронни интерфейси и мозъчни чипове среща не само подкрепа, но и критики. От една страна, невронните интерфейси могат да подобрят лечението на травматични мозъчни наранявания, парализа, епилепсия или шизофрения. От друга страна, подобни технологии могат да изострят социалното неравенство.
Има опасения, че понастоящем няма правна или етична основа за въвеждане на електроди в здрави хора. В допълнение, невронният интерфейс може да направи човешкия мозък обект, в който правителства, рекламодатели, хакери, влечугоподобни и други индивиди ще искат да проникнат, от което нормален човек едва ли ще бъде доволен. И като цяло, невронният интерфейс и слушалките могат да променят характеристиките на човек, да повлияят на неговата психика и дейност като индивид и да изкривят разбирането на хората като физиологични същества.
Като цяло е ясно, че невротехнологиите ще продължат да се развиват. Но е невъзможно да се предвиди кога те ще станат наистина достъпни и още по-ефективни.
Какво още има интересно в блога?
→
→
→
→
→
Източник: www.habr.com