For mere end 100 år siden var videnskabsmænd interesserede i hjernens muligheder og forsøgte at forstå, om det var muligt på en eller anden måde at påvirke den. I 1875 var den engelske læge Richard Cato i stand til at opdage et svagt elektrisk felt på overfladen af hjernen hos kaniner og aber. Så var der mange opdagelser og forskning, men først i 1950 opfandt Yale University fysiologiprofessor Jose Manuel Rodriguez Delgado Stimosiver-apparatet, som kunne implanteres i hjernen, og som blev styret ved hjælp af radiosignaler.
Der blev trænet på aber og katte. Stimulering af et bestemt område af hjernen gennem en implanteret elektrode fik således katten til at hæve sin bagpote. Ifølge Delgado viste dyret ingen tegn på ubehag under sådanne forsøg.
Og 13 år senere brugte videnskabsmanden — implanterede stimuloseivere i hjernen på en tyr og kontrollerede den gennem en bærbar sender.
Således begyndte æraen med neurale grænseflader og teknologier, der er i stand til at øge menneskets biologiske evner. Allerede i 1972 kom et cochleaimplantat til salg, som konverterede lyd til et elektrisk signal, transmitterede det til hjernen og faktisk gjorde det muligt for mennesker med alvorlige hørenedsættelser at høre. Og i 1973 blev udtrykket "hjerne-computer-interface" officielt brugt for første gang. I 1998 implanterede videnskabsmanden Philip Kennedy den første neurale grænseflade i en patient, musikeren Johnny Ray. Efter slagtilfældet mistede Johnny evnen til at bevæge sig. Men takket være implantation lærte han at flytte markøren ved kun at forestille sig bevægelsen af sine hænder.
Efter forskerne blev ideen om at skabe en neural grænseflade opfanget af store forretningsvirksomheder og startups. Facebook og Elon Musk har allerede annonceret deres hensigt om at udvikle et system, der vil hjælpe med at kontrollere objekter med tankekraft. Nogle sætter deres håb til neurale grænseflader - teknologier vil give mennesker med handicap mulighed for at genoprette tabte funktioner, forbedre rehabiliteringen af en person, der har lidt et slagtilfælde eller en traumatisk hjerneskade. Andre er skeptiske over for en sådan udvikling og mener, at deres brug er fyldt med juridiske og etiske problemer.
Hvorom alting er, så er der et tilstrækkeligt antal store aktører på markedet. Hvis du tror , nogle udviklinger er allerede blevet afbrudt, men resten er ret populære og overkommelige.
Hvad er en neural grænseflade, og hvordan kan den være nyttig?
Typer af hjernebølger
En neural grænseflade er et system til udveksling af information mellem den menneskelige hjerne og en elektronisk enhed. Dette er en teknologi, der tillader en person at interagere med omverdenen baseret på registrering af hjernens elektriske aktivitet - et elektroencefalogram (EEG). En persons ønske om at udføre en handling afspejles i EEG-ændringer, som igen dechifreres af computeren.
Neurointerfaces kan være ensrettet eller tovejs. Førstnævnte modtager enten signaler fra hjernen eller sender dem til den. Sidstnævnte kan sende og modtage signaler samtidigt.
Der er flere metoder til at måle hjernens signaler. De er opdelt i tre typer.
- ikke-invasiv. Sensorer er placeret på hovedet for at måle elektriske potentialer genereret af hjernen (EEG) og magnetfelt (MEG).
- Semi-invasiv. Elektroder er placeret på den udsatte overflade af hjernen.
- Invasiv. Mikroelektroder placeres direkte i hjernebarken og måler aktiviteten af en enkelt neuron.
Nøglefunktionen ved den neurale grænseflade er, at den giver dig mulighed for at oprette forbindelse direkte til hjernen. Hvad kan dette gøre i praksis? Neurale grænseflader kan for eksempel gøre det lettere eller radikalt ændre lammede menneskers liv. Nogle kan ikke skrive, bevæge sig eller tale. Men samtidig fungerer deres hjerner ret godt. Den neurale grænseflade vil give disse mennesker mulighed for at udføre visse handlinger ved at læse hensigter ved hjælp af elektroder forbundet til hjernen.
En anden mulighed for at bruge den neurale grænseflade blev opfundet af amerikanske videnskabsmænd, der udviklede en cyberprotese, der er i stand til at forbedre menneskets hukommelse med 30%. Enheden genererer nerveimpulser, der hjælper patienten med at danne nye minder og huske pårørendes ansigter. Det forventes, at udviklingen vil være med til at bekæmpe senil demens, Alzheimers sygdom og andre hukommelsesproblemer.
Ud over sundhed kan neurale grænseflader bruges til en persons personlige udvikling, til arbejde og underholdning samt til interaktion med andre. Så hvilke interessante ting kan neuroteknologi tilbyde på disse områder?
Selv forbedring
Måske er det mest populære anvendelsesområde for neurale grænseflader og alle slags applikationer udviklingen af enhver menneskelig evne. Forskellige træninger er viet til dette, systemer til udvikling af mentale evner, systemer til at ændre adfærd, systemer til forebyggelse af stress, ADHD, systemer til at arbejde med psyko-emotionelle tilstande, og så videre. Denne type aktivitet har endda sit eget udtryk, "Brain fitness".
Hvad er essensen af ideen? Som et resultat af talrige undersøgelser er der blevet dannet nogle beviste ideer om, hvordan denne eller hin hjerneaktivitet svarer til tilstande af menneskelig bevidsthed. Algoritmer er dukket op til at bestemme niveauet af opmærksomhed, koncentration og meditation og mental afslapning. Læg dertil evnen til at læse EEG og elektromyografi (EMG), og resultatet er et billede af en persons nuværende tilstand.
Og når du skal lære at fremkalde en specifik psyko-emotionel tilstand, træner en person sig selv ved hjælp af en enhed, hvortil en neural grænseflade er forbundet. Der er et stort antal programmer til visualisering af EEG og psyko-emotionelle tilstande; vi vil ikke beskrive dem alle. Træning i at kalde en person til den nødvendige bevidsthedstilstand udføres ved hjælp af biofeedback EEG-teknologi (biofeedback baseret på elektroencefalografi).
Sådan ser det ud i praksis: Forældre ønsker at forbedre deres barns akademiske præstationer og overvinde ADHD (attention deficit hyperactivity disorder). For at gøre dette skal du bruge et specielt program (for eksempel fra ), ved at vælge forudindstillinger til træning af de ønskede tilstande: opmærksomhed, koncentration, afslapning, meditation, forebyggelse af hyperkoncentration. Vælg et træningsprogram på koncentrationsniveau. Og de lancerer det.
Programmet tilbyder barnet træning, hvor det skal holde alfa- og beta-bølgerne over et vist niveau. Bølger bør ikke falde under et vist niveau. Samtidig afspilles det af forældrene udvalgte videomateriale i programvinduet. For eksempel din yndlings tegneserie. Barnet ser simpelthen tegneserien, overvåger niveauerne af alfa- og beta-bølger og gør ikke andet. Dernæst kommer biofeedback i spil. Barnets opgave er at opretholde alfa- og beta-niveauet gennem hele træningen.
Hvis et af niveauerne falder under den påkrævede indikator, afbrydes tegneserien. I løbet af de første lektioner vil barnet forsøge meningsfuldt at vende tilbage til den ønskede tilstand for at se tegneserien. Men efter nogen tid vil hjernen lære selvstændigt at vende tilbage til denne tilstand, hvis den falder ud af den (forudsat at tegneserien er interessant for barnet, og visningstilstanden er "komfortabel" for hjernen). Som et resultat udvikler barnet evnen til at fremkalde den nødvendige koncentrationstilstand såvel som evnen til at opretholde koncentrationen på et vist niveau.
Det ser skræmmende ud, men skynd dig ikke at blive bange og ring til værgemyndighederne. Der findes også mere simple løsninger baseret på spil. For eksempel, fra NeuroSky. Spillerens opgave er at få myren til at skubbe en genstand mod sig selv ind i myretuen. Men for at myren kan bevæge sig uden at stoppe, er det nødvendigt at opretholde et vist niveau af koncentration over et bestemt punkt på den tilsvarende skala.
Når du koncentrerer dig om processen, skubber myren genstanden. Så snart koncentrationsniveauet falder, stopper myren, og du spilder tid, hvilket forværrer dit resultat. Med hvert niveau bliver spillet sværere, efterhånden som det nødvendige koncentrationsniveau stiger. Der er også yderligere distraktioner.
Som et resultat af regelmæssig træning udvikler brugeren evnen til at opretholde et niveau af koncentration og opmærksomhed på opgaven, uanset ydre eller indre distraktioner. Her er alt som i sport, det er umuligt at få en atletisk krop ved at gå i fitnesscentret et par gange eller spise en dåse proteiner. Forskning inden for biofeedback EEG har vist, at resultaterne fra træning af denne art først vises efter 20 dages regelmæssige sessioner på 20 minutter hver.
underholdning
Neuroheadset giver også mulighed for at have det sjovt. Men alle spil og underholdningsapplikationer er også værktøjer til selvudvikling. Når du spiller spil gennem en neural grænseflade, bruger du bevidste tilstande af din bevidsthed til at kontrollere karaktererne. Og dermed lære at kontrollere dem.
Multiplayer-spillet Throw Trucks With Your Mind lavede meget larm dengang. Karakteren styres i henhold til standard first-person shooter-skemaet, men du kan kun bekæmpe andre spillere ved hjælp af mentale anstrengelser. For at gøre dette vises spillerens koncentrations- og meditationsparametre på spilmonitoren.
For at kaste en boks, lastbil eller en hvilken som helst anden genstand fra spillets omgivelser mod en modstander, skal du løfte den op i luften ved hjælp af din mentale kraft og derefter kaste den mod modstanderen. Det kan også "flyve" til dig, så den, der mere effektivt bruger evnen til at koncentrere sig og meditere, vinder træfningen. Det var meget spændende at kæmpe med sindets kraft mod rigtige modstandere. Blandt nyere spil kan vi nævne fra MyndPlay.
Producenter tilbyder også mere støjsvage spilmuligheder. For eksempel, flere populære spilapplikationer på én gang. Også værd at nævne er spillet MyndPlay . Det er enkelt: du skal lave tre skud fra en bue og score det maksimale antal point. For hvert skud kan du få op til 10 point. Ved hjælp af visuals fordyber spillet dig i sit miljø, hvorefter din karakter kan begynde at sigte mod målet. En koncentrationsniveauindikator vises i afspillervinduet. Jo højere koncentrationen er, jo tættere på de ti vil pilen ramme. Det andet skud kræver, at du går ind i en meditationstilstand for at ramme. Det tredje skud kræver koncentration igen. Dette er, hvordan spillet tydeligt demonstrerer de interessante muligheder ved neurale grænseflader.
Udover spil er der også interaktive neurofilm. Forestil dig: du satte dig i sofaen, tog et headset på og tændte for en interaktiv film om skatere. På et tidspunkt opstår der et øjeblik, hvor skateren har accelereret og er ved at hoppe. På dette tidspunkt skal du selv blive skater for at kunne koncentrere dig om springet og bevare koncentrationsniveauet af bevidsthed, indtil karakteren afslutter springet. Med tilstrækkelig koncentration (sammenlignelig med det virkelige liv og det niveau, der vil være nødvendigt i virkeligheden), vil skateren i filmen med succes springe, og plottet vil gå videre til den næste interaktive gaffel. Hvis koncentrationen var halvdårlig, så falder skateren, og filmen vil følge en anden historie.
Allerede filmet på lignende måde i stil med Guy Ritchie, samt en række andre film. Faktisk afhænger plottet og filmens afslutning direkte af din indsats. Og det ser meget interessant ud.
Simpel og forgrenet logik i plotudvikling
Ansøgning på arbejdspladsen
Ud over trænings- og underholdningsprogrammer har udviklere skabt en lang række applikationer beregnet til professionel brug. Et eksempel er MindRec-programmet, som blev skabt til læger, sport, almindelige psykologer og psykologer, der arbejder med repræsentanter for retshåndhævende myndigheder.
Hvordan bruges det? Personen tager et neuroheadset på, psykologen starter programmet og begynder sessionen. Under sessionen overvåges og registreres følgende information i computerens hukommelse, nemlig: koncentrationsniveau, opmærksomhed, meditationsniveau, rå EEG-signal, i flere typer visualisering på samme tid, i området fra 0 til 70 Hz . Signaler opdelt i frekvensområder, der udgør hovedsignalets spektrum. Opdelingen er opdelt i 8 områder: Delta, Theta, Low Alpha, High Alpha, Low Beta, High Beta, Low Gamma, High Gamma. Om nødvendigt udføres lyd- og billedoptagelser af psykologens handlinger.
Det optagede materiale kan gennemgås og se alt, hvad der blev vist i realtid under sessionen. Hvis psykologen ikke bemærkede noget med det samme, kan han, når han genstuderer sessionen eller træningen, studere ændringer i hjernebølgereaktioner og sammenligne dem med audiovisuel information. Dette er et meget værdifuldt værktøj for enhver specialist på området.
En anden mulighed er neuromarketing. Neuroheadsettet giver dig mulighed for at udføre marketingundersøgelser, fordi det viser en persons følelsesmæssige reaktion på bestemte marketingstimuli. Dette er meget mere effektivt, da folk under undersøgelser og spørgeskemaer ikke altid er ærlige i deres svar. Og neurostudier vil hjælpe dig med at se det rigtige svar, ærligt og upartisk. Ved at samle en fokusgruppe og udføre test ved hjælp af et neuroheadset kan du få resultater, der er så tæt på virkeligheden som muligt.
Interaktion med eksterne enheder
Et andet interessant område for at arbejde med neuroheadsets er fjernstyring af eksterne enheder. Meget populære blandt børn er for eksempel racerspil, der tillader konkurrence mellem to, tre og fire deltagere. Her er et velkendt eksempel på sådanne spil:
Vil du lege med noget andet? Venligst, her er andre udviklinger, der også er blevet populære.
Puzzlebox Orbit Helicopter
En legetøjshelikopter, der er styret af tankens kraft. Standardversionen giver dig mulighed for at styre helikopterens flyvehøjde, men der er mange tilføjelser, der gør dette legetøj til en kraftfuld hjernefitness-maskine. Anmeldelse .
Zen lampe
Lampen afspejler din psyko-emotionelle tilstand i form af et skær af en bestemt farve. Ideel til at udvikle meditationsevner.
Force Trainer II
Den sjoveste lille ting. Skaber et holografisk billede af spilmiljøet og objekter inde i en gennemsigtig pyramide. Og spilleren, ved hjælp af hjernekommandoer, styrer disse objekter.
Necomimi
De søde katteører er blevet et hit over hele verden. Enheden er fuldstændig selvforsynende og kræver ikke tilslutning til en computer eller smartphone. Brugeren tager ørerne på, tænder dem og får mulighed for at demonstrere sit humør (psyko-emotionelle tilstand) ved at bevæge disse ører. Forresten, et lignende produkt, , blev ikke populær selv i hans hjemland, Japan. Hvor headsettet blev indsat i dette tilfælde, kan du selv finde ud af.
Neuro-headset - underholdning eller et nyttigt værktøj?
Mens du læser artiklen, kan det se ud til, at neurale grænseflader og headset hovedsageligt er beregnet til at underholde en person eller more hans følelsesmæssige nød. Dette er dog absolut ikke sandt. Et neuroheadset, kombineret med passende software, kan meget vel hjælpe med at udvikle en lem efter en alvorlig skade og reducere de negative konsekvenser af alvorlige skader. Derfor bruger forskere aktivt neuroteknologi til at hjælpe mennesker.
For eksempel skabte amerikanske forskere fra Johns Hopkins University i 2016 en neural grænseflade, der hjælper med at kontrollere individuelle fingre på en biomekanisk protese. Et år senere udviklede deres østrigske kolleger fra universitetet i Graz et system til at skrive musik ved hjælp af tankens kraft. Den er designet til musikalsk begavede mennesker med handicap.
Specialister fra University of California ved hjælp af en neural grænseflade, neuromuskulær stimulering og suspension lam fra taljen og ned. Og brasilianske forskere kunne sammen med kolleger fra USA, Schweiz og Tyskland delvist hos patienter, der bruger en neural grænseflade, virtual reality og exoskelet. Der er også udvikling i gang for at interagere med patienter med locked-in syndrom. Teknologien vil hjælpe med at identificere sådanne patienter, kommunikere med dem og genoprette kontrollen over kroppen.
Facebook er begyndt at arbejde på en ikke-invasiv neural grænseflade, der vil hjælpe brugere med at skrive uden tastatur. Nissan har udviklet en hjerne-maskine-grænseflade til at læse tanker under kørslen for at forbedre reaktionstiderne. Og Elon Musk vil endda forbinde hjernen med en computer for at undgå at overtage verden med kunstig intelligens.
Russiske virksomheder kan endnu ikke prale af mange præstationer inden for neuroteknologi. Men Rostec præsenterede for nylig en præproduktionsprøve af en enhed, der vil hjælpe med at udveksle information mellem hjernen og en ekstern enhed. Hjelmen er udviklet af Institute of Electronic Control Machines (INEUM) opkaldt efter. I.S. Brook. Det antages, at den neurale grænseflade vil gøre det muligt at styre elektroniske og elektromekaniske enheder: proteser, køretøjer.
Hvad venter det neurale interface-marked?
Ifølge , vil det globale computerinterfacemarked nå op på 2022 milliarder dollars i 1,72. Nu er hovedområdet for anvendelse af neurale grænseflader medicin, men underholdningsområder såvel som militære og industrielle sfærer udvikler sig aktivt. Et neuro-headset til at styre en kamprobot er ikke længere bare en sød fantasi om højpande mennesker i uniform, men et fuldstændigt løseligt problem.
På grund af det faktum, at neurale headsets tilbyder et åbent miljø, der kan bruges til at skabe din egen software, er privat neuroprogrammering også under udvikling. For eksempel, en af markedslederne, NeuroSky, er tilgængelig for udviklere helt gratis. Og som et resultat dukker der flere og flere applikationer op, der bruger denne platforms muligheder.
Lad os bemærke, at initiativet til den udbredte indførelse af neurale grænseflader og hjernechips ikke kun står over for støtte, men også kritik. På den ene side kan neurale grænseflader forbedre behandlingen af traumatiske hjerneskader, lammelser, epilepsi eller skizofreni. På den anden side kan sådanne teknologier forværre social ulighed.
Der er bekymring for, at der i øjeblikket ikke er noget juridisk eller etisk grundlag for at indføre elektroder i en rask person. Derudover kan den neurale grænseflade gøre den menneskelige hjerne til et objekt, som regeringer, annoncører, hackere, krybdyr og andre individer ønsker at trænge igennem, hvilket en normal person næppe vil være tilfreds med. Og generelt kan den neurale grænseflade og headset ændre en persons karakteristika, påvirke hans psyke og aktivitet som individ og forvrænge forståelsen af mennesker som fysiologiske væsener.
Generelt er det klart, at neuroteknologier vil fortsætte med at udvikle sig. Men det er umuligt at forudsige, hvornår de bliver virkelig tilgængelige og endnu mere effektive.
Hvad er der ellers interessant på bloggen?
→
→
→
→
→
Kilde: www.habr.com