Vor mehr als 100 Jahren interessierten sich Wissenschaftler für die Fähigkeiten des Gehirns und versuchten zu verstehen, ob es möglich sei, es irgendwie zu beeinflussen. Im Jahr 1875 konnte der englische Arzt Richard Cato ein schwaches elektrisches Feld auf der Oberfläche der Gehirne von Kaninchen und Affen nachweisen. Dann gab es viele Entdeckungen und Forschungen, aber erst 1950 erfand Jose Manuel Rodriguez Delgado, Physiologieprofessor an der Yale University, das Stimosiver-Gerät, das in das Gehirn implantiert werden konnte und über Funksignale gesteuert wurde.
Das Training wurde an Affen und Katzen durchgeführt. So führte die Stimulation eines bestimmten Bereichs des Gehirns durch eine implantierte Elektrode dazu, dass die Katze ihre Hinterpfote hob. Laut Delgado zeigte das Tier bei solchen Experimenten keine Anzeichen von Unwohlsein.
Und 13 Jahre später verbrachte der Wissenschaftler – implantierte Stimoseempfänger in das Gehirn eines Bullen und steuerte es über einen tragbaren Sender.
Damit begann die Ära neuronaler Schnittstellen und Technologien, die die biologischen Fähigkeiten des Menschen steigern konnten. Bereits 1972 kam ein Cochlea-Implantat auf den Markt, das Schall in ein elektrisches Signal umwandelte, an das Gehirn weiterleitete und Menschen mit schwerer Hörbehinderung tatsächlich das Hören ermöglichte. Und 1973 wurde der Begriff „Gehirn-Computer-Schnittstelle“ erstmals offiziell verwendet. Im Jahr 1998 implantierte der Wissenschaftler Philip Kennedy einem Patienten, dem Musiker Johnny Ray, die erste neuronale Schnittstelle. Nach dem Schlaganfall verlor Johnny die Bewegungsfähigkeit. Aber dank der Implantation lernte er, den Cursor zu bewegen, indem er sich nur die Bewegung seiner Hände vorstellte.
Den Wissenschaftlern folgend wurde die Idee, eine neuronale Schnittstelle zu schaffen, von großen Wirtschaftskonzernen und Start-ups aufgegriffen. Facebook und Elon Musk haben bereits angekündigt, ein System zu entwickeln, das dabei helfen soll, Objekte mit Gedankenkraft zu steuern. Einige setzen ihre Hoffnungen auf neuronale Schnittstellen – Technologien werden es Menschen mit Behinderungen ermöglichen, verlorene Funktionen wiederherzustellen und die Rehabilitation einer Person zu verbessern, die einen Schlaganfall oder eine traumatische Hirnverletzung erlitten hat. Andere stehen solchen Entwicklungen skeptisch gegenüber und glauben, dass ihr Einsatz mit rechtlichen und ethischen Problemen behaftet sei.
Wie dem auch sei, es gibt genügend große Player auf dem Markt. Wenn du glaubst Einige Entwicklungen wurden bereits eingestellt, der Rest ist jedoch recht beliebt und erschwinglich.
Was ist eine neuronale Schnittstelle und wie kann sie nützlich sein?
Arten von Gehirnwellen
Eine neuronale Schnittstelle ist ein System zum Austausch von Informationen zwischen dem menschlichen Gehirn und einem elektronischen Gerät. Hierbei handelt es sich um eine Technologie, die es einer Person ermöglicht, mit der Außenwelt zu interagieren, indem sie die elektrische Aktivität des Gehirns aufzeichnet – ein Elektroenzephalogramm (EEG). Der Wunsch einer Person, eine Aktion auszuführen, spiegelt sich in Veränderungen im EEG wider, das wiederum vom Computer entschlüsselt wird.
Neuroschnittstellen können unidirektional oder bidirektional sein. Erstere empfangen entweder Signale vom Gehirn oder senden sie an dieses. Letzterer kann gleichzeitig Signale senden und empfangen.
Es gibt verschiedene Methoden zur Messung von Gehirnsignalen. Sie werden in drei Typen unterteilt.
- nicht-invasiv. Am Kopf werden Sensoren angebracht, um die vom Gehirn erzeugten elektrischen Potenziale (EEG) und magnetischen Felder (MEG) zu messen.
- Halbinvasiv. Elektroden werden auf der freiliegenden Oberfläche des Gehirns platziert.
- Angreifend. Mikroelektroden werden direkt in der Großhirnrinde platziert und messen die Aktivität eines einzelnen Neurons.
Das Hauptmerkmal der neuronalen Schnittstelle besteht darin, dass sie eine direkte Verbindung zum Gehirn ermöglicht. Was kann das in der Praxis bewirken? Neuronale Schnittstellen können beispielsweise gelähmten Menschen das Leben erleichtern oder radikal verändern. Manche können nicht schreiben, sich bewegen oder sprechen. Aber gleichzeitig arbeiten ihre Gehirne ziemlich gut. Die neuronale Schnittstelle wird es diesen Menschen ermöglichen, bestimmte Aktionen auszuführen, indem sie Absichten mithilfe von Elektroden lesen, die mit dem Gehirn verbunden sind.
Eine weitere Möglichkeit zur Nutzung der neuronalen Schnittstelle wurde von amerikanischen Wissenschaftlern erfunden, die eine Cyber-Prothese entwickelten, die das menschliche Gedächtnis um 30 % verbessern kann. Das Gerät erzeugt Nervenimpulse, die dem Patienten helfen, neue Erinnerungen zu bilden und sich an die Gesichter von Angehörigen zu erinnern. Es wird erwartet, dass die Entwicklung zur Bekämpfung der Altersdemenz, der Alzheimer-Krankheit und anderer Gedächtnisprobleme beitragen wird.
Neben der Gesundheit können neuronale Schnittstellen auch für die persönliche Entwicklung eines Menschen, für Arbeit und Unterhaltung sowie für die Interaktion mit anderen genutzt werden. Welche interessanten Dinge kann die Neurotechnologie in diesen Bereichen bieten?
Selbst-Perfektion
Der vielleicht beliebteste Anwendungsbereich neuronaler Schnittstellen und aller Arten von Anwendungen ist die Entwicklung jeglicher menschlicher Fähigkeiten. Dem sind verschiedene Schulungen gewidmet, Systeme zur Entwicklung geistiger Fähigkeiten, Systeme zur Verhaltensänderung, Systeme zur Stressprävention, ADHS, Systeme zur Arbeit mit psycho-emotionalen Zuständen usw. Für diese Art von Aktivität gibt es sogar einen eigenen Begriff: „Gehirnfitness“.
Was ist der Kern der Idee? Als Ergebnis zahlreicher Studien wurden einige bewährte Vorstellungen darüber entwickelt, wie diese oder jene Gehirnaktivität mit Zuständen des menschlichen Bewusstseins korrespondiert. Es sind Algorithmen erschienen, um den Grad der Aufmerksamkeit, Konzentration und Meditation sowie der geistigen Entspannung zu bestimmen. Hinzu kommt die Fähigkeit, EEG und Elektromyographie (EMG) zu lesen, und das Ergebnis ist ein Bild des aktuellen Zustands einer Person.
Und wenn Sie lernen müssen, einen bestimmten psycho-emotionalen Zustand hervorzurufen, trainiert sich eine Person mit einem Gerät, an das eine neuronale Schnittstelle angeschlossen ist. Es gibt eine Vielzahl von Programmen zur Visualisierung von EEG und psycho-emotionalen Zuständen, wir werden sie nicht alle beschreiben. Das Training, um eine Person in den erforderlichen Bewusstseinszustand zu versetzen, wird mithilfe der Biofeedback-EEG-Technologie (Biofeedback basierend auf Elektroenzephalographie) durchgeführt.
Wie es in der Praxis aussieht: Eltern möchten die schulischen Leistungen ihres Kindes verbessern und ADHS (Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung) überwinden. Verwenden Sie dazu ein spezielles Programm (z. B. von ), Auswahl von Voreinstellungen zum Trainieren der gewünschten Zustände: Achtsamkeit, Konzentration, Entspannung, Meditation, Vorbeugung von Hyperkonzentration. Wählen Sie ein Konzentrationstrainingsprogramm. Und sie starten es.
Das Programm bietet dem Kind ein Training, bei dem es die Alpha- und Beta-Wellen über einem bestimmten Niveau halten muss. Wellen sollten ein bestimmtes Niveau nicht unterschreiten. Gleichzeitig wird das von den Eltern ausgewählte Videomaterial im Programmfenster abgespielt. Zum Beispiel Ihr Lieblings-Cartoon. Das Kind schaut sich einfach den Zeichentrickfilm an, überwacht die Pegel der Alpha- und Betawellen und tut nichts anderes. Als nächstes kommt Biofeedback ins Spiel. Die Aufgabe des Kindes besteht darin, während des gesamten Trainings die Alpha- und Beta-Werte aufrechtzuerhalten.
Wenn einer der Werte den erforderlichen Indikator unterschreitet, wird der Zeichentrickfilm unterbrochen. In den ersten Unterrichtsstunden wird das Kind versuchen, sinnvoll in den gewünschten Zustand zurückzukehren, um den Zeichentrickfilm anzusehen. Aber nach einiger Zeit wird das Gehirn lernen, selbständig in diesen Zustand zurückzukehren, wenn es aus diesem Zustand herausfällt (vorausgesetzt, der Cartoon ist für das Kind interessant und der Betrachtungszustand ist für das Gehirn „angenehm“). Dadurch entwickelt das Kind die Fähigkeit, den erforderlichen Konzentrationszustand herbeizuführen und die Konzentration auf einem bestimmten Niveau aufrechtzuerhalten.
Es sieht beängstigend aus, aber beeilen Sie sich nicht, Angst zu bekommen und die Vormundschaftsbehörde anzurufen. Es gibt auch einfachere Lösungen, die auf Spielen basieren. Zum Beispiel, von NeuroSky. Die Aufgabe des Spielers besteht darin, die Ameise dazu zu bringen, einen Gegenstand auf sich zu und in den Ameisenhaufen zu schieben. Damit sich die Ameise jedoch ununterbrochen bewegen kann, ist es notwendig, oberhalb eines bestimmten Punktes auf der entsprechenden Skala ein bestimmtes Konzentrationsniveau aufrechtzuerhalten.
Wenn Sie sich auf den Vorgang konzentrieren, schiebt die Ameise das Objekt. Sobald die Konzentration sinkt, stoppt die Ameise und Sie verschwenden Zeit, was Ihr Ergebnis verschlechtert. Mit jedem Level wird das Spiel schwieriger, da die erforderliche Konzentration zunimmt. Es gibt auch zusätzliche Ablenkungen.
Durch regelmäßiges Training entwickelt der Benutzer die Fähigkeit, unabhängig von äußeren oder inneren Ablenkungen ein gewisses Maß an Konzentration und Aufmerksamkeit für die jeweilige Aufgabe aufrechtzuerhalten. Hier ist alles wie beim Sport, es ist unmöglich, einen athletischen Körper zu bekommen, indem man ein paar Mal ins Fitnesscenter geht oder eine Dose Proteine isst. Untersuchungen auf dem Gebiet des Biofeedback-EEG haben gezeigt, dass die Ergebnisse eines solchen Trainings erst nach 20 Tagen regelmäßiger Sitzungen von jeweils 20 Minuten sichtbar sind.
Unterhaltung
Neuroheadsets bieten auch die Möglichkeit, Spaß zu haben. Aber alle Spiele und Unterhaltungsanwendungen sind auch Werkzeuge zur Selbstentwicklung. Wenn Sie Spiele über eine neuronale Schnittstelle spielen, nutzen Sie bewusste Bewusstseinszustände, um die Charaktere zu steuern. Und lernen Sie so, sie zu kontrollieren.
Das Multiplayer-Spiel Throw Trucks With Your Mind sorgte damals für viel Aufsehen. Der Charakter wird nach dem Standard-Ego-Shooter-Schema gesteuert, Sie können jedoch nur mit mentaler Anstrengung gegen andere Spieler kämpfen. Dazu werden die Konzentrations- und Meditationsparameter des Spielers auf dem Spielmonitor angezeigt.
Um eine Kiste, einen Lastwagen oder einen anderen Gegenstand aus der Spielumgebung auf einen Gegner zu werfen, müssen Sie ihn mit Ihrer mentalen Kraft in die Luft heben und ihn dann auf den Gegner werfen. Es kann auch zu Ihnen „fliegen“, sodass derjenige das Gefecht gewinnt, der seine Konzentrations- und Meditationsfähigkeit effektiver nutzt. Es war sehr aufregend, mit der Kraft des Geistes gegen echte Gegner zu kämpfen. Unter neueren Spielen können wir erwähnen von MyndPlay.
Hersteller bieten auch leisere Spieloptionen an. Zum Beispiel, mehrere beliebte Gaming-Anwendungen gleichzeitig. Erwähnenswert ist auch das Spiel MyndPlay . Es ist ganz einfach: Sie müssen drei Schüsse mit dem Bogen abfeuern und die maximale Punktzahl erzielen. Für jeden Schuss können Sie bis zu 10 Punkte erhalten. Mithilfe der visuellen Elemente lässt Sie das Spiel in die Umgebung eintauchen, woraufhin Ihr Charakter beginnen kann, auf das Ziel zu zielen. Im Player-Fenster erscheint eine Konzentrationsanzeige. Je höher die Konzentration, desto näher an der Zehn trifft der Pfeil. Für den zweiten Schuss müssen Sie in einen Meditationszustand versetzen, um zu treffen. Der dritte Schuss erfordert erneut Konzentration. So demonstriert das Spiel deutlich die interessanten Fähigkeiten neuronaler Schnittstellen.
Neben Spielen gibt es auch interaktive Neurofilme. Stellen Sie sich vor: Sie setzten sich auf das Sofa, setzten ein Headset auf und schalteten einen interaktiven Film über Skater ein. Irgendwann kommt der Moment, in dem der Skater beschleunigt hat und kurz davor steht zu springen. An diesem Punkt müssen Sie selbst zum Skater werden, um sich auf den Sprung zu konzentrieren und das Konzentrationsniveau des Bewusstseins aufrechtzuerhalten, bis der Charakter den Sprung beendet. Bei ausreichender Konzentration (vergleichbar mit dem wirklichen Leben und dem Niveau, das in der Realität erforderlich sein wird) gelingt dem Skater im Film der Sprung und die Handlung geht zur nächsten interaktiven Verzweigung über. Wenn die Konzentration mittelmäßig war, wird der Skater fallen und der Film wird einer anderen Handlung folgen.
Schon ähnlich gefilmt im Stil von Guy Ritchie sowie einer Reihe anderer Filme. Tatsächlich hängen die Handlung und das Ende des Films direkt von Ihren Bemühungen ab. Und es sieht sehr interessant aus.
Einfache und verzweigte Logik der Handlungsentwicklung
Bewerbung am Arbeitsplatz
Neben Schulungs- und Unterhaltungsprogrammen haben Entwickler eine Vielzahl von Anwendungen für den professionellen Einsatz erstellt. Ein Beispiel ist das MindRec-Programm, das für Medizin-, Sport- und Normalpsychologen sowie für Psychologen entwickelt wurde, die mit Vertretern von Strafverfolgungsbehörden zusammenarbeiten.
Wie wird es benutzt? Die Person setzt ein Neuroheadset auf, der Psychologe startet das Programm und beginnt mit der Sitzung. Während der Sitzung werden die folgenden Informationen überwacht und im Computerspeicher aufgezeichnet, nämlich: Konzentrationsgrad, Aufmerksamkeit, Meditationsgrad, EEG-Rohsignal, in mehreren Visualisierungsarten gleichzeitig im Bereich von 0 bis 70 Hz . In Frequenzbereiche unterteilte Signale, die das Spektrum des Hauptsignals bilden. Die Unterteilung erfolgt in 8 Bereiche: Delta, Theta, Low Alpha, High Alpha, Low Beta, High Beta, Low Gamma, High Gamma. Bei Bedarf werden Audio- und Videoaufzeichnungen des Handelns des Psychologen durchgeführt.
Das aufgezeichnete Material kann überprüft werden, sodass alles, was während der Sitzung angezeigt wurde, in Echtzeit angezeigt wird. Wenn dem Psychologen etwas nicht sofort aufgefallen ist, kann er beim erneuten Studium der Sitzung oder des Trainings Veränderungen in den Gehirnwellenreaktionen untersuchen und diese mit audiovisuellen Informationen vergleichen. Dies ist ein sehr wertvolles Werkzeug für jeden Spezialisten auf diesem Gebiet.
Eine weitere Möglichkeit ist Neuromarketing. Mit dem Neuroheadset können Sie Marketingforschung betreiben, da es die emotionale Reaktion einer Person auf bestimmte Marketingreize zeigt. Dies ist viel effektiver, da bei Umfragen und Fragebögen die Antworten nicht immer ehrlich sind. Und Neurostudien werden Ihnen helfen, die wahre Antwort zu erkennen, ehrlich und unparteiisch. Durch die Zusammenstellung einer Fokusgruppe und die Durchführung von Tests mit einem Neuroheadset können Sie Ergebnisse erzielen, die der Realität möglichst nahe kommen.
Interaktion mit externen Geräten
Ein weiterer interessanter Bereich der Arbeit mit Neuroheadsets ist die Fernsteuerung externer Geräte. Bei Kindern sehr beliebt sind beispielsweise Rennspiele, bei denen zwei, drei und vier Teilnehmer gegeneinander antreten können. Hier ist ein bekanntes Beispiel für solche Spiele:
Möchten Sie mit etwas anderem herumspielen? Bitte, hier sind weitere Entwicklungen, die ebenfalls populär geworden sind.
Puzzlebox Orbit-Hubschrauber
Ein Spielzeughubschrauber, der durch Gedankenkraft gesteuert wird. Mit der Standardversion können Sie die Flughöhe des Helikopters steuern, es gibt jedoch viele Erweiterungen, die dieses Spielzeug in ein leistungsstarkes Gehirnfitnessgerät verwandeln. Rezension .
Zen-Lampe
Die Lampe spiegelt Ihren psycho-emotionalen Zustand in Form eines Leuchtens einer bestimmten Farbe wider. Ideal zur Entwicklung von Meditationsfähigkeiten.
Krafttrainer II
Die amüsanteste Kleinigkeit. Erstellt ein holografisches Bild der Spielumgebung und der Objekte in einer transparenten Pyramide. Und der Spieler steuert diese Objekte mithilfe von Gehirnbefehlen.
Necomimi
Die süßen Katzenohren sind auf der ganzen Welt ein Hit geworden. Das Gerät ist völlig autark und benötigt keine Verbindung zu einem Computer oder Smartphone. Der Benutzer setzt die Ohren auf, schaltet sie ein und erhält durch die Bewegung dieser Ohren die Möglichkeit, seine Stimmung (psycho-emotionalen Zustand) zu demonstrieren. Übrigens ein ähnliches Produkt, Selbst in seiner Heimat Japan wurde er nicht populär. Wo in diesem Fall das Headset eingesetzt wurde, können Sie selbst herausfinden.
Neuro-Headset – Unterhaltung oder nützliches Tool?
Beim Lesen des Artikels könnte es scheinen, dass neuronale Schnittstellen und Headsets hauptsächlich dazu gedacht sind, eine Person zu unterhalten oder ihre emotionale Belastung zu lindern. Dies ist jedoch absolut nicht wahr. Ein Neuroheadset, gepaart mit entsprechender Software, kann durchaus dabei helfen, eine Gliedmaße nach einer schweren Verletzung zu entwickeln und die negativen Folgen schwerer Verletzungen zu reduzieren. Daher nutzen Wissenschaftler aktiv Neurotechnologie, um Menschen zu helfen.
Beispielsweise haben amerikanische Wissenschaftler der Johns Hopkins University im Jahr 2016 eine neuronale Schnittstelle entwickelt, die dabei hilft, einzelne Finger einer biomechanischen Prothese zu steuern. Ein Jahr später entwickelten ihre österreichischen Kollegen von der Universität Graz ein System, um Musik mit der Kraft der Gedanken zu schreiben. Es richtet sich an musikalisch begabte Menschen mit Behinderung.
Spezialisten der University of California nutzen eine neuronale Schnittstelle, neuromuskuläre Stimulation und Suspension von der Hüfte abwärts gelähmt. Und brasilianischen Forschern ist es gemeinsam mit Kollegen aus den USA, der Schweiz und Deutschland teilweise gelungen bei Patienten unter Verwendung einer neuronalen Schnittstelle, virtueller Realität und Exoskelett. Es gibt auch Entwicklungen zur Interaktion mit Patienten mit Locked-in-Syndrom. Die Technologie wird dabei helfen, solche Patienten zu identifizieren, mit ihnen zu kommunizieren und die Kontrolle über den Körper wiederherzustellen.
Facebook hat mit der Arbeit an einer nicht-invasiven neuronalen Schnittstelle begonnen, die Benutzern das Tippen ohne Tastatur erleichtern soll. Nissan hat eine Gehirn-Maschine-Schnittstelle entwickelt, um Gedanken während der Fahrt zu lesen und so die Reaktionszeiten zu verbessern. Und Elon Musk will sogar das Gehirn mit einem Computer verbinden, um nicht die Weltherrschaft durch künstliche Intelligenz zu verhindern.
Russische Unternehmen können sich im Bereich der Neurotechnologien noch nicht mit vielen Erfolgen rühmen. Allerdings hat Rostec kürzlich ein Vorserienmuster eines Geräts vorgestellt, das den Informationsaustausch zwischen dem Gehirn und einem externen Gerät unterstützen soll. Der Helm wurde vom gleichnamigen Institute of Electronic Control Machines (INEUM) entwickelt. I. S. Brook. Es wird davon ausgegangen, dass die neuronale Schnittstelle die Steuerung elektronischer und elektromechanischer Geräte ermöglicht: Prothesen, Fahrzeuge.
Was erwartet den Markt für neuronale Schnittstellen?
Согласно , wird der weltweite Markt für Computerschnittstellen bis 2022 1,72 Milliarden US-Dollar erreichen. Das Hauptanwendungsgebiet neuronaler Schnittstellen ist heute die Medizin, aber auch Unterhaltungsbereiche sowie der militärische und industrielle Bereich entwickeln sich aktiv weiter. Ein Neuro-Headset zur Steuerung eines Kampfroboters ist nicht mehr nur eine süße Fantasie anspruchsvoller Uniformierter, sondern ein völlig lösbares Problem.
Aufgrund der Tatsache, dass neuronale Headsets eine offene Umgebung bieten, die zur Erstellung eigener Software genutzt werden kann, entwickelt sich auch die private Neuroprogrammierung. Zum Beispiel, Einer der Marktführer, NeuroSky, steht Entwicklern völlig kostenlos zur Verfügung. Infolgedessen erscheinen immer mehr Anwendungen, die die Fähigkeiten dieser Plattform nutzen.
Wir stellen fest, dass die Initiative zur flächendeckenden Einführung neuronaler Schnittstellen und Gehirnchips nicht nur auf Unterstützung, sondern auch auf Kritik stößt. Einerseits können neuronale Schnittstellen die Behandlung traumatischer Hirnverletzungen, Lähmungen, Epilepsie oder Schizophrenie verbessern. Andererseits können solche Technologien die soziale Ungleichheit verschärfen.
Es bestehen Bedenken, dass es derzeit keine rechtliche oder ethische Grundlage für die Einführung von Elektroden bei einem gesunden Menschen gibt. Darüber hinaus kann die neuronale Schnittstelle das menschliche Gehirn zu einem Objekt machen, in das Regierungen, Werbetreibende, Hacker, Reptilien und andere Personen eindringen möchten, womit ein normaler Mensch wahrscheinlich nicht zufrieden sein wird. Und im Allgemeinen können die neuronale Schnittstelle und Headsets die Eigenschaften einer Person verändern, ihre Psyche und Aktivität als Individuum beeinflussen und das Verständnis von Menschen als physiologische Wesen verzerren.
Generell ist klar, dass sich die Neurotechnologien weiterentwickeln werden. Aber es ist unmöglich vorherzusagen, wann sie wirklich zugänglich und noch wirksamer werden.
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Source: habr.com