Hace más de 100 años, los científicos estaban interesados en las posibilidades del cerebro y trataban de entender si era posible influir en él. En 1875, el doctor inglés Richard Caton logró registrar un débil campo eléctrico en la superficie del cerebro de conejos y monos. Luego hubo muchos descubrimientos e investigaciones, pero solo en 1950, el profesor de fisiología de la Universidad de Yale, José Manuel Rodríguez Delgado, inventó el dispositivo «Stemosiver», que se podía implantar en el cerebro y que se controlaba mediante señales de radio.
Los entrenamientos se realizaron en monos y gatos. Así, la estimulación de un área específica del cerebro a través de un electrodo implantado hacía que el gato levantara la pata trasera. Según Delgado, el animal no mostraba signos de incomodidad durante tales experimentos.
Y 13 años después, el científico llevó a cabo — implantó estemosiver en el cerebro de un toro y lo controló a través de un transmisor portátil.
Así comenzó la era de las neurointerfaces y tecnologías capaces de aumentar las capacidades biológicas del ser humano. Ya en 1972, salió al mercado el implante coclear, que convertía el sonido en una señal eléctrica, la transmitía al cerebro y permitía a las personas con discapacidades auditivas severas escuchar. En 1973, se utilizó por primera vez oficialmente el término «interfaz cerebro-computadora». En 1998, el científico Philip Kennedy implantó la primera neurointerfaz en un paciente: el músico Johnny Ray. Tras haber sufrido un derrame, Johnny perdió la capacidad de moverse. Pero gracias a la implantación, aprendió a mover el cursor solo imaginando el movimiento de sus manos.
Siguiendo a los científicos, grandes corporaciones y startups se hicieron eco de la idea de crear una neurointerfaz. Facebook y Elon Musk ya han anunciado su intención de desarrollar un sistema que ayude a controlar objetos con el poder de la mente. Algunos depositan esperanzas en las neurointerfaces: la tecnología permitirá a las personas con discapacidades recuperar funciones perdidas, mejorar la rehabilitación de quienes han sufrido un derrame o trauma craneoencefálico. Otros son escépticos respecto a tales desarrollos, creyendo que su uso puede tener problemas legales y éticos.
De todos modos, hay suficientes actores importantes en el mercado. Si se cree , algunos desarrollos ya han sido descontinuados, pero otros son bastante populares y están disponibles.
¿Qué es una interfaz neuronal y cómo puede ser útil?
Tipos de ondas cerebrales
Una interfaz neuronal es un sistema para intercambiar información entre el cerebro humano y un dispositivo electrónico. Es una tecnología que permite a una persona interactuar con el mundo exterior mediante la captura de la actividad eléctrica del cerebro — electroencefalografía (EEG). El deseo de una persona de realizar una acción se refleja en los cambios del EEG, que a su vez es interpretado por una computadora.
Las interfaces neuronales pueden ser unidireccionales o bidireccionales. Las primeras solo reciben señales del cerebro o las envían a él. Las segundas pueden enviar y recibir señales simultáneamente.
Existen varios métodos para medir las señales del cerebro. Se dividen en tres tipos.
- No invasivos. Los sensores se colocan en la cabeza para medir los potenciales eléctricos generados por el cerebro (EEG) y el campo magnético (MEG).
- Semi-invasivos. Los electrodos se colocan sobre la superficie expuesta del cerebro.
- Invasivos. Microelectrodos se insertan directamente en la corteza cerebral, midiendo la actividad de una sola neurona.
La característica clave de la interfaz neuronal es que permite una conexión directa con el cerebro. ¿Qué beneficios prácticos puede ofrecer? Las interfaces neuronales, por ejemplo, pueden facilitar o cambiar radicalmente la vida de las personas paralizadas. Algunas personas no pueden escribir, moverse ni hablar. Pero su cerebro está completamente funcional. La interfaz neuronal permitirá a estas personas realizar ciertas acciones, interpretando sus intenciones mediante electrodos conectados al cerebro.
Otra aplicación de la interfaz neuronal fue ideada por científicos estadounidenses que desarrollaron un ciber-protésico capaz de mejorar la memoria humana en un 30%. El dispositivo genera impulsos nerviosos que ayudan al paciente a formar nuevos recuerdos y recordar las caras de sus familiares. Se espera que este desarrollo ayude a combatir la demencia senil, la enfermedad de Alzheimer y otros problemas de memoria.
Además de la salud, las interfaces neurales pueden utilizarse para el desarrollo personal, el trabajo y el entretenimiento, así como para la interacción con los demás. Entonces, ¿qué pueden ofrecer las neurotecnologías de interesante en estas áreas?
Auto-mejoramiento
Quizás la área de aplicación más popular de las interfaces neurales y diversas aplicaciones es el desarrollo de alguna capacidad humana. Este campo se dedica a una variedad de entrenamientos, sistemas para el desarrollo de habilidades mentales, sistemas para el cambio de comportamiento, sistemas de prevención del estrés, TDAH, sistemas para trabajar con estados psicoemocionales y más. Este tipo de actividad tiene incluso su propio término: "Fitness cerebral".
¿Cuál es la esencia de la idea? A raíz de numerosos estudios, se han formado ciertas concepciones comprobadas sobre cómo la actividad cerebral se corresponde con los estados de conciencia humana. Han surgido algoritmos para determinar los niveles de atención, concentración y meditación, así como la relajación mental. Añada a esto la capacidad de registrar EEG y electromiografía (EMG), y obtenemos una representación del estado del individuo en ese momento.
Y cuando se necesita aprender a provocar un estado psicoemocional específico, la persona se entrena con un dispositivo al que está conectada la interfaz neural. Existen una gran cantidad de programas de visualización de EEG y estados psicoemocionales, no describiremos todos ellos. El entrenamiento para inducir en una persona el estado de conciencia requerido se realiza mediante la tecnología de Biofeedback EEG (retroalimentación biológica basada en electroencefalografía).
¿Cómo se ve esto en la práctica? Los padres quieren mejorar el rendimiento escolar de su hijo y vencer el TDAH (trastorno por déficit de atención e hiperactividad). Para esto, utilizan un programa especializado (por ejemplo, de ), seleccionando en él presets para entrenar los estados deseados: atención, concentración, relajación, meditación, prevención de hiperconcentración. Seleccionan el programa de entrenamiento del nivel de concentración. Y lo ponen en marcha.
El programa ofrece al niño un entrenamiento en el que debe mantener los niveles de ondas Alfa y Beta por encima de un cierto nivel. Las ondas no deben caer por debajo de un nivel específico. Al mismo tiempo, en la ventana del programa se reproduce el material audiovisual seleccionado por los padres. Por ejemplo, su dibujo animado favorito. El niño simplemente ve el dibujo animado, monitorea los niveles de ondas Alfa y Beta y no hace nada más. Luego, entra en juego el B.O.S. La tarea del niño es mantener los niveles de Alfa y Beta durante todo el entrenamiento.
Si uno de los niveles cae por debajo del indicador requerido, el dibujo animado se interrumpe. En las primeras sesiones, el niño intentará volver conscientemente al estado necesario para ver el dibujo animado. Pero después de un tiempo, el cerebro aprenderá a volver a este estado de forma autónoma cuando se salga de él (siempre y cuando el dibujo animado sea interesante para el niño y el estado de visualización sea "cómodo" para el cerebro). Como resultado, el niño desarrolla la habilidad de evocar el estado de concentración requerido, así como la capacidad de mantener la concentración en un determinado nivel.
Parece aterrador, pero no se apresure a asustarse y llamar a los servicios de protección. También hay soluciones más simples basadas en juegos. Por ejemplo, de NeuroSky. La tarea del jugador es hacer que la hormiga empuje un objeto hacia su hormiguero. Pero para que la hormiga se mueva sin parar, es necesario mantener un nivel de concentración por encima de una marca específica en la escala correspondiente.
Cuando te concentras en el proceso, la hormiga empuja el objeto. Tan pronto como el nivel de concentración cae, la hormiga se detiene y pierdes tiempo, empeorando tu resultado. Con cada nivel, el juego se vuelve más difícil, ya que aumenta el nivel de concentración requerido. También aparecen factores adicionales que distraen.
Como resultado de entrenamientos regulares, el usuario desarrolla la capacidad de mantener un nivel de concentración y atención en la tarea que está realizando, independientemente de factores externos o internos que puedan distraer. Aquí todo es como en el deporte; es imposible obtener un cuerpo atlético simplemente yendo un par de veces al gimnasio o comiendo un frasco de proteínas. Las investigaciones en el campo de la BCI EEG han demostrado que los resultados de este tipo de entrenamientos solo aparecen después de 20 días de sesiones regulares de 20 minutos cada una.
Entretenimiento
Los neuroauriculares también permiten entretenerse. Sin embargo, todos los juegos y aplicaciones de entretenimiento son a la vez herramientas de auto-desarrollo. Al jugar a través de una interfaz neuronal, utilizas estados conscientes de tu mente para controlar personajes. Así, aprendes a dominarlos.
El juego multijugador Throw Trucks With Your Mind causó mucho revuelo en su momento. El control del personaje se realiza con la típica mecánica de un shooter en primera persona, pero solo puedes luchar contra otros jugadores mediante esfuerzos mentales. Para esto, en la pantalla del juego se muestran parámetros de concentración y meditación del jugador.
Para lanzar una caja, un camión o cualquier otro objeto del entorno del juego contra un oponente, debes elevarlo usando tu fuerza mental y luego lanzarlo. También puede que te ‘llegue’ algo, así que en la pelea gana quien utilice más efectivamente la capacidad de concentración y meditación. Luchar con la fuerza de la mente contra oponentes reales fue bastante emocionante. De los juegos más recientes, se puede mencionar de MyndPlay.
Los fabricantes ofrecen también versiones de juegos más tranquilas. Aquí hay, por ejemplo, de varias aplicaciones de juego populares. También vale la pena mencionar el juego MyndPlay . Es simple: tienes que hacer tres disparos con el arco y acumular la mayor cantidad de puntos posible. Por cada disparo, puedes obtener hasta 10 puntos. Utilizando una secuencia de video, el juego te sumerge en su entorno, después de lo cual tu personaje puede comenzar a apuntar al objetivo. En la ventana del reproductor aparece un indicador del nivel de concentración. Cuanto más alto sea el nivel de concentración, más cerca estará la flecha de los diez puntos. En el segundo disparo, se requiere entrar en un estado de meditación para acertar. En el tercer disparo, de nuevo se necesitará concentración. Así es como el juego demuestra de manera visual las interesantes posibilidades de las interfaces neuronales.
Además de los juegos, existen películas interactivas neuronales. Imagina: te sientas en el sofá, te pones el casco y comienzas a ver una película interactiva sobre skaters. En algún momento, el skater se acelera y está a punto de saltar. En ese instante, debes convertirte tú mismo en el skater para concentrarte en el salto y mantener tu nivel de concentración mental hasta que el personaje complete el salto. Con suficiente concentración (equivalente a la vida real y al nivel que se necesitará en realidad), el skater en la película completará exitosamente el salto y la trama continuará hasta la siguiente bifurcación interactiva. Si la concentración no fue buena, el skater caerá y la película tomará otra dirección argumental.
De manera similar, ya se ha filmado al estilo de Guy Ritchie, así como una serie de otras películas. De hecho, la trama y el final de la película dependen directamente de tus esfuerzos. Y resulta ser bastante interesante.
Una lógica simple y ramificada de desarrollo de la trama
La aplicación en el trabajo
Además de los programas de entrenamiento y entretenimiento, los desarrolladores han creado una gran cantidad de aplicaciones diseñadas para uso profesional. Un ejemplo es el programa MindRec, que está diseñado para psicólogos médicos, deportivos, psicólogos generales y psicólogos que trabajan con miembros de las fuerzas de seguridad.
¿Cómo se utiliza? La persona se coloca los auriculares neuronales, el psicólogo inicia el programa y comienza la sesión. Durante la sesión se monitoriza y graba en la memoria del ordenador la siguiente información: nivel de concentración, atención, nivel de meditación, señal EEG en crudo, en varias visualizaciones simultáneamente, en un rango de 0 a 70 Hz. Las señales se dividen en bandas de frecuencia que conforman el espectro de la señal principal. La división se realiza en 8 bandas: Delta, Theta, Baja Alfa, Alta Alfa, Baja Beta, Alta Beta, Baja Gamma, Alta Gamma. Si es necesario, se lleva a cabo la grabación de audio y video de las acciones del paciente por parte del psicólogo.
El material grabado se puede revisar, viendo todo lo que se mostraba en tiempo real durante la sesión. Si el psicólogo no notó algo de inmediato, al volver a examinar la sesión o el entrenamiento puede estudiar los cambios en las reacciones de ondas del cerebro, comparándolos con la información audiovisual. Esta es una herramienta muy valiosa para cualquier especialista en este campo.
Otra opción es el neuromarketing. Los auriculares neuronales permiten realizar investigaciones de marketing, ya que muestran la respuesta emocional de una persona a ciertos estímulos de marketing. Esto es mucho más efectivo, ya que en encuestas y cuestionarios, las personas no siempre son honestas en sus respuestas. La neuroinvestigación ayuda a ver la respuesta real, honesta e imparcial. Al reunir un grupo focal y realizar pruebas con auriculares neuronales, se pueden obtener resultados que se correspondan al máximo con la realidad.
Interacción con dispositivos externos
Otra dirección interesante en el trabajo con auriculares neuronales es el control remoto de dispositivos externos. Entre los niños son bastante populares, por ejemplo, los juegos de carreras que permiten competiciones entre dos, tres o cuatro participantes. Aquí un ejemplo bien conocido de tales juegos:
¿Quieres jugar con algo más? Aquí tienes otros desarrollos que también han ganado popularidad.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Un helicóptero de juguete controlado por el poder de la mente. La versión básica permite manejar la altura de vuelo del helicóptero, pero hay muchas opciones adicionales que transforman este juguete en un potente simulador para el entrenamiento mental. Reseña .
Lámpara Zen
La lámpara refleja tu estado psicoemocional mediante una luz de color específico. Perfecta para desarrollar habilidades de meditación.
Force Trainer II
Un artilugio muy curioso. Crea una imagen holográfica del entorno de juego y de los objetos dentro de una pirámide transparente. El jugador, utilizando comandos mentales, controla estos objetos.
Necomimi
Las adorables orejas de gato se han convertido en un fenómeno mundial. El dispositivo es completamente autónomo y no requiere conexión a una computadora o smartphone. El usuario se coloca las orejas, las enciende y puede mostrar su estado de ánimo (estado psicoemocional) moviendo estas orejas. Por cierto, un producto similar, , no se hizo popular ni siquiera en su país natal, Japón. Puedes imaginar dónde se insertaba el auricular.
¿La neurocascos son entretenimiento o herramientas útiles?
Al leer el artículo, puede parecer que las interfaces neuronales y los auriculares están destinados principalmente a entretener a las personas o a satisfacer su ego. Sin embargo, no es así. La neurocascos, junto con el software adecuado, pueden ayudar a desarrollar una extremidad tras una lesión grave y reducir las consecuencias negativas de lesiones severas. Por ello, los científicos utilizan activamente las neurotecnologías para ayudar a las personas.
Por ejemplo, en 2016, científicos estadounidenses de la Universidad Johns Hopkins crearon una neurointerfaz que ayuda a controlar los dedos de una prótesis biomecánica. Un año después, sus colegas austriacos de la Universidad de Graz desarrollaron un sistema para componer música mediante el poder del pensamiento. Está diseñado para personas con talento musical y discapacidades.
Especialistas de la Universidad de California, utilizando neurointerfaz, estimulación neuromuscular y suspensión, , paralizada por debajo de la cintura. Y los investigadores brasileños, junto con colegas de EE. UU., Suiza y Alemania, lograron parcialmente en pacientes mediante interfaces neuronales, realidad virtual y exoesqueletos. También se están desarrollando soluciones para interactuar con pacientes que padecen el síndrome del 'hombre atrapado'. La tecnología ayudará a identificar a estos pacientes, comunicarse con ellos y recuperar el control sobre sus cuerpos.
Facebook ha comenzado a trabajar en una interfaz neuronal no invasiva que permitirá a los usuarios escribir texto sin necesidad de un teclado. La compañía Nissan ha desarrollado una interfaz 'cerebro-máquina' para leer pensamientos mientras se conduce, con el objetivo de reducir el tiempo de reacción. Elon Musk, por su parte, quiere conectar el cerebro a una computadora para evitar la conquista del mundo por parte de la inteligencia artificial.
Las empresas rusas aún no pueden presumir de muchos logros en el campo de las neurotecnologías. Sin embargo, recientemente 'Rostec' presentó un prototipo de un dispositivo que ayudará a intercambiar información entre el cerebro y un dispositivo externo. El Instituto de Máquinas Electrónicas de Control (INEUM) fue quien desarrolló el casco. Se espera que la interfaz neuronal permita controlar dispositivos electrónicos y electromecánicos: prótesis, vehículos.
Qué espera el mercado de interfaces neuronales
Según , el volumen del mercado global de interfaces computacionales alcanzará los 1.72 mil millones de dólares para 2022. Actualmente, la principal área de aplicación de las interfaces neuronales es la medicina, pero también se están desarrollando activamente en el ámbito del entretenimiento, así como en el sector militar e industrial. La neuro-diadema para manejar un robot de combate ya no es solo una dulce fantasía de personas de alto rango, sino una tarea completamente factible.
Gracias a que las neuro-diademas ofrecen un entorno abierto que se puede utilizar para crear software propio, también se está desarrollando la programación neuronal privada. Por ejemplo, uno de los líderes del mercado, la empresa NeuroSky, está disponible para los desarrolladores de forma totalmente gratuita. Y como resultado, están apareciendo cada vez más aplicaciones que utilizan las capacidades de esta plataforma.
Cabe destacar que la iniciativa de implementar neurointerfaces y chips para el cerebro enfrenta tanto apoyo como críticas. Por un lado, las neurointerfaces pueden mejorar el tratamiento de lesiones traumáticas, parálisis, epilepsia o esquizofrenia. Por otro lado, estas tecnologías podrían agravar la desigualdad social.
Existen preocupaciones de que actualmente no hay una base legal ni ética para la implementación de electrodos en personas sanas. Además, la neurointerface podría convertir el cerebro humano en un objeto susceptible de ser penetrado por gobiernos, anunciantes, hackers, reptilianos y otros individuos que seguramente no serían bienvenidos por una persona normal. En general, la neurointerface y los dispositivos podrían alterar las características humanas, influir en la psique y actividades del individuo, y distorsionar la percepción de las personas como seres fisiológicos.
Está claro que las neurotecnologías seguirán desarrollándose en el futuro. Sin embargo, predecir cuándo se volverán realmente accesibles y aún más efectivas es imposible.
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Fuente: habr.com
