Täiuslikkus pole kunagi saavutamata: kuidas neuroliidesed aitavad inimkonda

Üle 100 aasta tagasi olid teadlased huvitatud aju võimalustest ja püüdsid mõista, kas selle peale on mingit mõju avaldada võimalik. 1875. aastal suutis inglise arst Richard Caton registreerida nõrga elektrivälja rabbitte ja ahvide aju pinnal. Seejärel toimusid paljud avastused ja uuringud, kuid alles 1950. aastal leiutas Yale'i ülikooli füsioloogia professor José Manuel Rodríguez Delgado seadme "Stimosiver", mida sai implodeerida ajju ja mida juhtisid raadiolained.

Katsed viidi läbi ahvide ja kassidega. Näiteks stimuleerides teatud ajuosa implanteeritud elektroodi kaudu, tõstis kass tagajala. Delgado sõnul ei näidanud loom sellistes katsetes mingit ebamugavuse märki.

Ja 13 aastat hiljem viis teadlane läbi kuulsa eksperimendi — ta implanteeris stimosiverid pulli ajusse ja juhtis seda kaasaskantava vastuvõtja kaudu.

Nii algas neuroliideste ja tehnoloogiate ajastu, mis suudavad inimesi bioloogiliselt võimekamaks muuta. Juba 1972. aastal tuli müügile kohleaarne implantaat, mis muundas heli elektriliseks signaaliks, edastas selle ajusse ja võimaldas praktiselt kuulda neil, kellel oli raske kuulmislangus. Aastal 1973 kasutati esmakordselt ametlikult mõistet "brain-computer interface" — arvuti-neuroliides. 1998. aastal implanteeris teadlane Philipp Kennedy esimese neuroliidese patsiendile — muusik Johnny Rayle. Pärast insulti kaotas Johnny võime liikuda. Kuid tänu implanteerimisele õppis ta liikuma kursorit lihtsalt käe liikumise kujutlemisega.

Teadlaste järel haarasid neuroliidese loomise idee suured ärikorporatsioonid ja idufirmad. Facebook ja Elon Musk on juba teatanud kavatsusest töötada välja süsteem, mis aitab objekti juhtida mõtte jõul. Ühed näevad neuroliideseid lootustandvana — tehnoloogiad võimaldavad puuetega inimestel taastada kadunud funktsioone, parandada insuldi või kolju-aju trauma saanud inimeste rehabilitatsiooni. Teised on selliste arenduste suhtes skeptilised, arvates, et nende kasutamine võib tekitada õiguslikke ja eetilisi probleeme.

Kuid igal juhul on turul piisavalt suured mängijad. Kui uskuda Vikipeediad, mõned arendused on juba tootmisest eemaldatud, kuid ülejäänud on üsna populaarsed ja kergesti kättesaadavad.

Mis on neuroliides ja kuidas see võib kasulik olla?

Aju laine tüped

Neuroliides on süsteem, mis võimaldab teavet vahetada inimese aju ja elektroonilise seadme vahel. See on tehnoloogia, mis võimaldab inimesel suhelda välismaailmaga, registreerides aju elektrilise aktiivsuse — elektroentsefalogrammi (EEG) abil. Inimese soov teatud tegevust teha kajastub EEG muutustes, mida arvuti tõlgendab.
Neuroliidesed võivad olla ühesuunalised ja kahepoolsed. Esimesed kas võtavad signaale ajult või saadavad neid sinna. Teised võivad saata ja vastu võtta signaale korraga.
On mitmeid meetodeid aju signaalide mõõtmiseks. Need jaotatakse kolme tüüpi.

• Mitteniitev. Andurid asetatakse pähe elektriliste potentsiaalide mõõtmiseks, mis tekivad ajus (EEG) ja magnetväljas (MEG).
• Pooleniitev. Elektrodid asetatakse avatud ajupinnale.
• Niiit. Mikroelektroodid asetatakse otse ajukoorde, mõõtes ühe neuroni aktiivsust.

Neuroliidese peamine omadus on see, et see võimaldab aju otse ühendada. Mida see praktikas annab? Neuroliidesed suudavad näiteks lihtsustada või radikaalselt muuta paralüüsiga inimeste elu. Ühelgi inimesel ei ole võimalik kirjutada, liikuda ega rääkida. Kuid nende ajud töötavad täiesti normaalselt. Neuroliides võimaldab neil teatud tegevusi teostada, lugedes kavatsusi elektroodide abil, mis on ühendatud ajuga.

Veel üks neuroliidese kasutusvõimalus, mille lõid Ameerika teadlased, on kübersirge, mis suudab parandada inimese mälestusi 30%. Seade genereerib närviimpulsse, mis aitavad patsiendil luua uusi mälestusi ja mäletada sugulaste nägusid. Oodatakse, et see arendus aitab võidelda vananemise dementsuse, Alzheimeri haiguse ja teiste mäluprobleemidega.

Lisaks tervisele saab neuroliidesi kasutada isiklikuks arenguks, töötamiseks ja meelelahutuseks ning ka ümbritsevatega suhtlemiseks. Nii et mida huvitavat saavad neurotehnoloogiad nendes valdkondades pakkuda?

Isiklik areng

Tõenäoliselt on kõige populaarsem neuroliideste ja erinevate rakenduste kasutusala, milleks on inimese võimete arendamine. Sellega tegelevad mitmesugused koolitused, vaimsete võimete arendamise süsteemid, käitumise muutmise süsteemid, stresside ennetamise süsteemid, ADHD, psühhoemotionaalsete olukordadega töötamise süsteemid jne. Sellel tüübil tegevusel on isegi oma termin – "ajufitness".

Milline on idee sisu? Arogselt paljude uuringute tulemusena on kujunenud teatud tõestatavad arusaamad selle kohta, kuidas aju aktiivsus vastab inimteadvuse seisunditele. On välja töötatud algoritmid tähelepanu, keskendumise ja meditatsiooni, vaimse lõdvestumise taseme määramiseks. Lisage sellele võimalus EEG ja elektromüograafia (EMG) lugemiseks, ning me saame arusaama inimese seisundist antud hetkel.

Ja kui on vaja õppida, kuidas esile kutsuda konkreetne psühhoemotionaalne seisund, treenib inimene end seadme abil, mille külge on ühendatud neuroliides. On olemas tohutult palju EEG ja psühhoemotionaalsete seisundite visualiseerimise programme, me ei hakka neid kõiki kirjeldama. Teadlikkuse soovitud seisundi kutsumise treenimine toimub EEG BSO tehnoloogia (bioloogiline tagasiside elektroensefalograafia alusel) abil.

Kuidas see praktikas välja näeb: vanemad soovivad parandada oma lapse edukust ja võita ADHD (tähelepanuhäire ja hüperaktiivsuse sündroom). Selleks kasutatakse spetsiaalset programmi (näiteks NeuroPlus), valides sealt vajalike seisundite treenimiseks presets: tähelepanu, keskendumine, lõõgastus, meditatsioon, hüperkeskendumise ennetamine. Valitakse keskendumise taseme treeningprogrammi. Ja käivitatakse see.

Programm pakub lapsele treeningut, kus tuleb hoida Alfa ja Beeta lainete näitajaid üle teatud taseme. Lained ei tohi langeda alla määratud taseme. Samal ajal predikatakse programmi aknas valitud vanemate videomaterjal. Näiteks lemmikmultikas. Laps lihtsalt vaatab multikut, jälgib Alfa ja Beeta lainete tasemeid ja ei tee midagi enamat. Edasi astub mängu BOSS. Lapse ülesanne on hoida Alfa ja Beeta tasemeid kogu treeningu aja.

Kui üks tasemeid langeb alla nõutud näitaja, katkeb multikas. Esimeste tundide jooksul püüab laps mõtlikult tagasi vajalikku olekusse naasta, et multikat vaadata. Kuid mõne aja pärast õpib aju iseseisvalt tagasi selle olekusse naasma, kui multikas on lapsele huvitav ja vaatamise olek on ajule „mugav“. Tulemuseks on see, et lapsel areneb välja oskus tekitada endas vajalikku tähelepanu seisundit ja säilitada tähelepanu teatud tasemel.

Tundub hirmutav, kuid ärge kiirustage kartma ja helistama laste hooldusorganitele. On ka lihtsamaid lahendusi, mis põhinevad mängudel. Näiteks Mind The Ant NeuroSkylt. Mängija ülesanne on sundida sipelgat tõukama eset enda suunas sipelgapesasse. Kuid selleks, et sipelgas liikuks ilma peatusteta, tuleb hoida teatud tähelepanu tase üle määratud marga vastaval skaalal.

Kui keskendute protsessile, tõukab sipelgas eset. Kui tähelepanu tase langeb, peatub sipelgas ja te kaotate aega, halvendades oma tulemust. Iga tasemega muutub mäng keerulisemaks, kuna tõuseb nõutav tähelepanu tase. Samuti tekivad täiendavad häirivad faktorid.

Regulaarsed treeningud aitavad kasutajal arendada võimet hoida keskendumise ja tähelepanu taset tehes oma ülesandeid, hoolimata segavatest välistest või sisemistest teguritest. Siin on see nagu spordis: ei ole võimalik saavutada sportlikku keha, kui käia paar korda spordisaalis või süüa terve purk valgujoogi. Uuringud EEG biofeedback'i valdkonnas on näidanud, et sellistelt treeningutelt saadud tulemused ilmnevad alles pärast 20 päeva regulaarse 20-minutise treeningu tegemist.

Meedia

Neurogarnituurid pakuvad ka meelelahutust. Kõik mängud ja lõbustusreeglid on samal ajal ka enesearengu tööriistad. Mängides mänge neuroliidese kaudu, kasutate oma teadvuse teadlikke seisundeid isikute juhtimiseks. Nii õpite neid kontrollima.

Mitme mängijaga mäng Throw Trucks With Your Mind tekitas kunagi palju müra. Isiku juhtimine toimub nagu esimese isiku tulistamismängus, kuid teiste mängijatega saab võidelda vaid vaimsete pingutuste abil. Selleks kuvatakse mängu ekraanil mängija keskendumise ja meditatsiooni parameetrid.

Kuid et visata vastase suunas karp, veoauto või mõni muu ese mängu keskkonnast, peate selle oma vaimse jõu abil õhku tõstma ja seejärel vastase suunas viskama. Teie suunas võib samuti 'lennata', seega võidab heitluses see, kes oskab tõhusamalt kasutada oma keskendumis- ja meditatsioonivõimet. Vaimse jõu kasutamine tõeliste vastaste vastu oli üsna kaasahaarav. Viimaste mängude seas võib nimetada Zombie Rush produkti MyndPlay.

Tootjad pakuvad ka rahulikumaid mänguvõimalusi. Näiteks huvitav ülevaade mitmest populaarset mängu rakendusest. Samuti tasub mainida mängu MyndPlay Sports Archery LiteSee on lihtne: tuleb lasta kolm noolt ja koguda maksimaalselt punkte. Iga sisu eest saate kuni 10 punkti. Kasutades videomaterjali, viib mäng teid oma keskkonda, pärast mida saab teie tegelane hakata sihtima märki. Mängija aknas ilmub kontsentratsioonitaseme indikaator. Mida kõrgem on kontsentratsioon, seda lähemale kümnele tabab nool. Teisel lasul tuleb tabamiseks siseneda meditatiivsetesse oludesse. Kolmandal lasul on vajalik taas kontsentratsioon. Nii demonstreerib mäng kergesti huvitavaid neuroliidesega seotud võimalusi.

Lisaks mängudele on olemas ka interaktiivsed neurofilmid. Kujutage ette: te istute diivanil, panete prillid pähe ja käivitate interaktiivse filmi skeiteritest. Teatud hetkel tekib olukord, kus skeiter on soojendatud ja kohe hüppama minemas. Just siis peate te ise skeiteriks saama, et keskenduda hüppele ja hoida oma kontsentratsiooni taset seni, kuni tegelane hüppe lõpetab. Piisava kontsentratsiooni korral (mis on võrreldav reaalse eluga ja tasemega, mis on tegelikult vajalik) teeb skeiter filmis hüppe edukalt ning tegevus jätkub järgmise interaktiivse valikuni. Kui kontsentratsioon oli kehv, siis skeiter kukub ja film järgib teist loosungit.

Sarnasel moel on juba üles võetud actionfilm Guy Ritchie stiilis, samuti terve hulk teisi filme. Tegelikult sõltub filmi lugu ja lõpp otsekohe teie pingutustest. Ja see näeb välja üsna huvitav.

Lihtne ja haruldane süžee arenguloogika

Tööprotsessis

Lisaks treening- ja meelelahutusprogrammidele on arendajad loonud hulga rakendusi, mis on mõeldud professionaalseks kasutamiseks. Näiteks võib tuua rakenduse MindRec, mis on loodud meditsiini, spordi, tavapsühholoogia ja psühholoogide jaoks, kes töötavad julgeolekuteenistuste esindajatega.

Kuidas see töötab? Inimene paneb pähe neuroprillid, psühholoog käivitab programmi ja alustab sessiooni. Sessiooni ajal jälgitakse ja salvestatakse arvutisse järgmine teave, nimelt: kontsentratsiooni tase, tähelepanelikkuse tase, meditatsiooni tase, toore EEG signaal, mitmesugustes visualiseerimise vormides korraga, vahemikus 0 kuni 70 Hz. Signaalid jagatakse sagedusvahemikeks, mis koosnevad põh Signaalist. Jagamine toimub 8 vahemikku: Delta, Theta, Madal Alpha, Kõrge Alpha, Madal Beta, Kõrge Beta, Madal Gamma, Kõrge Gamma. Vajadusel salvestatakse patsiendi tegevused psühholooge kaudu ka audio- ja videosalvestus.

Salvestatud materjali saab vaadata, näha kõike, mis kuvati reaalajas sessiooni jooksul. Kui psühholoog ei pannud kohe midagi tähele, saab ta sessiooni või koolituse kordusuuringul uurida aju lainete reaktsioonide muutusi, võrrelda neid audiovisuaalse teabega. See on väga väärtuslik tööriist mis tahes spetsialisti jaoks selles valdkonnas.

Teine võimalus on neuromarketing. Neuroprillid võimaldavad läbi viia turu-uuringuid, kuna näitavad inimese emotsionaalset reaktsiooni teatud turundusärritajatele. See on palju tõhusam, kuna küsitlustes ja ankeetides ei ole inimesed alati ausad oma vastustes. Neurouuring aitab näha tegelikku vastust, ausat ja erapooletut. Koondades fookusgrupi ja tehes testimist neuroprillide abil, võib saada tulemusi, mis vastavad maksimaalselt reaalsusele.

Koostöö väliste seadmetega

Veel üks huvitav suund neuroprillide kasutamisel on väliste seadmete kaugjuhtimine. Näiteks on laste seas väga populaarsed võidusõidumängud, mis võimaldavad võistlemist kahe, kolme ja nelja osaleja vahel. Siin on hästi tuntud näide sellistest mängudest:

Kas tahad ka millegi muuga katsetada? Palun, siin on teised arendused, mis on samuti populaarsust kogunud.

Puzzlebox Orbit Helikopter

Kauakontrolliga mänguhelikopter. Tavaline versioon võimaldab juhtida helikopteri lennukõrgust, kuid on palju lisandeid, mis muudavad selle mänguasja võimsaks aju treeningu simulaatoriks. Ülevaade oli Habr's.

Zen Lamp

Lamp kajastab teie psühhoemotsionaalset seisundit teatud värvi kiirguse kaudu. Ideaalne mediteerimisoskuste arendamiseks.

Force Trainer II

Väga naljakas vidin. Loob mängu keskkonna ja objektide holograafilise kujutise läbtransparentse piramiidi sees. Mängija kasutab aju signaale nende objektide juhtimiseks.

Necomimi

Mälu-kasside kõrvad on saanud ülemaailmseks hittideks. Seade on täielikult iseseisev ja ei vaja arvutiga ega nutitelefoniga ühendamist. Kasutaja paneb kõrvad pähe, lülitab need sisse ja saab näidata oma meeleolu (psühhoemotsionaalset seisundit) nende kõrvade liigutamise kaudu. Muide, sarnane toode, mis näeb välja nagu saba, ei saavutanud isegi oma kodumaal Jaapanis populaarsust. Kuhu sel juhul peaksite peaosa sisestama, võite ise mõelda.

Neurokõrvaklapid – meelelahutus või kasulik tööriist?

Artikli lugemise ajal võib tunduda, et neuroliidesed ja kõrvaklapid on mõeldud peamiselt inimese meelelahutuseks või tema enesehinnangu tõstmiseks. Kuid see ei ole sugugi nii. Neurokõrvaklapid koos sobiva tarkvaraga võivad aidata taastada jäsemeid tõsise vigastuse korral ja vähendada raskete vigastuste negatiivseid tagajärgi. Seega kasutavad teadlased aktiivselt neurotehnoloogiaid, et aidata inimesi.

Näiteks 2016. aastal lõid Ameerika teadlased John Hopkins'i ülikoolist neuroliidese, mis aitab juhtida biomehaanilise proteesi eraldi sõrmi. Aasta hiljem töötasid nende Austria kolleegid Graz'i ülikoolist välja süsteemi muusika kirjutamiseks mõttejõu abil. See on mõeldud muusikaannetega inimestele, kellel on piiratud võimalused.

California ülikooli spetsialistid kasutasid neuroliidest, neuromuskulaarset stimulatsiooni ja riputust et õpetada inimesi, kes oli paraplugud alates vööst allapoole. Brasiilia teadlased koos USA, Šveitsi ja Saksamaa kolleegidega suutsid osaliselt taastu seljaaju haiglate patsientidega, kasutades neuroliidest, virtuaalreaalsust ja eksoskelette. Arendamisel on ka tehnoloogiad, mis aitavad suhelda 'lukustatud inimese' sündroomiga patsientidega. See tehnoloogia aitab tuvastada selliseid haigusi, suhelda nendega ja taastada keha kontrolli.

Facebook on alustanud mitteinvasiivse neuroliidese arendamist, mis aitab kasutajatel teksti sisestada ilma klaviatuurita. Nissan on välja töötanud 'aju-masina' liidese, et lugeda mõtteid sõidu ajal, vähendades reaktsiooniaega. Ja Elon Musk soovib isegi ühendada aju arvutiga, et vältida maailma vallutamist kunstliku intelligentsi poolt.

Venemaa ettevõtted ei saa praegu uhkustada paljude saavutustega neurotehnoloogiate valdkonnas. Siiski on hiljuti 'Rostekh' tutvustanud eeltootmisprototüüpi seadmetest, mis aitavad vahetada teavet aju ja välist seadme vahel. Kiivri arendas välja I.S. Bruki nimelise elektrooniliste juhtimisseadmete instituut (INEUM). Eeldatakse, et neuroliides võimaldab juhtida elektroonilisi ja elektromehaanilisi seadmeid: proteese, sõidukeid.

Mida toob neuroliidese turg

Vastavalt Grand View Researchi prognoosi kohaselt, saavutab globaalse arvutite liidese turg 2022. aastaks 1,72 miljardit dollarit. Praegu on neuroliidese peamine rakendusvaldkond meditsiin, kuid aktiivselt arenevad ka meelelahutuslikud suunad ning sõjaline ja tööstuslik sfäär. Neurokõrvaklappidest, mis juhivad sõjaväeroboteid, ei ole enam lihtsalt kõrgeima tasemega inimeste magus unistus, vaid täiesti teostatav ülesanne.

Tänu sellele, et neurokõrvaklapid pakuvad avatud keskkonda, mida on võimalik kasutada oma tarkvara loomiseks, areneb ka eraneuroprogrammeering. Näiteks SDK ühe turuliidri, ettevõtte NeuroSky, arendajatele on täiesti tasuta. Ja tulemuseks on üha rohkem rakendusi, mis kasutavad selle platvormi võimalusi.

Tuleb märkida, et neurolinkide ja ajuimplantaatide laialdane rakendamine kohtab mitte ainult toetust, vaid ka kriitikat. Ühest küljest võivad neurolinkid parandada peavigastuste, paralüüsi, epilepsia või skisofreenia ravi. Teisest küljest võivad sellised tehnoloogiad süvendada sotsiaalset ebaõrdsust.

Väljendatakse muret, et tervete inimeste jaoks elektroodide rakendamiseks puudub praegu nii õiguslik kui ka eetiline alus. Lisaks võib neurolink muuta inimese aju objektiks, kuhu ihkavad tungida valitsused, reklaamijad, häkkerid, reptiloidid ja muud isikud, kelle üle ei rõõmustaks tavaline inimene. Üldiselt võivad neurolink ja peakomplektid muuta inimese omadusi, mõjutada tema psüühikat ja tegevust isiksusena, moonutada arusaamu inimestest kui füsioloogilistest olenditest.

Üldiselt on selge, et neurotehnoloogiad arenevad edasi. Kuid millal need tõeliselt kättesaadavaks ja veelgi tõhusamaks muutuvad, on võimatu ennustada.

Mis veel huvitavat blogis on Cloud4Y
→ „Mõne kümnendi pärast“ saab aju ühendatud Internetiga
→ Kunstlik intelligentsus igaühele
→ Valgus, kaamera… pilv: Kuidas pilved muudavad kinotööstust
→ Jalgpall pilvedes — mood või vajadus?
→ Biomeetria: kuidas on meil sellega võrreldes „nendega“

Allikas: habr.com