Täiuslikkusele ei ole piire: kuidas neuroliidesed aitavad inimkonda

Üle 100 aasta tagasi huvitusid teadlased aju võimalustest ja püüdsid mõista, kas sellele on võimalik kuidagi mõju avaldada. Aastal 1875 suutis inglise arst Richard Caton registreerida nõrga elektrivälja, mis oli märgata jäneste ja ahvide ajupinnal. Seejärel toimusid mitmed avastused ja uurimised, kuid alles 1950. aastal leiutas Yale'i ülikooli füsioloogia professor José Manuel Rodríguez Delgado seadme nimega "Stimiosiver", mida oli võimalik ajju implanteerida ja mis töötas raadiosignaalide abil.

Katsed viidi läbi ahvide ja kasside peal. Nimelt sundis teatud aju piirkonna stimuleerimine implanteeritud elektroodi kaudu kassi tõstma tagajala. Delgadot citeerides ei näidanud loom katsete käigus mingisuguseid ebamugavuse märke.

Ja 13 aastat hiljem viis teadlane läbi kuulsat katset — ta implanteeris stimiosiverid härja ajju ja juhtis seda kaasaskantava saatjaga.

Nii algas neuroliidese ja tehnoloogiate ajajärk, mis suudavad suurendada inimese bioloogilisi võimeid. Juba 1972. aastal tuli turule kohleaarimplantaat, mis muundas heli elektriliseks signaaliks, edastas selle ajju ja võimaldas tegelikult kuulda inimestel, kellel olid rasked kuulmislangused. 1973. aastal kasutati esmakordselt ametlikult mõistet 'ajuarvuti liides' — arvuti neuroliides. 1998. aastal implanteeris teadlane Philippe Kennedy esimese neuroliidese patsiendile — muusik Johnny Ray'le. Pärast insulti kaotas Johnny võime liikuda. Kuid implantatsiooni tõttu õnnestus tal õppida kursori liigutamist, vaid mõeldes käte liikumisele.

Teadlaste ideed närviümbriste loomise kohta on üle võtnud suured ärikorporatsioonid ja idufirmad. Facebook ja Elon Musk on juba teatanud oma kavatsusest arendada süsteem, mis võimaldab mõttejõul objektide juhtimist. Mõned panevad närviümbristele suuri lootusi – tehnoloogia võimaldab puuetega inimestel taastada kadunud funktsioone, parandada insultide või kraniocerebraalsete traumade tõttu kannatanute rehabilitatsiooni. Teised on nende arenduste suhtes skeptilised, arvates, et nende kasutamine võib kaasa tuua õiguslikke ja eetilisi probleeme.

Kuidas iganes, turul on piisavalt palju suuri tegijaid. Kui uskuda Vikipeediale, on mõned arendused juba tootmisest tagasi võetud, kuid teised on üsna populaarsed ja kergesti kättesaadavad.

Mis on närviümbrik ja kuidas see võib olla kasulik?

Aju laine tüübid

Neuroliides on süsteem teabe vahetamiseks inimese aju ja elektroonilise seadme vahel. See tehnoloogia võimaldab inimesel suhelda välismaailmaga, registreerides aju elektrilist aktiivsust — elektroentsefalogrammi (EEG) kaudu. Inimese soov midagi teha kajastub EEG muutustes, mida arvuti tõlgendab.
Neuroliidesed võivad olla ühesuunalised ja kahemõttelised. Esimesed kas võtavad signaale ajult või saadavad neid tagasi. Teised saavad saata ja vastu võtta signaale samaaegselt.
Aju signaalide mõõtmiseks on olemas mitmeid meetodeid. Need jagunevad kolme tüüpi.

• Mittekohustuslikud. Andurid asetatakse pähe, et mõõta aju poolt genereeritud elektrilisi potentsiaale (EEG) ja magnetvälja (MEG).
• Osaliselt kohustuslikud. Elektroodid paigaldatakse avatud ajupinnale.
• Kohustuslikud. Mikroelektroodid paigaldatakse otse ajukoorde, mõõtes ühe neuroni aktiivsust.

Nüriinterfääsi peamine omadus on see, et see võimaldab otse ajju ühenduda. Mida see praktikas anda võib? Nüriinterfäärid suudavad näiteks hõlbustada või radikaalselt muuta halvatud inimeste elu. Mõned inimesed ei saa kirjutada, liikuda ega rääkida. Kuid nende aju töötab hästi. Nüriinterfääsi abil on võimalik neil inimestel teatud toiminguid teha, lugedes niheteid elektroodide abil, mis on ühendatud ajuga.

Teise võimaluse nürinterfääsi kasutamiseks leiutasid Ameerika teadlased, kes arendasid välja küberproteesid, mis suudavad parandada inimese mälu 30%. Seade genereerib närviimpulsse, mis aitavad patsiendil uusi mälestusi luua, meeles pidada sugulaste nägusid. Oodatakse, et see arendus aitab võidelda vanaduse dementsuse, Alzheimeri haiguse ja teiste mäluprobleemidega.

Lisaks tervele kehale saab nürinterfääre kasutada ka isiklikuks arenguks, tööks ja meelelahutuseks, samuti suhtlemiseks ümbritsevate inimestega. Nii et, mida huvitavat võivad neurotehnoloogiad neis valdkondades pakkuda?

Enese arendamine

Neuroliideste ja erinevate rakenduste kõige populaarsem rakendusala on inimvõimete arendamine. Sellele on pühendatud mitmesugused koolitused, vaimsete võimete arendamise süsteemid, käitumise muutmise süsteemid, stressi ennetamise süsteemid, ADHD, psühhoemotsionaalsete seisundite töötlemise süsteemid ja nii edasi. Sellise tegevuse jaoks on isegi oma termin: 'ajufitness'.

Mis on idee olemus? Mitmete uurimiste tulemusena on kujunenud mõned tõestatud arusaamad selle kohta, kuidas aju aktiivsus vastab inimese teadlikkuse seisunditele. On välja töötatud algoritmid tähelepanelikkuse, kontsentreerumise ja meditatsiooni, vaimse lõõgastumise taseme määramiseks. Lisage sellele EEG ja elektromüograafia (EMG) lugemise võimalus, ning me saame arusaamise inimese hetkeseisundist.

Ja kui on vaja õppida spetsiifiliste psühhoemotsionaalsete seisundite kutsumist, treenib inimene end seadme abil, millele on ühendatud neuroliides. On olemas tohutu hulk EEG visualiseerimise ja psühhoemotsionaalsete seisundite programme, me ei hakka neid kõiki kirjeldama. Teadliku seisundi kutsumine inimesele toimub EEG biofeedback tehnoloogia abil.

Kuidas see praktikas välja näeb: vanemad soovivad parandada oma lapse õpitulemusi ja võidelda ADHD-ga (tähelepanupuudulikkuse ja hüperaktiivsuse sündroom). Selleks kasutatakse spetsiaalset programmi (näiteks NeuroPlus), valides sealt vajalikud treeningpresetid: tähelepanu, keskendumine, lõdvestamine, mediteerimine ja hüperkoncentratsiooni ennetamine. Valitakse keskendumise taseme treeningprogramm. Ja see käivitatakse.

Programm pakub lapsele harjutust, kus tuleb hoida Alfa ja Beeta laine näidikud kõrgemal teatud tasemest. Laineid ei tohi lasta langeda alla kindlaksmääratud taseme. Samal ajal esitatakse programmi aknas vanemate valitud video materjal, näiteks lemmikmultikas. Laps vaatab lihtsalt multikat, jälgib Alfa ja Beeta lainete taset ega tee muud. Edasi astub mängu BOSS. Lapse ülesanne on hoida Alfa ja Beeta tasandid treeningu vältel pidevalt.

Kui üks tase langeb alla nõutud näidu, katkestatakse multikas. Esimeste tundide jooksul püüab laps mõistlikult naasta vajalikku olekusse, et vaadata multikat. Kuid mõne aja pärast õpib aju iseseisvalt naasma sellesse olekusse, kui see langeda (eeldusel, et multikas on lapsele huvitav ja olek vaatamiseks on ajule "mugav"). Tulemusena areneb lapsel oskus tekitada endas vajalikku keskendumise seisundit ning võime hoida keskendumist teatud tasemel.

See välja hirmutav, kuid ärge kiirustage hirmu tundma ja sotsiaaltöötajaid kutsuma. On ka lihtsamaid lahendusi mängude põhjal. Näiteks, Mind The Ant NeuroSky poolt. Mängija ülesanne on sundida sipelgat edendama objekti enda pesa poole. Kuid et sipelgas saaks liikuda ilma peatumata, tuleb hoida teatud kontsentratsiooni tase kõrgemal kui kindel märk vastaval skaalal.

Kui keskendute protsessile, tõukab sipelgas eset. Kui kontsentratsiooni tase langeb, peatub sipelgas ja te kaotate aega, halvendades oma tulemust. Iga tasemega muutub mäng keerulisemaks, kuna nõutav kontsentratsiooni tase tõuseb. Samuti ilmnevad lisaks segavad faktorid.

Regulaarsed treeningud aitavad kasutajal arendada suutlikkust hoida kontsentratsiooni ja tähelepanu taset teostatavale ülesandele, sõltumata häirivatest välistest või sisemistest teguritest. Siin on kõik nagu spordis: spordikeha ei saa saavutada, käies paar korda spordikeskuses või süües ühte purki proteiini. Uuringud BOS EEG valdkonnas on näidanud, et selliste treeningute toime ilmneb ainult pärast 20 päeva regulaarset harjutamist, igaühe kestus 20 minutit.

Meelelahutus

Neurokõrvaklapid pakuvad ka võimalust meelelahutuseks. Kõik mängud ja lõbustusrakendused on samal ajal ka enesearendamise tööriistad. Mängides mänge neuroliidese kaudu, kasutate teadlikke teadvuse seisundeid oma tegelaste juhtimiseks. Sel moel õpite neid kontrollima.

Aastate jooksul tekitas mitme mängijaga mäng Throw Trucks With Your Mind palju kõmu. Mängija juhtimine toimub esimeses isikus tulistamise kaudu, kuid teiste mängijatega saadav võitluses osaleda ainult vaimsete jõupingutustega. Selleks kuvatakse mängu ekraanil mängija kontsentratsiooni ja mediteerimise parameetrid.

Et visata vastase suunas kasti, veokit või muud mängu keskkonnast objekti, peate tõstma selle õhku oma vaimse energia abil ja siis viskama selle vastase poole. Samuti võite ise "ära saada", seega võidab konfliktis see, kes kasutab kontsentratsiooni ja mediteerimise võimet tõhusamalt. Vaimees käivate vastastega oli mõte väga kaasahaarav. Viimaste mängude seas tasub mainida Zombie Rush MyndPlay'ilt.

Tootjad pakuvad ka rahulikumaid mänguvõimalusi. Näiteks on huvitav ülevaade mitmest populaarse mängu rakendusest. Samuti väärib mainimist mäng MyndPlay Sports Archery Lite. Mäng on lihtne: tuleb teha kolm nooleviset ja koguda maksimaalne punktisumma. Iga viske eest võite saada kuni 10 punkti. Videopildiga toob mäng teid oma maailma, pärast mida saate oma tegelasega sihtida sihtmärki. Mängija aknas ilmub kontsentratsiooni taseme indikaator. Mida kõrgem on kontsentratsioon, seda lähemale kümnele tabab nool. Teisel viskel on tabamiseks vaja sattuda meditatsiooniseisundisse. Kolmandal viskel on jälle vajalik kontsentratsioon. Nii demonstreerib mäng selgelt huvitavaid võimalusi neuroliideseid kasutades.

Lisaks mängudele on olemas ka interaktiivsed neurofilmid. Kujutage ette: te istute diivanil, panete peakomplekti pähe ja käivitate interaktiivse filmi rulluisutajatest. Mingil hetkel toimub hetk, mil rulluisutaja kiirus kasvab ja ta on kohe hüppamas. Sel hetkel peate ise rulluisutajaks saama, et keskenduda hüppele ja säilitada teadlikkuse kontsentratsioon, kuni tegelane on hüppe lõpetanud. Kui kontsentratsioon on piisav (võrreldav reaalses elus ja selle tasemega, mis tegelikult vajalik on), hüppab rulluisutaja filmis edukalt ning lugu liigub edasi järgmise interaktiivse valiku juurde. Kui kontsentratsioon oli kehva, kukub rulluisutaja ja film järgib teistsugust narratiivi.

Sarnasel viisil on juba filmitud põnevik Guy Ritchie stiilis, samuti terve rida teisi filme. Tegelikult sõltub filmi süžee ja lõpp otsekohe teie pingutustest. Ja see näeb välja väga huvitav.

Lihtne ja hargneva süžeeloogika

Rakendamine töös

Lisaks treening- ja meelelahutusprogrammidele on arendajad loonud palju rakendusi, mis on mõeldud professionaalseks kasutamiseks. Ühe näiteks võib tuua MindRec programmi, mis on loodud meditsiini-, spordi-, tavapsühholoogidele ja psühholoogidele, kes teevad koostööd õiguskaitseorganitega.

Kuidas seda kasutatakse? Inimene kannab neurokõrvaklappe, psühholoog käivitab programmi ja alustab seanssi. Seansi jooksul jälgitakse ja salvestatakse arvuti mällu järgmine teave, nimelt: kontsentratsiooni tase, tähelepanelikkus, meditatsiooni tase, toore EEG signaal, mitmesugustes visualiseerimisviisides korraga, ulatuses 0 kuni 70 Hz. Signaalid jagatakse sagedusvahemike kaupa, mis koosnevad peamise signaali spektrist. Jagamine toimub 8 vahemikku: Delta, Theta, Madal Alfa, Kõrge Alfa, Madal Beta, Kõrge Beta, Madal Gamma, Kõrge Gamma. Kui vajalik, tehakse patsiendi ja psühholoogi tegevustest heli- ja videosalvestus.

Salvestatud materjali saab vaadata uuesti, nähes kõike, mis sessiooni ajal reaalajas kuvatud oli. Kui psühholoog midagi kohe ei märganud, saab ta sessiooni või treeningu korduva uurimise käigus analüüsida aju lainete reaktsioonide muutusi ja seostada neid audiovisuaalse teabega. See on väga väärtuslik tööriist igasuguste spetsialistide jaoks selles valdkonnas.

Teine variant on neuromarketing. Neurokõrvaklapid võimaldavad läbi viia turu-uuringuid, kuna need näitavad inimese emotsionaalset reaktsiooni teatud turundusärritustele. See on palju tõhusam, kuna küsitluste ja ankeetide puhul pole inimesed alati oma vastustes ausad. Neurokatsed aitavad näha tõelist, ausat ja erapooletut vastust. Koondades fookusgrupi ja tehes testimise neurokõrvaklappide abil, saab tulemusi, mis vastavad maksimaalselt reaalsusele.

Koostöö väliste seadmetega

Veel üks huvitav suund neurokiivrite kasutamiseks on kaugjuhtimine välistest seadmetest. Laste seas on näiteks väga populaarsed võidusõidumängud, mis lubavad võistelda kahe, kolme või nelja osalejaga. Siin on tuntud näide sellistest mängudest:

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

Puzzlebox Orbit Helikopter

Mõttega juhitav mänguhelikopter. Tavaline versioon võimaldab juhtida helikopteri lennukõrgust, kuid olemas on palju lisandeid, mis muudavad selle mänguasja võimsaks ajuloenduriks. Ülevaade oli Habril.

Zen Lamp

Lamp peegeldab teie psühho-emotsionaalset seisundit teatud värviga kuma abil. Sobib hästi meditatsioonioskuste arendamiseks.

Force Trainer II

Väga naljakas seadeldis. Loob holograafilise kujutise mängu keskkonnast ja objektidest läbipaistvas püramiidis. Mängija juhib neid objekte, kasutades mõttekomandeid.

Necomimi

Mi-Mi-Mi kassipojad on saanud ülemaailmseks hitiks. Seade on täiesti iseseisev ega vaja arvuti või nutitelefoni ühendamist. Kasutaja paneb kõrvad pähe, lülitab need sisse ja saab võimaluse näidata oma meeleolu (psühho-emotsionaalset seisundit) nende kõrvade liikumise kaudu. Muide, sarnane toode, mis on kujundatud sabana, ei saanud isegi oma kodumaal Jaapanis populaarsust. Kuidas selles olukorras kõrvaklapid paigaldati, võite ise järeldada.

Neurokõrvaklapid — meelelahutus või kasulik tööriist?

Artikli lugemise ajal võib tunduda, et neuroliidese ja kõrvaklappe kasutatakse peamiselt inimese meelelahutuseks või tema enesehinnangu tõstmiseks. Kuid see ei ole tõsi. Neurokõrvaklapid koos vastava tarkvaraga võivad aidata isegi luua jäsemeid pärast rasket vigastust, vähendada raskete vigastuste negatiivseid tagajärgi. Seetõttu kasutavad teadlased aktiivselt neurotehnoloogiaid, et aidata inimesi.

Näiteks, 2016. aastal lõid Ameerika teadlased Johnsi Hopkinsi ülikoolist neuroliidese, mis aitab hallata üksikute sõrmede biomehaanilist proteesi. Aasta hiljem töötasid nende austria kolleegid Grazi ülikoolist välja süsteemi muusika kirjutamiseks mõttejõu abil. See on ette nähtud muusikaliselt andekatele inimestele, kellel on puudujäägid.

Kaliifornias asuva ülikooli spetsialistid õpetasid neuroliidese, neuromuskulaarse stimulatsiooni ja hoidmisprotseduuride abil inimest kõndima, kes oli halvatud altpoolt vööd. Brasiilia teadlased koos Ameerika, Šveitsi ja Saksamaa kolleegidega suutsid osaliselt taastada seljaaju haigetele neuroliidese, virtuaalreaalsuse ja eksoskeleti abil. Tööd käivad ka tehnoloogiate arendamise nimel patsiendiga, kellel on „lukustatud inimese“ sündroom. Tehnoloogia aitab tuvastada selliseid patsiente, suhelda nendega ning taastada kontroll keha üle.

Facebook on hakanud mittesissetungivat neuroliidest, mis aitab kasutajatel teksti sisestada ilma klaviatuurita. Ettevõte Nissan on välja töötanud "aju-masin" liidese, et lugeda mõtteid sõidu ajal, vähendades reaktsiooniaega. Elon Musk soovib aga ühendada aju arvutiga, et vältida maailma vallutamist tehisintellekti poolt.

Venemaa ettevõtted ei saa hetkel uhkustada suurte saavutustega neurotehnoloogiate vallas. Kuid hiljuti esitles "Rostekh" tootearenduse prototüüpi, mis aitab vahetada teavet aju ja välise seadme vahel. Kiivri arendas välja I. S. Bruki nimeline Elektrooniliste Juhtimisseadmete Instituut (INEUM). Eeldatakse, et neuroliides võimaldab juhtida elektroonilisi ja elektromehaanilisi seadmeid: proteese ja sõidukiid.

Mida oodata neuroliidese turult

Vastavalt Grand View Research prognoosi kohaselt, globa turu maht arvutite liideste osas 2022. aastaks ulatub 1,72 miljardi dollarini. Praegu on peamine kasutusvaldkond neuroliideste puhul meditsiin, kuid aktiivselt areneb ka meelelahutuse, samuti sõjaväe ja tööstuse valdkond. Neurokõrvaklapid, mida kasutatakse lahinguroboti juhtimiseks, ei ole enam lihtsalt kõrgelennuliste unistuste teema, vaid täiesti lahendatav ülesanne.

Tänu sellele, et neurokõrvaklapid pakuvad avatud keskkonda, mida saab kasutada oma tarkvara loomiseks, areneb ka isiklik neuroprogrammeerimine. Näiteks, SDK ühe turuliidri, ettevõtte NeuroSky, on arendajatele täiesti tasuta kättesaadav. Tulemuseks on järjest enam rakendusi, mis kasutavad selle platvormi võimalusi.

Oluline on märkida, et suurenev initsiatiiv neuroliideste ja ajupaneelide laialdase rakendamise osas seisab silmitsi mitte ainult toetuse, vaid ka kriitikaga. Ühest küljest võivad neuroliideste lahendused täiustada kolju- ja ajutraumasid, paralüüsi, epilepsiat või skisofreeniat. Teisest küljest võivad sellised tehnoloogiad süvendada sotsiaalset ebavõrdsust.

Üldiselt on muresid, et seadmete paigaldamiseks tervele inimesele puuduvad praegu nii õiguslikud kui eetilised alused. Lisaks võib neuroliides muuta inimese aju objektiks, kuhu tahavad tungida valitsused, reklaamijad, häkkerid, reptiloidi ja teised isikud, kellele normaalne inimene tõenäoliselt ei meeldi. Üldiselt võivad neuroliidesed ja peakomplektid muuta inimese omadusi, mõjutada tema psüühikat ja tegevust indiviidina, moonutada arusaamu inimestest kui füsioloogilistest olenditest.

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

Mida huvitavat on veel blogis Cloud4Y
→ «Mõne kümnendi pärast» ühendatakse aju Internetiga
→ Tehisintellekt igale inimesele
→ Valgus, kaamera… pilv: Kuidas pilved muudavad kinoindust
→ Jalgpall pilvedes – moes või vajalik?
→ Biomeetria: kuidas on olukord meil ja «nende» juures

Allikas: habr.com