Il y a plus de 100 ans, des scientifiques s'intéressaient aux capacités du cerveau et tentaient de comprendre s'il était possible d'agir sur lui. En 1875, le médecin anglais Richard Caton réussit à enregistrer un faible champ électrique à la surface du cerveau de lapins et de singes. Par la suite, de nombreuses découvertes et recherches ont eu lieu, mais ce n'est qu'en 1950 que le professeur de physiologie de l'université de Yale, José Manuel Rodríguez Delgado, inventa un appareil appelé « Stimulosiver », qui pouvait être implanté dans le cerveau et contrôlé par des signaux radio.
Les expériences se déroulaient sur des singes et des chats. Ainsi, la stimulation d'une zone spécifique du cerveau via un électrode implantée faisait lever la patte arrière d'un chat. Selon Delgado, l'animal ne montrait aucun signe d'inconfort pendant de tels expérimentations.
Treize ans plus tard, le scientifique a réalisé — il a implanté des stimulisivers dans le cerveau d'un taureau et l'a contrôlé à l'aide d'un émetteur portable.
C'est ainsi qu'a commencé l'ère des neurointerfaces et des technologies capables d'améliorer les capacités biologiques humaines. Déjà en 1972, un implant cochléaire est devenu disponible sur le marché, permettant de transformer le son en signal électrique, de l'envoyer au cerveau et de donner aux personnes ayant de graves troubles de l’audition la possibilité d'entendre. En 1973, le terme « interface cerveau-ordinateur » a été officiellement utilisé pour la première fois. En 1998, le scientifique Philippe Kennedy a implanté le premier neurointerface chez un patient - le musicien Johnny Ray. Après un AVC, Johnny avait perdu la capacité de bouger. Mais grâce à l'implantation, il a appris à déplacer le curseur simplement en imaginant le mouvement de ses mains.
Suites aux scientifiques, l'idée de créer une neurointerface a été reprise par de grandes entreprises et des startups. Facebook et Elon Musk ont déjà annoncé leur intention de développer un système qui aidera à contrôler des objets par la pensée. Certains placent des espoirs dans les neurointerfaces - ces technologies permettront aux personnes ayant des handicaps de retrouver des fonctions perdues, d'améliorer la réhabilitation des personnes ayant subi un AVC ou un traumatisme crânien. D'autres restent sceptiques quant à ces développements, considérant que leur utilisation comporte des problèmes juridiques et éthiques.
Quoi qu'il en soit, le marché compte un nombre suffisant d'acteurs majeurs. Si l'on en croit , certaines technologies ont déjà été retirées du marché, mais les autres sont assez populaires et accessibles.
Qu'est-ce qu'une interface neuronale et en quoi peut-elle être utile ?
Types d'ondes cérébrales
Une interface neuronale est un système permettant l'échange d'informations entre le cerveau humain et un appareil électronique. C'est une technologie qui permet à l'homme d'interagir avec le monde extérieur en enregistrant l'activité électrique du cerveau — l'électroencéphalogramme (EEG). Le désir d'agir d'une personne se manifeste par des changements dans l'EEG, qui sont ensuite interprétés par l'ordinateur.
Les interfaces neuronales peuvent être unidirectionnelles ou bidirectionnelles. Les premières reçoivent soit des signaux du cerveau, soit les lui envoient. Les secondes peuvent envoyer et recevoir des signaux simultanément.
Il existe plusieurs méthodes de mesure des signaux cérébraux. Elles se répartissent en trois types.
- Non invasives. Des capteurs sont placés sur la tête pour mesurer les potentiels électriques produits par le cerveau (EEG) et le champ magnétique (MEG).
- Semi-invasives. Des électrodes sont placées sur la surface exposée du cerveau.
- Invasives. Des microélectrodes sont insérées directement dans le cortex cérébral, mesurant l'activité d'un neurone.
La caractéristique clé d'une interface neuronale est qu'elle permet une connexion directe au cerveau. Que peut-on en attendre dans la pratique ? Les interfaces neuronales, par exemple, peuvent faciliter ou modifier radicalement la vie des personnes paralysées. Certaines d'entre elles ne peuvent ni écrire, ni bouger, ni parler. Mais leur cerveau fonctionne tout à fait normalement. L'interface neuronale permettra à ces personnes d'effectuer certaines actions en lisant leurs intentions grâce à des électrodes connectées à leur cerveau.
Une autre utilisation de l'interface neuronale a été imaginée par des scientifiques américains qui ont développé un cyber-prothèse capable d'améliorer la mémoire humaine de 30 %. Cet appareil génère des impulsions nerveuses qui aident le patient à former de nouveaux souvenirs, à se souvenir des visages de ses proches. On s'attend à ce que ce développement aide à lutter contre la démence liée à l'âge, la maladie d'Alzheimer et d'autres problèmes de mémoire.
En plus de la santé, les neurointerfaces peuvent être utilisées pour le développement personnel, le travail et les loisirs, ainsi que pour interagir avec les autres. Alors, que peuvent offrir de passionnant les neurotechnologies dans ces domaines ?
Auto-amélioration
Peut-être la zone d'application la plus populaire des neurointerfaces et des diverses applications est le développement des capacités humaines. Cela fait l'objet de divers entraînements, de systèmes de développement des capacités mentales, de systèmes de modification du comportement, de systèmes de prévention du stress, du TDAH, ainsi que de systèmes de gestion des états psycho-émotionnels, etc. Ce type d'activité a même son propre terme, « Brain fitness ».
Quelle est l'idée ? À la suite de nombreuses recherches, certaines idées prouvées ont été établies concernant la façon dont une certaine activité cérébrale correspond aux états de la conscience humaine. Des algorithmes ont vu le jour pour déterminer les niveaux d'attention, de concentration et de méditation, ainsi que de relaxation mentale. Ajoutez à cela la capacité de lire l'EEG et l'électromyographie (EMG), et nous avons une représentation de l'état d'une personne à un moment donné.
Et lorsque l'on doit apprendre à susciter un état psycho-émotionnel particulier, la personne s’entraîne à l'aide d'un dispositif auquel est connecté le neurointerface. Il existe une multitude de programmes de visualisation de l'EEG et des états psycho-émotionnels, nous ne les décrirons pas tous. L'entraînement pour susciter l'état de conscience souhaité se fait grâce à la technologie du biofeedback EEG (feedback biologique basé sur l'électroencéphalographie).
Comment cela se traduit-il en pratique : les parents souhaitent améliorer les performances scolaires de leur enfant et surmonter le TDAH (syndrome du déficit de l'attention avec hyperactivité). Pour cela, ils utilisent un programme spécial (par exemple, celui de ), choisissant des paramètres pour entraîner les états souhaités : attention, concentration, relaxation, méditation, prévention de l'hyper-concentration. Ils choisissent le programme d'entraînement pour le niveau de concentration. Et ils le lancent.
Le programme propose à l'enfant un entraînement où il doit maintenir les niveaux des ondes Alpha et Bêta au-dessus d'un certain seuil. Les ondes ne doivent pas descendre en dessous d'un niveau déterminé. En même temps, dans la fenêtre du programme, un matériel vidéo sélectionné par les parents est diffusé. Par exemple, un dessin animé préféré. L'enfant regarde simplement le dessin animé, suit les niveaux des ondes Alpha et Bêta et ne fait rien d'autre. Ensuite, entre en jeu le B.O.S. La tâche de l'enfant est de maintenir les niveaux Alpha et Bêta tout au long de l'entraînement.
Si l'un des niveaux tombe en dessous de l'indicateur requis, le dessin animé est interrompu. Lors des premières séances, l'enfant tentera de revenir de manière consciente à l'état souhaité afin de regarder le dessin animé. Mais après un certain temps, le cerveau apprendra à revenir de lui-même à cet état lorsqu'il en sort (à condition que le dessin animé intéresse l'enfant et que l'état pour le visionnage soit « confortable » pour le cerveau). En conséquence, l'enfant développe la capacité à invoquer l'état de concentration requis, ainsi que la capacité à maintenir cette concentration à un certain niveau.
Cela peut sembler un peu effrayant, mais ne vous précipitez pas pour vous inquiéter et appeler les services sociaux. Il existe également des solutions plus simples basées sur des jeux. Par exemple, de NeuroSky. La tâche du joueur est de faire pousser une fourmi un objet vers son fourmilière. Mais pour que la fourmi se déplace sans s'arrêter, il faut maintenir un certain niveau de concentration au-dessus d'un seuil défini sur l'échelle correspondante.
Lorsque vous vous concentrez sur le processus, la fourmi pousse l'objet. Dès que le niveau de concentration baisse, la fourmi s'arrête, et vous perdez du temps, ce qui détériore votre résultat. À chaque niveau, le jeu devient plus difficile, car le niveau de concentration requis augmente. De plus, des facteurs distracteurs supplémentaires apparaissent.
Grâce à des entraînements réguliers, l'utilisateur développe la capacité de maintenir un niveau de concentration et d'attention sur la tâche effectuée, indépendamment des distractions externes ou internes. C'est comme dans le sport, il est impossible d'obtenir un corps d'athlète en allant quelques fois à la salle de fitness ou en consommant une boîte de protéines. Des recherches dans le domaine de la BCI EEG ont montré que les résultats de ce type d'entraînement ne se manifestent qu'après 20 jours de séances régulières d'une durée de 20 minutes chacune.
Loisirs
Les casques neuro donnent également la possibilité de s'amuser. Mais tous les jeux et applications récréatives servent aussi d'outils de développement personnel. En jouant via une interface neurale, vous utilisez des états de conscience lucide pour contrôler les personnages. Ainsi, vous apprenez à les maîtriser.
Le jeu multi-joueurs Throw Trucks With Your Mind a suscité beaucoup de bruit à l'époque. Le contrôle du personnage se fait selon le schéma standard des tireurs à la première personne, mais le combat contre d'autres joueurs se fait uniquement par des efforts mentaux. Pour cela, les paramètres de concentration et de méditation du joueur sont affichés à l'écran.
Pour lancer une caisse, un camion ou tout autre objet de l'environnement de jeu sur un adversaire, vous devez d'abord lever l'objet dans les airs avec votre force mentale, puis le lancer sur l'adversaire. Vous pouvez également recevoir des coups, donc dans une bataille, celui qui utilise le mieux sa capacité de concentration et de méditation l'emporte. Combattre par la force de l'esprit contre des adversaires réels était assez captivant. Parmi les jeux les plus récents, on peut mentionner de MyndPlay.
Les développeurs proposent également des jeux plus calmes. Voici, par exemple, de plusieurs applications de jeu populaires. Il convient également de mentionner le jeu MyndPlay . C'est simple : vous devez tirer trois flèches à l'arc et obtenir le maximum de points. Pour chaque tir, vous pouvez gagner jusqu'à 10 points. À l'aide de séquences vidéo, le jeu vous plonge dans son environnement, après quoi votre personnage peut commencer à viser la cible. Un indicateur de niveau de concentration apparaît dans la fenêtre du lecteur. Plus la concentration est élevée, plus la flèche se rapproche du maximum. Pour le deuxième tir, il est nécessaire d'entrer dans un état de méditation. Pour le troisième tir, la concentration sera à nouveau requise. Ainsi, le jeu démontre de manière visuelle les intéressantes possibilités des neurointerfaces.
En plus des jeux, il existe des neurofilms interactifs. Imaginez : vous êtes assis sur le canapé, vous mettez un casque et lancez un film interactif sur des skateurs. À un certain moment, le skateur s'accélère et s'apprête à sauter. À ce moment-là, vous devez devenir le skateur vous-même, afin de vous concentrer sur le saut et de maintenir un niveau de concentration de conscience jusqu'à ce que le personnage termine son saut. Avec une concentration suffisante (comparable à la vie réelle et au niveau qui sera nécessaire dans vraiment), le skateur dans le film réussira son saut et l'intrigue continuera jusqu'à la prochaine bifurcation interactive. Si la concentration était moyenne, le skateur tombera et le film suivra une autre ligne narrative.
De la même manière, un dans le style de Guy Ritchie a déjà été tourné, ainsi qu'une série d'autres films. En fait, l'intrigue et la fin du film dépendent directement de vos efforts. Et cela semble assez intéressant.
Une logique simple et ramifiée de développement de l'intrigue
L'utilisation dans le travail
En plus des programmes d'entraînement et de divertissement, les développeurs ont créé de nombreuses applications destinées à un usage professionnel. Par exemple, le programme MindRec, qui a été conçu pour des médecins, des sportifs, des psychologues ordinaires et des psychologues travaillant avec des membres des forces de l'ordre.
Comment cela fonctionne-t-il ? Une personne porte un neuro-casque, le psychologue lance le programme et commence la session. Pendant la session, un suivi et un enregistrement des informations suivantes sont réalisés, à savoir : le niveau de concentration, d'attention, de méditation, le signal EEG brut, dans plusieurs types de visualisation simultanément, dans la plage de 0 à 70 Hz. Les signaux sont répartis par bandes de fréquence constituant le spectre du signal principal. La répartition est effectuée en 8 bandes : Delta, Theta, Alpha basse, Alpha haute, Beta basse, Beta haute, Gamma basse, Gamma haute. Si nécessaire, un enregistrement audio et vidéo des actions du patient et du psychologue est effectué.
Le matériel enregistré peut être revu, montrant tout ce qui était affiché en temps réel pendant la session. Si le psychologue n'a pas remarqué quelque chose immédiatement, il peut réétudier la session ou l'entraînement pour étudier les changements des réactions ondulatoires du cerveau, les comparer avec les informations audiovisuelles. C'est un outil très précieux pour tout spécialiste dans ce domaine.
Une autre option est le neuromarketing. Le neuro-casque permet de mener des études de marché, car il montre la réponse émotionnelle d'une personne à certains stimuli marketing. C'est beaucoup plus efficace, car lors des sondages et des questionnaires, les gens ne sont pas toujours honnêtes dans leurs réponses. La neuro-recherche aidera à voir la véritable réponse, honnête et impartiale. En rassemblant un groupe cible et en menant des tests à l'aide du neuro-casque, on peut obtenir des résultats qui correspondent au maximum à la réalité.
Interaction avec des dispositifs externes
Une autre direction intéressante du travail avec des neuro-casques est le contrôle à distance des dispositifs externes. Les jeux de course, qui permettent des compétitions entre deux, trois ou quatre participants, sont très populaires parmi les enfants. Voici un exemple bien connu de tels jeux :
Vous voulez essayer encore quelque chose ? Voici d'autres développements qui sont également devenus populaires.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Hélicoptère jouet contrôlé par la pensée. La version standard permet de gérer l'altitude de vol de l'hélicoptère, mais il existe de nombreux accessoires qui transforment ce jouet en un puissant entraîneur pour le brain fitness. Revue .
Lampe Zen
La lampe reflète votre état psycho-émotionnel sous la forme d'une lueur d'une couleur spécifique. Idéale pour développer des compétences de méditation.
Force Trainer II
Un gadget absolument amusant. Crée une image holographique de l'environnement de jeu et des objets à l'intérieur d'une pyramide transparente. Le joueur utilise des commandes cérébrales pour contrôler ces objets.
Necomimi
Des oreilles de chat mignonnes sont devenues un succès mondial. L'appareil est entièrement autonome et ne nécessite pas de connexion à un ordinateur ou à un smartphone. L'utilisateur porte les oreilles, les allume et peut démontrer son humeur (état psycho-émotionnel) par le mouvement de ces oreilles. En passant, un produit similaire, , n'a pas eu de succès même dans son pays d'origine, au Japon. À cet égard, où le casque était inséré, vous pouvez le deviner vous-même.
Casque neuro — divertissement ou outil utile ?
Lors de la lecture de l'article, il peut sembler que les neurointerfaces et les casques sont principalement destinés à divertir ou à flatter l'ego. Cependant, ce n'est absolument pas le cas. Le casque neuro, associé à un logiciel approprié, peut aider à développer un membre après une grave blessure, à réduire les conséquences négatives de blessures graves. C'est pourquoi les scientifiques utilisent activement les neurotechnologies pour aider les gens.
Par exemple, en 2016, des chercheurs américains de l'Université Johns Hopkins ont créé une neurointerface qui aide à contrôler des doigts individuels d'une prothèse biomécanique. Un an plus tard, leurs collègues autrichiens de l'Université de Graz ont développé un système pour écrire de la musique par la pensée. Il est destiné à des personnes dotées de talents musicaux ayant des limitations.
Des spécialistes de l'Université de Californie ont, à l'aide de neurointerfaces, de stimulation neuromusculaire et de suspension, , paralysée sous la taille. Des chercheurs brésiliens, ainsi que des collègues des États-Unis, de Suisse et d'Allemagne, ont pu partiellement chez les patients grâce à l'interface neurale, la réalité virtuelle et l'exosquelette. Des développements sont également en cours pour interagir avec les patients atteints du syndrome de la « personne enfermée ». La technologie aidera à identifier ces patients, à communiquer avec eux et à rétablir le contrôle sur leur corps.
Facebook a commencé à travailler sur une interface neurale non invasive qui aidera les utilisateurs à taper du texte sans clavier. La société Nissan a développé une interface « cerveau-machine » pour lire les pensées pendant la conduite afin de réduire le temps de réaction. Elon Musk veut même connecter le cerveau à un ordinateur pour éviter la domination du monde par l'intelligence artificielle.
Les entreprises russes ne peuvent pour l'instant pas se vanter d'un grand nombre de réalisations dans le domaine des neurotechnologies. Cependant, récemment, « Rostec » a présenté un prototype pré-séries d'un appareil qui aidera à échanger des informations entre le cerveau et un appareil externe. Le casque a été développé par l'Institut des machines de commande électroniques (INEUM) nommé d'après I.S. Bruk. On estime que l'interface neurale permettra de contrôler des dispositifs électroniques et électromécaniques : prothèses, véhicules.
Que nous réserve le marché des interfaces neurales
Selon , le volume du marché mondial des interfaces informatiques atteindra 1,72 milliard de dollars d'ici 2022. Actuellement, le principal domaine d'application des interfaces neurales est la médecine, mais les secteurs de loisirs, militaire et industriel se développent également activement. Un casque neuro-contrôlé pour gérer un robot de combat n'est plus de simples fantasmes de personnes très intelligentes en uniforme, mais une tâche tout à fait réalisable.
Grâce au fait que les casques neuraux offrent un environnement ouvert qui peut être utilisé pour créer son propre logiciel, la programmation neuronale privée est en plein essor. Par exemple, l'un des leaders du marché, la société NeuroSky, est disponible gratuitement pour les développeurs. En conséquence, de plus en plus d'applications utilisant les capacités de cette plateforme voient le jour.
Il est à noter que l'initiative d'implémentation généralisée des neurointerfaces et des puces pour le cerveau fait face à la fois à du soutien et à des critiques. D'une part, les neurointerfaces peuvent améliorer le traitement des traumatismes crâniens, de la paralysie, de l'épilepsie ou de la schizophrénie. D'autre part, ces technologies pourraient aggraver l'inégalité sociale.
Des préoccupations sont exprimées quant au fait qu'il n'existe actuellement aucune base juridique ou éthique pour implanter des électrodes chez une personne en bonne santé. De plus, la neurointerface pourrait transformer le cerveau humain en un objet que des gouvernements, des annonceurs, des hackers, des reptiliens et d'autres entités pourraient tenter d'explorer, ce qui ne réjouirait probablement pas une personne normale. En général, la neurointerface et les casques pourraient modifier les caractéristiques humaines, influencer la psychologie et le comportement des individus, déformer la perception des gens en tant qu'êtres physiologiques.
Dans l'ensemble, il est clair que les neurotechnologies continueront de se développer. Mais il est impossible de prédire quand elles deviendront véritablement accessibles et encore plus efficaces.
Quoi d'autre d'intéressant dans le blog
→
→
→
→
→
Source : habr.com
