Több mint 100 évvel ezelőtt a tudósokat érdekelte az agy lehetőségei, és próbálták megérteni, hogy lehet-e valahogyan hatni rá. 1875-ben Richard Caton angol orvosnak sikerült regisztrálnia egy gyenge elektromos mezőt a nyulak és majmok agyának felszínén. Ezt követően számos felfedezés és kutatás történt, de csak 1950-ben José Manuel Rodríguez Delgado, a Yale Egyetem élettani professzora, feltalálta a
A kísérletek majmok és macskákon folytak. Így például egy bizonyos agyterület stimulálása az implantált elektródán keresztül arra késztette a macskát, hogy emelje fel a hátsó lábát. Delgado szerint az állat nem mutatott semmilyen kényelmetlenség jeleit az ilyen kísérletek során.
Tizenhárom évvel később a tudós végrehajtotta — stimosivereket ültetett be egy bika agyába, és egy hordozható adóval irányította azt.
Ezzel kezdődött a neurointerfészek és az emberi biológiai képességeket növelő technológiák kora. Már 1972-ben piacra került egy olyan cochleáris implantátum, amely a hangot elektromos jellé alakította, és továbbította azt az agynak, gyakorlatilag lehetővé téve a halláskárosultak számára, hogy halljanak. 1973-ban hivatalosan először használták a 'brain-computer interface' kifejezést— számítógépes neurointerfész. 1998-ban Philippe Kennedy implantálta az első neurointerfészt egy betegbe - Johnny Ray, zenész. Stroke után Johnny elveszítette a mozgás képességét. De a beültetésnek köszönhetően megtanulta mozgatni az egérkurzort, csupán a keze mozgásának képzelésével.
A tudósokat követően a neurointerfész létrehozásának ötletét nagy üzleti vállalatok és startupok is felkapják. A Facebook és Elon Musk már bejelentették, hogy kifejlesztenek egy rendszert, amely lehetővé teszi az objektumok irányítását a gondolat erejével. Egyesek reményt fektetnek a neurointerfészekbe - a technológiák lehetővé teszik a mozgáskorlátozott emberek számára, hogy helyreállítsák elveszett funkcióikat, javítsák a stroke-ot vagy agysérülést szenvedett emberek rehabilitációját. Mások szkeptikusan állnak az ilyen fejlesztésekhez, mondván, hogy használatuk jogi és etikai problémákat vonhat maga után.
Bárhogyan is, a piacon elegendő nagy szereplő van. Ha hihetünk , egyes fejlesztéseket már leállítottak, de a többiek meglehetősen népszerűek és elérhetők.
Mi az a neurointerface és miben lehet hasznos?
Agyhullámok típei
A neurointerface egy rendszer, amely lehetővé teszi az információcserét az emberi agy és egy elektronikus eszköz között. Ez egy olyan technológia, amely lehetővé teszi az emberek számára, hogy a külső világot az agy elektromos aktivitásának regisztrálásával – EEG-vel (elektroencefalográfia) – kölcsönhatásba lépjenek. Az ember vágyának megvalósítása megjelenik az EEG változásaiban, amit a számítógép dekódol.
A neurointerface-ek lehetnek egyirányúak és kétirányúak. Az előbbiek vagy jeleket fogadnak az agytól, vagy küldenek neki. Az utóbbiak egyidejűleg képesek jeleket küldeni és fogadni.
Többféle módszer létezik az agyi jelek mérésére. Három típusra oszthatók.
- Non-invazív. A szenzorokat a fejre helyezik, hogy mérjék az agy által létrehozott elektromos potenciálokat (EEG) és a mágneses mezőt (MEG).
- Félinvazív. Az elektródákat az agy nyitott felszínére helyezik.
- Invazív. Mikroelektródák kerülnek közvetlenül az agykéregbe, mérve egyetlen neuron aktivitását.
A neurointerface kulcsfontosságú jellemzője, hogy lehetővé teszi a közvetlen csatlakozást az agyhoz. Mi haszna van ennek a gyakorlatban? A neurointerface-ek például képesek megkönnyíteni vagy radikálisan megváltoztatni a mozgásképtelen emberek életét. Vannak, akik nem tudnak írni, mozogni vagy beszélni, de az agyuk teljesen funkcionális. A neurointerface lehetővé teszi, hogy ezek az emberek bizonyos tevékenységeket végezzenek, dekódolva szándékaikat az agyhoz csatlakoztatott elektródák segítségével.
Egy másik felhasználási lehetőséget amerikai tudósok dolgoztak ki, akik egy kiber-protézist fejlesztettek, amely 30%-kal javíthatja az emberi memóriát. Az eszköz idegi impulzusokat generál, amelyek segítik a beteget új emlékek kialakításában, és emlékezni a rokonok arcára. Várakozások szerint a fejlesztés segíthet a demencia, az Alzheimer-kór és más memóriazavarok leküzdésében.
Az egészségen kívül a neurointerface-eket az emberi fejlődés, munka és szórakozás céljaira, valamint a környezettel való interakcióra is fel lehet használni. Tehát mit kínálhatnak az neurotechnológiák ezen a területen?
Önfejlesztés
Valószínűleg a neurointerface-ek és a különféle alkalmazások legnépszerűbb felhasználási területe az emberi képességek fejlesztése. Ennek keretében számos tréning, mentális képességek fejlesztésére szolgáló rendszerek, viselkedésmódosító rendszerek, stresszmegelőző, ADHD-kezelő rendszerek, valamint pszicho-érzelmi állapotokkal foglalkozó rendszerek találhatók. Ezen tevékenységeknek saját kifejezésük is van, a „brain fitness”.
Mi az ötlet lényege? Számos kutatás eredményeként bizonyított megértés alakult ki arról, hogy az agy egyes aktivitásai hogyan felelnek meg az emberi tudatállapotoknak. Megjelentek algoritmusok a figyelem, koncentráció és meditáció, valamint a mentális relaxáció szintjének meghatározására. Ehhez hozzáadva az EEG és az elektromyográfia (EMG) olvasásának lehetőségét, kapunk egy képet az ember aktuális állapotáról.
Amikor konkrét pszicho-érzelmi állapotot kívánunk előidézni, az ember azzal a készülékkel edzi magát, amelyhez neurointerface csatlakozik. Számos EEG és pszicho-érzelmi állapotok vizualizálására szolgáló program létezik, melyeket nem fogunk mind részletezni. A kívánt tudatállapot előidézésének gyakorlását EEG-biomonitorozásos technológiával (biofeedback az elektroencefalográfián alapulva) végzik.
Hogyan néz ki mindez a gyakorlatban: a szülők javítani szeretnék gyermekük teljesítményét és legyőzni az ADHD-t (figyelemhiányos hiperaktivitás zavar). Ehhez egy speciális programot használnak (például a ), amelyben az adott állapotok edzéséhez szükséges beállításokat választják ki: figyelem, koncentráció, relaxáció, meditáció, a hiperfókusz megelőzése. Választják a koncentráció szintjének tréningprogramját, majd elindítják azt.
A program that offers the child a training session where they need to keep the Alpha and Beta wave indicators above a certain level. The waves should not drop below a specified threshold. Simultaneously, a video selected by the parents plays in the program window. For example, their favorite cartoon. The child simply watches the cartoon, monitors the Alpha and Beta wave levels, and does nothing else. Next, the BOSS comes into play. The child's task is to maintain the Alpha and Beta levels throughout the training session.
If one of the levels falls below the required indicator, the cartoon stops. In the early sessions, the child will try to consciously return to the necessary state to continue watching the cartoon. However, after some time, the brain will learn to return to this state on its own if the cartoon is interesting and the state for viewing is 'comfortable' for the brain. As a result, the child develops the ability to induce the desired state of concentration and maintain it at a certain level.
It seems a bit scary, but don't rush to panic and call child protective services. There are simpler solutions based on games. For example, from NeuroSky. The player's task is to make the ant push an object towards their ant nest. However, to keep the ant moving without stopping, one must maintain a certain level of concentration above a defined mark on the corresponding scale.
When you concentrate on the process, the ant pushes the object. As soon as the concentration level drops, the ant stops, and you lose time, negatively affecting your result. Each level of the game becomes more challenging as the required level of concentration increases. Additionally, more distracting factors appear.
A rendszeres edzések során a felhasználó képes arra, hogy fenntartja a figyelem és koncentráció szintjét a végzett feladaton, függetlenül a zavaró külső vagy belső tényezőktől. Ezt hasonlóan kell kezelni, mint a sportot; lehetetlen sportos testet szerezni, ha csak pár alkalommal járunk az edzőterembe vagy eszünk meg egy doboz proteint. Az EEG biofeedback területén végzett kutatások kimutatták, hogy az ilyen tréningek eredménye csak 20 nap rendszeres, 20 perces gyakorlás után jelenik meg.
Szórakozási lehetőségek
A neurofülhallgatók szórakozásra is lehetőséget adnak. Azonban minden játék és szórakoztató alkalmazás egyben a személyes fejlődés eszköze is. Ha játékokat játszik neurointerface révén, tudatos állapotait használja a karakterek irányítására. Ezzel így tanulja meg őket kontrollálni.
A többjátékos játék, a Throw Trucks With Your Mind, nagy feltűnést keltett. A karakter irányítása a klasszikus első személyű lövöldözős játéksémát követi, de a többi játékossal való küzdelem csak mentális erőfeszítés révén lehetséges. Ehhez a játék képernyőjén megjelennek a figyelem és meditáció paraméterei.
Ahhoz, hogy ellenfelednek egy dobozt, teherautót vagy bármilyen más tárgyat a játékkörnyezetből hajítasz, először emeld fel a levegőbe a mentális erőddel, majd dobd azt az ellenfeledre. Neked is lehet „visszajelzés”, így a küzdelemben az nyer, aki hatékonyabban használja a koncentráció és meditáció képességét. Nagyon izgalmas volt a valódi ellenfelekkel folytatott mentális harc. Az újabb játékok közül említhetjük a a MyndPlay-tól.
A gyártók nyugodtabb játékváltozataikat is kínálják. Íme, például egy több népszerű játékalkalmazásról. Érdemes említeni a MyndPlay játékot is, Egyszerű: három nyilat kell kilőni íjból, és a lehető legtöbb pontot kell összegyűjteni. Minden lövéssel akár 10 pontot is szerezhetsz. A videó anyagon keresztül a játék elmerít a környezetében, majd a karakterednek célozni kezdhetsz a célpontra. A lejátszó ablakban megjelenik a koncentrációs szint jelzője. Minél magasabb a koncentráció, annál közelebb kerül a nyíl a tízeshez. A második lövéshez meditációs állapotba kell kerülni. A harmadik lövéshez ismét koncentrációra van szükség. Így a játék szemléletesen bemutatja az érintő interfészek érdekes lehetőségeit.
A játékokon kívül léteznek interaktív neurofilmek is. Képzeld el: leülsz a kanapéra, felveszed a fejhallgatót, és elindítasz egy interaktív filmet a gördeszkásokról. Egy ponton elérkezik az a pillanat, amikor a gördeszkás felgyorsul, és mindjárt ugrania kell. Ekkor neked is gördeszkássá kell válnod, hogy koncentrálj az ugrásra, és tartsd fenn a tudat koncentrációs szintjét, amíg a karakter befejezi az ugrást. Ha elegendő a koncentráció (ami arányos a valósággal és azzal a szinttel, amire valóban szüksége lesz), a gördeszkás sikeresen végrehajtja az ugrást, és a cselekmény folytatódik a következő interaktív szakaszig. Ha a koncentráció nem volt megfelelő, a gördeszkás elesik, és a film másik cselekményvonalra megy tovább.
Hasonló módon már forgatták valamint számos egyéb filmet. Valójában a film cselekménye és vége közvetlenül a te erőfeszítéseidtől függ. Ez pedig meglehetősen érdekesnek tűnik.
Egyszerű és ágazati logika jellemzi a cselekmény fejlődését.
A munka során alkalmazott
Képzési és szórakoztató programok mellett a fejlesztők számos olyan alkalmazást hoztak létre, amelyek professzionális használatra készült. Példaként említhetjük a MindRec programot, amelyet orvosi, sport, általános pszichológusok és a rendvédelmi szerveknél dolgozó pszichológusok számára készítettek.
Hogyan használják? Az ember felveszi a neurofejhallgatót, a pszichológus elindít egy programot, majd elkezdődik a szekció. A szekció során folyamatosan figyelik és rögzítik a következő információkat a számítógép memóriájába, nevezetesen: a koncentráció, figyelem, meditáció szintje, a nyers EEG jel, különböző típusú vizualizációkban egyszerre, 0 és 70 Hz között. A jelek frekvenciasávokra bontva alkotják az alap jel spektrumát. A felosztás 8 sávra történik: Delta, Theta, Alacsony Alfa, Magas Alfa, Alacsony Bétta, Magas Bétta, Alacsony Gamma, Magas Gamma. Szükség esetén a pszichológus audio- és videofelvételt is készít a beteg cselekedeteiről.
A rögzített anyag visszanézhető, látható minden, ami a szekció során valós időben megjelent. Ha a pszichológus valamit nem vett észre azonnal, akkor a szekció vagy az edzés ismételt áttekintése során megvizsgálhatja az agyi hullámreakciók változásait, és ezeket összehasonlíthatja az audiovizuális információkkal. Ez egy rendkívül értékes eszköz minden szakember számára ezen a területen.
Egy másik lehetőség a neuromarketing. A neurofejhallgató segítségével marketingkutatásokat lehet végezni, mivel a human emotional response-t mutatja meg olyan marketing ingerekkel szemben. Ez sokkal hatékonyabb, mivel a felmérések és kérdőívek során az emberek nem mindig őszinték a válaszaikban. A neurokutatás segít valódi, őszinte és pártatlan választ kapni. Ha egy fókuszcsoportot összegyűjtünk, és a neurofejhallgató segítségével tesztelünk, olyan eredményeket kaphatunk, amelyek maximálisan megfelelnek a valóságnak.
Kölcsönhatás külső eszközökkel
Egy másik érdekes irány a neurofejhallgatókkal való távvezérlés. Különösen népszerűek a gyerekek körében, például az autóversenyző játékok, amelyek lehetővé teszik a versenyzés két, három vagy négy résztvevő között. Itt egy jól ismert példa az ilyen játékokra:
Szeretnél még valami mással játszani? Itt vannak más fejlesztések, amelyek szintén népszerűvé váltak.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Képzeletbeli helikopter, amelyet a gondolat ereje irányít. A standard verzió lehetővé teszi a helikopter magasságának szabályozását, de számos kiegészítő található, amelyek ezt a játékot hatékony agyfitnesz edzővé alakítják. Áttekintés .
Zen Lámpa
A lámpa a pszichoérzelmi állapotodat egy bizonyos színű fény formájában tükrözi. Tökéletes a meditációs készségek fejlesztésére.
Force Trainer II
Rendkívül szórakoztató dolog. Holografikus képet hoz létre a játék környezetéről és az abban található objektumokról egy átlátszó piramis belsejében. A játékos pedig a gondolati parancsok segítségével irányítja ezeket az objektumokat.
Necomimi
A cuki macskafülek világszerte slágerré váltak. Az eszköz teljesen önálló, és nem igényel számítógép vagy okostelefon csatlakoztatását. A felhasználó felteszi a füleket, bekapcsolja őket, és lehetősége van tükrözni a hangulatát (pszichoérzelmi állapotát) azzal, hogy mozgásba hozza a füleket. Érdekesség, hogy egy hasonló termék, , még Japánban sem vált népszerűvé. Hová helyezték a fejhallgatót, azt gondolatban összeállíthatjátok.
Neurofejhallgató - szórakozás vagy hasznos eszköz?
A cikk olvasása közben úgy tűnhet, hogy a neurointerfészek és fejhallgatók főleg szórakoztatásra valók, vagy hogy az emberi önértékelést igyekeznek növelni. Azonban ez egyáltalán nem így van. A neurofejhallgató a megfelelő szoftverrel együtt képes segíteni egy végtag fejlesztésében súlyos sérülés után, illetve csökkenteni a súlyos sérülések negatív következményeit. Ezért a tudósok aktívan használják a neurotechnológiát, hogy segítsenek az embereken.
Például 2016-ban amerikai tudósok a Johns Hopkins Egyetemről létrehoztak egy neurointerfészt, amely lehetővé teszi az egyes ujjak irányítását biomechanikai protézisekkel. Egy évvel később osztrák kollégáik a Grazi Egyetemről egy olyan rendszert fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi a zene írását a gondolat erejével. A rendszer zeneileg tehetséges, fogyatékkal élő emberek számára készült.
A kaliforniai egyetem szakemberei neurointerfész, neuromuszkuláris stimuláció és felfüggesztés segítségével , amely az alsó végtagokban lebénított embert indította el. A brazil kutatók pedig amerikai, svájci és német kollégákkal közösen képesek voltak részben betegeknél neurális interfészek, virtuális valóság és exoskeleton segítségével. Fejlesztések folynak a »zárt ember« szindrómás betegekkel való interakcióra is. A technológia segít az ilyen betegek azonosításában, kommunikációban, valamint a test feletti kontroll helyreállításában.
A Facebook elkezdte egy nem invazív neurális interfész kifejlesztését, amely segít a felhasználóknak szöveget gépelni billentyűzet nélkül. A Nissan kifejlesztette a »agy-gép« interfészt, hogy leolvassa a gondolatokat vezetés közben, csökkentve ezzel a reakcióidőt. Elon Musk pedig az agyat egy számítógéphez szeretné csatlakoztatni, hogy elkerülje a világfogságot a mesterséges intelligencia által.
Orosz cégek egyelőre nem büszkélkedhetnek jelentős eredményekkel a neurotechnológia terén. Azonban a »Rosztech« nemrég bemutatta egy eszköz előszériás prototípusát, amely segít az információcserében az agy és a külső eszköz között. A sisakot az I. S. Bruk nevét viselő Elektronikus Irányító Gépek Intézete (INEUM) fejlesztette ki. A neurális interfész lehetővé teszi elektronikus és elektromos eszközök, például protézisek és járművek irányítását.
Mi vár a neurális interfészek piacára
A következő szerint , a globális számítógépes interfészek piaca 2022-re 1,72 milliárd dolláros bevételt ér el. Jelenleg a neurális interfészek fő alkalmazási területe az orvostudomány, de aktívan fejlődnek a szórakoztatóipari irányok, valamint a katonai és ipari szektor. A harci robot irányítására szolgáló neurális headset már nem csupán a magas rangú katonák édes fantáziája, hanem egy teljesen megoldható feladat.
A neurális headsetek nyitott környezetet kínálnak, amelyet saját szoftverek létrehozására lehet használni, fejlődik a magán neurális programozás is. Például a piac egyik vezető szereplője, a NeuroSky által a fejlesztők számára teljesen ingyenesen elérhető. Ennek eredményeként egyre több alkalmazás jelenik meg, amelyek kihasználják ezen a platformon rejlő lehetőségeket.
Meg kell említeni, hogy a neurális interfészek és agy chipek széleskörű bevezetési kezdeményezése nemcsak támogatással, hanem kritikával is szembesül. Egyrészt a neurális interfészek javíthatják a koponya-agyi sérülések, paralysis, epilepszia vagy skizofrénia kezelését. Másrészt ezek a technológiák súlyosbíthatják a társadalmi egyenlőtlenséget.
Aggodalmak merülnek fel, hogy egészséges emberbe való elektrodák bevezetéséhez még nincs jogi vagy etikai alap. Ezen kívül a neurális interfész az emberi agyat mások, például kormányok, hirdetők, hackerek, gyíkemberek és mások számára átjárható objektummá teheti, ami valószínűleg nem örvendezteti meg a normális embereket. Összességében a neurális interfész és a fejhallgatók megváltoztathatják az egyén jellegzetességeit, befolyásolhatják pszichikáját és tevékenységét, torzíthatják az emberek megértését mint fiziológiai lényeket.
Általánosságban elmondható, hogy a neurotechnológiák tovább fognak fejlődni. De hogy mikor válnak valóban elérhetővé és még hatékonyabbá, azt lehetetlen megjósolni.
Mi még érdekesség a blogban
→
→
→
→
→
Forrás: habr.com
