Oltre 100 anni fa, scienziati si interessarono alle potenzialità del cervello e cercarono di capire se fosse possibile influenzarlo in qualche modo. Nel 1875, il medico inglese Richard Caton riuscì a registrare un debole campo elettrico sulla superficie del cervello di conigli e scimmie. Ci furono poi numerose scoperte e ricerche, ma solo nel 1950 il professor di fisiologia della Yale University, José Manuel Rodríguez Delgado, inventò il dispositivo "Stimulator", che poteva essere impiantato nel cervello e controllato tramite segnali radio.
Le prove furono condotte su scimmie e gatti. La stimolazione di una certa area del cervello attraverso un elettrodo impiantato faceva sollevare la zampa posteriore al gatto. Secondo Delgado, l'animale non mostrava segni di disagio durante tali esperimenti.
E dopo 13 anni, lo scienziato condusse — impiantò stimulatori nel cervello di un toro e lo controllò tramite un trasmettitore portatile.
Così ebbe inizio l'era delle interfacce neurali e delle tecnologie capaci di potenziare le capacità biologiche dell'essere umano. Già nel 1972, venne messo in vendita l'impianto cocleare, che convertiva i suoni in segnali elettrici, trasmettendoli al cervello e permettendo praticamente alle persone con gravi problemi uditivi di sentire. Nel 1973 fu ufficialmente utilizzato per la prima volta il termine "brain-computer interface" — interfaccia neurale computerizzata. Nel 1998, lo scienziato Philip Kennedy impiantò il primo neurointerfaccia in un paziente — il musicista Johnny Ray. Dopo un ictus, Johnny aveva perso la capacità di muoversi. Ma grazie all'impianto, riuscì a muovere il cursore semplicemente immaginando il movimento delle mani.
Dopo gli scienziati, l'idea di creare un'interfaccia neurale è stata adottata da grandi aziende e startup. Facebook e Elon Musk hanno già annunciato l'intenzione di sviluppare un sistema che aiuti a gestire oggetti con la forza del pensiero. Alcuni ripongono speranze negli interfaccia neurali: queste tecnologie consentiranno alle persone con disabilità di recuperare funzioni perse, migliorando la riabilitazione di chi ha subito un ictus o un trauma cranico. Altri sono scettici riguardo a tali sviluppi, ritenendo che il loro utilizzo comporti problemi legali ed etici.
Comunque, ci sono abbastanza grandi attori nel mercato. Se si crede , alcuni sviluppi sono già stati ritirati dalla produzione, mentre altri sono piuttosto popolari e disponibili.
Cos'è un'interfaccia neurale e come può essere utile?
Tipi di onde cerebrali
L'interfaccia neurale è un sistema per lo scambio di informazioni tra il cervello umano e un dispositivo elettronico. Questa tecnologia consente all'individuo di interagire con il mondo esterno sulla base della registrazione dell'attività elettrica cerebrale — elettroencefalografia (EEG). Il desiderio di compiere un'azione si riflette nei cambiamenti dell'EEG, che viene interpretato dal computer.
Le interfacce neurali possono essere unidirezionali o bidirezionali. Le prime possono ricevere segnali dal cervello o inviarli ad esso. Le seconde possono inviare e ricevere segnali contemporaneamente.
Esistono diversi metodi per misurare i segnali cerebrali. Questi sono suddivisi in tre tipi.
- Non invasivi. I sensori sono posizionati sulla testa per misurare i potenziali elettrici generati dal cervello (EEG) e dal campo magnetico (MEG).
- Semi-invasivi. Gli elettrodi sono posizionati sulla superficie esposta del cervello.
- Invasivi. Microelettrodi sono impiantati direttamente nella corteccia cerebrale, misurando l'attività di un singolo neurone.
La caratteristica fondamentale dell'interfaccia neurale è che consente di collegarsi direttamente al cervello. Quali vantaggi pratici può offrire? Gli interfaccia neurali, ad esempio, possono semplificare o cambiare radicalmente la vita delle persone paralizzate. Alcuni non sono in grado di scrivere, muoversi o parlare. Tuttavia, il loro cervello funziona perfettamente. Un'interfaccia neurale permetterà a queste persone di compiere determinate azioni, leggendo le intenzioni tramite elettrodi collegati al cervello.
Un'altra applicazione dell'interfaccia neurale è stata inventata da scienziati americani, che hanno sviluppato un cyber-protesi capace di migliorare la memoria umana del 30%. Il dispositivo genera impulsi nervosi che aiutano il paziente a formare nuovi ricordi e a ricordare i volti dei familiari. Si prevede che questo sviluppo aiuterà a combattere la demenza senile, l'Alzheimer e altri problemi di memoria.
Oltre alla salute, gli interfaccia neurali possono essere utilizzati per lo sviluppo personale, per il lavoro e il divertimento, così come per interagire con gli altri. Quindi, cosa di interessante possono offrire le neurotecnologie in questi ambiti?
Auto-miglioramento
Sicuramente, l'area di applicazione più popolare delle interfacce neurali e di vari tipi di applicazioni è lo sviluppo delle capacità umane. Esistono diversi corsi di formazione, sistemi di sviluppo delle capacità mentali, sistemi di modifica del comportamento, programmi di prevenzione dello stress e dell'ADHD, sistemi per gestire stati psicodinamici, e così via. Questo tipo di attività ha persino un termine specifico: "Brain fitness".
Qual è l'essenza dell'idea? A seguito di numerosi studi, si sono formati alcuni concetti comprovati su come una determinata attività cerebrale corrisponda agli stati della coscienza umana. Sono stati sviluppati algoritmi per determinare il livello di attenzione, concentrazione e meditazione, e il rilassamento mentale. A questo si aggiunge la possibilità di registrare l'EEG e l'elettromiografia (EMG), e così otteniamo una comprensione dello stato attuale della persona.
Quando è necessario imparare a evocare uno specifico stato psico-emotivo, una persona si allena utilizzando un dispositivo collegato a un'interfaccia neurale. Esistono moltissimi programmi di visualizzazione EEG e stati psico-emotivi, e non ci soffermeremo su tutti. L'allenamento per evocare lo stato di coscienza desiderato avviene tramite la tecnologia di biofeedback EEG (feedback biologico basato sull'elettroencefalografia).
Come si presenta nella pratica: i genitori desiderano migliorare le performance scolastiche del proprio figlio e superare il ADHD (sindrome da deficit di attenzione e iperattività). A questo scopo utilizzano un programma speciale (ad esempio, di ), selezionando preset per l'allenamento degli stati desiderati: attenzione, concentrazione, rilassamento, meditazione, e prevenzione della iperconcentrazione. Selezionano il programma di allenamento per il livello di concentrazione e lo avviano.
Il programma offre al bambino un addestramento in cui deve mantenere i livelli delle onde Alpha e Beta al di sopra di una certa soglia. Le onde non devono scendere al di sotto di un livello specifico. Contemporaneamente, nella finestra del programma viene riprodotto il materiale video scelto dai genitori, ad esempio il suo cartone animato preferito. Il bambino guarda semplicemente il cartone animato, osserva i livelli delle onde Alpha e Beta e non deve fare altro. A questo punto entra in gioco il BOS. L'obiettivo del bambino è mantenere costanti i livelli Alpha e Beta per tutta la durata dell'allenamento.
Se uno dei livelli scende al di sotto del valore richiesto, il cartone animato viene interrotto. Nei primi esercizi, il bambino cercherà di tornare consapevolmente allo stato richiesto per poter vedere il cartone animato. Ma dopo un certo periodo, il cervello imparerà a tornare automaticamente a questo stato in caso di caduta (a condizione che il cartone animato sia interessante per il bambino e che lo stato di visione sia 'confortevole' per il cervello). Di conseguenza, il bambino sviluppa la capacità di evocare in sé lo stato necessario di concentrazione, oltre alla capacità di mantenere la concentrazione a un certo livello.
Sembra spaventoso, ma non affrettatevi a spaventare e chiamare i servizi sociali. Ci sono anche soluzioni più semplici basate su giochi. Ad esempio, di NeuroSky. L'obiettivo del giocatore è far spingere all'insetto un oggetto verso il proprio formicaio. Ma affinché l'insetto si muova senza fermarsi, è necessario mantenere un certo livello di concentrazione sopra una determinata soglia sulla scala corrispondente.
Quando vi concentrate sul processo, l'insetto spinge l'oggetto. Non appena il livello di concentrazione scende, l'insetto si ferma e perdete tempo, peggiorando il vostro risultato. Ad ogni livello, il gioco diventa più difficile, poiché aumenta il livello di concentrazione richiesto. Si presentano anche ulteriori fattori di distrazione.
Grazie a un allenamento regolare, l'utente sviluppa la capacità di mantenere un livello di concentrazione e attenzione nel compito svolto, indipendentemente dai fattori esterni o interni che possono distrarre. È come nello sport: non puoi ottenere un corpo atletico semplicemente andando in palestra un paio di volte o mangiando una lattina di proteine. Le ricerche nel campo del neurofeedback EEG hanno dimostrato che i risultati di questo tipo di allenamento si vedono solo dopo 20 giorni di pratica regolare di 20 minuti ciascuna.
Intrattenimento
Le cuffie neurali offrono anche la possibilità di divertirsi. Ma tutti i giochi e le applicazioni di intrattenimento sono anche strumenti di sviluppo personale. Giocando attraverso l'interfaccia neurale, utilizzi stati consapevoli della tua mente per controllare i personaggi. In questo modo, impari a dominarli.
Molto rumore ha fatto nel suo periodo il gioco multiplayer Throw Trucks With Your Mind. Il controllo del personaggio avviene secondo lo schema standard degli shooter in prima persona, ma combattere contro altri giocatori è possibile solo con sforzi mentali. A questo scopo, sul monitor del gioco vengono visualizzati i parametri di concentrazione e meditazione del giocatore.
Per lanciare contro il nemico una cassa, un camion o qualsiasi altro oggetto dell'ambiente di gioco, devi sollevarlo in aria con la tua forza mentale e poi scagliarlo contro il nemico. Anche tu potresti essere colpito, quindi nella rissa vince chi utilizza più efficacemente la capacità di concentrazione e meditazione. Combattere con la forza della mente contro avversari reali è stato molto coinvolgente. Tra i titoli più recenti possiamo menzionare di MyndPlay.
I produttori offrono anche opzioni di gioco più tranquille. Ecco, ad esempio, di diverse applicazioni di gioco popolari. Vale la pena menzionare anche il gioco MyndPlay . È semplice: devi fare tre tiri con l'arco e accumulare il punteggio più alto possibile. Per ogni tiro puoi ottenere fino a 10 punti. Utilizzando le immagini, il gioco ti immerge nel suo ambiente, dopodiché il tuo personaggio può iniziare a mirare al bersaglio. Nella finestra del lettore appare un indicatore del livello di concentrazione. Maggiore è la concentrazione, più vicino al punteggio massimo andrà la freccia. Nel secondo tiro, per colpire è necessario entrare in uno stato di meditazione. Nel terzo tiro, di nuovo la concentrazione sarà fondamentale. In questo modo, il gioco dimostra in modo evidente le interessanti possibilità delle interfacce neurali.
Oltre ai giochi, ci sono anche film neurointerattivi. Immaginate: vi sedete sul divano, indossate il visore e avviate un film interattivo sui skateboarder. A un certo punto, c'è un momento in cui lo skateboarder prende velocità e sta per saltare. In quel momento, dovete diventare voi stessi lo skateboarder, per concentrarvi sul salto e mantenere il livello di consapevolezza fino a quando il personaggio non completa il salto. Con una concentrazione sufficiente (equivalente a quella della vita reale e al livello necessario nella realtà), lo skateboarder nel film salterà con successo e la trama continuerà fino alla successiva biforcazione interattiva. Se la concentrazione è stata mediocre, lo skateboarder cadrà e il film seguirà un'altra linea narrativa.
Analogamente, sono già stati realizzati in stile Guy Ritchie, insieme a una serie di altri film. In effetti, la trama e il finale del film dipendono direttamente dai vostri sforzi. E appare piuttosto interessante.
Logica narrativa semplice e ramificata
Utilizzo nel lavoro
Oltre ai programmi di allenamento e intrattenimento, gli sviluppatori hanno creato un'ampia gamma di applicazioni destinate all'uso professionale. Un esempio è l'applicazione MindRec, progettata per medici, sportivi, psicologi e psicologi che lavorano con membri delle forze armate.
Come viene utilizzata? L'utente indossa una cuffia neurale, lo psicologo avvia il programma e inizia la sessione. Durante la sessione viene monitorata e registrata sul computer la seguente informazione: livello di concentrazione, attenzione, livello di meditazione, segnale EEG grezzo, in diverse modalità di visualizzazione simultaneamente, nella gamma da 0 a 70 Hz. I segnali vengono suddivisi in bande di frequenza che compongono lo spettro del segnale principale. La suddivisione è effettuata in 8 bande: Delta, Theta, Bassa Alpha, Alta Alpha, Bassa Beta, Alta Beta, Bassa Gamma, Alta Gamma. Se necessario, vengono effettuate registrazioni audio e video delle azioni del paziente e dello psicologo.
Il materiale registrato può essere rivisto, visualizzando tutto ciò che è stato mostrato in tempo reale durante la sessione. Se uno psicologo non ha notato qualcosa subito, può esaminare nuovamente la sessione o l'allenamento per studiare i cambiamenti nelle reazioni ondulatorie del cervello e metterli in relazione con le informazioni audiovizuali. Questo è uno strumento molto prezioso per qualsiasi professionista del settore.
Un'altra opzione è il neuromarketing. Le cuffie neuro consentono di condurre ricerche di marketing, poiché mostrano la risposta emotiva dell'individuo a specifici stimoli di marketing. Questo è molto più efficace, poiché durante i sondaggi e i questionari le persone non sempre rispondono onestamente. La ricerca neuro aiuterà a vedere la risposta reale, onesta e imparziale. Raccogliendo un gruppo focale e conducendo test con l'ausilio delle cuffie neuro, è possibile ottenere risultati che corrispondono il più possibile alla realtà.
Interazione con dispositivi esterni
Un altro interessante ambito di lavoro con le cuffie neurali è il controllo remoto dei dispositivi esterni. Tra i bambini, ad esempio, i giochi di corse che consentono competizioni tra due, tre e quattro partecipanti sono molto popolari. Ecco un esempio ben noto di tali giochi:
Vuoi divertirti con qualcos'altro? Certo, ecco altre invenzioni che sono diventate popolari.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Un elicottero giocattolo controllato dalla forza del pensiero. La versione standard consente di controllare l'altezza di volo dell'elicottero, ma ci sono molti accessori che trasformano questo giocattolo in un potente allenatore per il brain fitness. Recensione .
Zen Lamp
La lampada riflette il tuo stato psico-emotivo attraverso un'emissione di un colore specifico. Ideale per sviluppare le abilità di meditazione.
Force Trainer II
Un oggetto davvero divertente. Crea un'immagine olografica dell'ambiente di gioco e degli oggetti all'interno di una piramide trasparente. Il giocatore, usando comandi del cervello, controlla questi oggetti.
Necomimi
Le orecchie da gatto di Mi-Mi-Mish sono diventate un successo in tutto il mondo. Il dispositivo è completamente autonomo e non richiede il collegamento a un computer o smartphone. L'utente indossa le orecchie, le accende e può mostrare il proprio stato d'animo (stato psico-emotivo) muovendo queste orecchie. A proposito, un prodotto simile, , non ha avuto successo nemmeno nel suo paese d'origine, il Giappone. Dove è stato inserito il visore, potete immaginarlo da soli.
La neurocuffia: intrattenimento o strumento utile?
Leggendo l'articolo, potrebbe sembrare che le interfacce neurali e le cuffie siano destinate principalmente a intrattenere le persone o a compiacere il loro ego. Tuttavia, non è affatto così. La neurocuffia, insieme a un software appropriato, può effettivamente aiutare a sviluppare un arto dopo un grave infortunio, ridurre le conseguenze negative di traumi gravi. Pertanto, gli scienziati utilizzano attivamente le neurotecnologie per aiutare le persone.
Ad esempio, nel 2016, scienziati americani della Johns Hopkins University hanno creato un'interfaccia neurale che aiuta a controllare singole dita di una protesi biomeccanica. Un anno dopo, i loro colleghi austriaci dell'Università di Graz hanno sviluppato un sistema per comporre musica mediante il potere della mente. È progettato per persone musicalmente talentuose con disabilità.
Specialisti dell'Università della California, utilizzando un'interfaccia neurale, stimolazione neuromuscolare e sospensione , paralizzata dalla vita in giù. E i ricercatori brasiliani, insieme a colleghi degli Stati Uniti, della Svizzera e della Germania, sono riusciti a parzialmente nei pazienti utilizzando un'interfaccia neurale, realtà virtuale ed esoscheletri. Sono in corso sviluppi per interagire con pazienti affetti dalla sindrome del "malato intrappolato". Questa tecnologia aiuterà a identificare tali pazienti, comunicare con loro e ripristinare il controllo sul corpo.
Facebook ha avviato lo sviluppo di un'interfaccia neurale non invasiva che aiuterà gli utenti a digitare senza tastiera. La Nissan ha progettato un'interfaccia "cervello-macchina" per leggere i pensieri durante la guida, riducendo così i tempi di reazione. Elon Musk, invece, vuole connettere il cervello al computer per evitare la conquista del mondo da parte dell'intelligenza artificiale.
Le aziende russe non possono ancora vantare molti successi nel campo delle neurotecnologie. Tuttavia, recentemente "Rostech" ha presentato un prototipo pre-produzione di un dispositivo che faciliterà lo scambio di informazioni tra il cervello e un dispositivo esterno. Il casco è stato sviluppato dall'Istituto di Macchine Elettroidrauliche (INEUM) intitolato a I. S. Bruk. Si prevede che l'interfaccia neurale consentirà di controllare dispositivi elettronici ed elettromeccanici: protesi e veicoli.
Cosa attende il mercato delle interfacce neurali
Secondo , il mercato globale delle interfacce neurali raggiungerà 1,72 miliardi di dollari entro il 2022. Attualmente, il principale campo di applicazione delle interfacce neurali è la medicina, ma stanno rapidamente emergendo anche in ambito intrattenimento, così come nei settori militari e industriali. L'uso di un'interfaccia neurale per controllare un robot da combattimento non è più una semplice fantasia di persone in divisa, ma una sfida concreta da affrontare.
Grazie al fatto che le interfacce neurali offrono un ambiente aperto che può essere utilizzato per sviluppare proprie applicazioni software, sta prosperando anche la programmazione neurale individuale. Ad esempio, uno dei leader di mercato, l'azienda NeuroSky, è disponibile per gli sviluppatori completamente gratuitamente. Di conseguenza, stanno apparendo sempre più applicazioni che sfruttano le potenzialità di questa piattaforma.
È importante sottolineare che l'iniziativa di implementare le interfacce neurali e i chip per il cervello incontra non solo supporto, ma anche critiche. Da un lato, le interfacce neurali possono migliorare il trattamento di traumi cranici, paralisi, epilessia o schizofrenia. D'altra parte, tali tecnologie potrebbero aggravare le disuguaglianze sociali.
Ci sono preoccupazioni sul fatto che non ci siano ancora basi giuridiche ed etiche per l'implementazione di elettrodi in un essere umano sano. Inoltre, l'interfaccia neurale potrebbe rendere il cervello umano un oggetto di interesse per governi, inserzionisti, hacker, rettiliani e altre entità dalle quali una persona normale difficilmente sarebbe contenta. In generale, le interfacce neurali e le cuffie possono cambiare le caratteristiche umane, influenzare la psiche e le attività dell'individuo, distorcendo la comprensione delle persone come esseri fisiologici.
È chiaro che le neurotecnologie continueranno a svilupparsi. Ma non è possibile prevedere quando diventeranno veramente accessibili e ancora più efficaci.
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Fonte: habr.com
