Oltre 100 anni fa, gli scienziati si interrogavano sulle potenzialità del cervello e cercavano di capire se fosse possibile influenzarlo in qualche modo. Nel 1875, il dottor Richard Caton, un medico inglese, riuscì a registrare un debole campo elettrico sulla superficie del cervello di conigli e scimmie. Da allora ci sono stati molti scoperti e ricerche, ma solo nel 1950 il professor di fisiologia dell'Università di Yale, José Manuel Rodríguez Delgado, inventò il dispositivo "Stimolatore", che poteva essere impiantato nel cervello e controllato tramite segnali radio.
Gli esperimenti sono stati condotti su scimmie e gatti. Così, la stimolazione di un'area specifica del cervello tramite 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 gli stimolatori nel cervello di un toro e lo controllò tramite un trasmettitore portatile.
Così iniziò l'era delle interfacce neurali e delle tecnologie in grado di aumentare le capacità biologiche dell'essere umano. Già nel 1972, è stato messo in commercio un impianto cocleare che trasformava il suono in un segnale elettrico, lo trasmetteva al cervello e in effetti permetteva alle persone con gravi problemi uditivi di sentire. E nel 1973, il termine "brain-computer interface" è stato ufficialmente utilizzato per la prima volta — interfaccia neurale per computer. Nel 1998, lo scienziato Philip Kennedy impiantò il primo interfaccia neurale in un paziente — il musicista Johnny Ray. Dopo un ictus, Johnny perse la capacità di muoversi. Ma grazie all'impianto, imparò a muovere il cursore semplicemente immaginando il movimento delle mani.
Dopo gli scienziati, l'idea di creare un'interfaccia neurale fu presa in carico da grandi aziende e startup. Facebook e Elon Musk hanno già dichiarato l'intenzione di sviluppare un sistema che aiuti a controllare gli oggetti con la forza del pensiero. Alcuni ripongono speranze nelle interfacce neurali — le tecnologie permetteranno alle persone con disabilità di recuperare funzioni perse, migliorare la riabilitazione per chi ha subito un ictus o un trauma cranico. Altri sono scettici riguardo a tali sviluppi, ritenendo che il loro uso comporta problemi legali ed etici.
In ogni caso, ci sono abbastanza grandi attori nel mercato. Se si crede , alcuni sviluppi sono già stati interrotti, ma gli altri sono piuttosto popolari e disponibili.
Che cos'è un'interfaccia neurale e come può essere utile?
Tipi di onde cerebrali
Un'interfaccia neurale è un sistema per lo scambio di informazioni tra il cervello umano e un dispositivo elettronico. È una tecnologia che consente all'umanità di interagire con il mondo esterno sulla base della registrazione dell'attività elettrica del cervello — elettroencefalografia (EEG). Il desiderio di una persona di compiere un'azione si riflette in cambiamenti nell'EEG, che viene poi decifrato da un computer.
Le interfacce neurali possono essere unidirezionali o bidirezionali. Le prime accettano segnali dal cervello o li inviano, mentre 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 vengono posizionati sulla testa per misurare i potenziali elettrici generati dal cervello (EEG) e dal campo magnetico (MEG).
- Semi invasivi. Gli elettrodi vengono posizionati sulla superficie esposta del cervello.
- Invasivi. Microelettrodi vengono inseriti direttamente nella corteccia cerebrale, misurando l'attività di un singolo neurone.
Una caratteristica chiave dell'interfaccia neurale è che consente una connessione diretta al cervello. Cosa può significare nella pratica? Le interfacce neurali, ad esempio, possono facilitare o cambiare radicalmente la vita delle persone paralizzate. Alcuni non possono scrivere, muoversi o parlare. Tuttavia, il loro cervello funziona perfettamente. L'interfaccia neurale permetterà a queste persone di compiere determinate azioni, leggendo le loro intenzioni attraverso gli elettrodi collegati al cervello.
Un'altra applicazione dell'interfaccia neurale è stata proposta da scienziati americani che hanno sviluppato un cibernetico-protesi capace di migliorare la memoria umana del 30%. Il dispositivo genera impulsi nervosi che aiutano il paziente a formare nuovi ricordi, come i volti dei familiari. Si prevede che questo sviluppo aiuterà a combattere la demenza senile, la malattia di Alzheimer e altri problemi di memoria.
Oltre alla salute, le interfacce neurali possono essere utilizzate per lo sviluppo personale, per il lavoro e per il divertimento, oltre che per interagire con gli altri. Quindi, cosa di interessante possono offrire le neurotecnologie in questi ambiti?
Auto-miglioramento
Probabilmente l'area più popolare di applicazione delle interfacce neurali e delle varie applicazioni è lo sviluppo di capacità umane. Ciò è dedicato a diversi corsi di formazione, sistemi di sviluppo delle capacità mentali, sistemi di modifica del comportamento, programmi di prevenzione dello stress, ADHD, sistemi per lavorare con stati psico-emozionali e così via. Questo tipo di attività ha persino un suo termine: 'Brain fitness'.
Qual è l'essenza dell'idea? A seguito di numerosi studi si sono formati alcuni concetti provati su come una certa attività cerebrale corrisponda agli stati della coscienza umana. Sono emersi algoritmi per determinare il livello di attenzione, concentrazione e meditazione, rilassamento mentale. Aggiungi a questo la possibilità di rilevare l'EEG e l'elettromiografia (EMG), e in conseguenza otteniamo una comprensione dello stato attuale di una persona.
Quando è necessario apprendere a evocare uno specifico stato psico-emozionale, la persona si allena utilizzando un dispositivo collegato a un'interfaccia neurale. Esiste un'enorme varietà di programmi di visualizzazione dell'EEG e degli stati psico-emozionali; non descriveremo tutti. L'allenamento per evocare lo stato di coscienza necessario viene effettuato utilizzando la tecnologia di Biofeedback EEG (feed back biologico basato sull'elettroencefalografia).
Come appare nella pratica: i genitori vogliono migliorare le prestazioni scolastiche del proprio figlio e superare l'ADHD (sindrome da deficit di attenzione e iperattività). A tal fine, utilizzano un programma speciale (ad esempio, di ), selezionando in esso preset per l'allenamento degli stati desiderati: attenzione, concentrazione, rilassamento, meditazione, prevenzione della iper-concentrazione. Scelgono un programma di allenamento per il livello di concentrazione. E lo avviano.
Il programma offre al bambino un allenamento in cui deve mantenere i livelli delle onde Alfa e Beta sopra un certo livello. Le onde non devono scendere al di sotto di un certo limite. Allo stesso tempo, nella finestra del programma viene riprodotto il materiale video scelto dai genitori. Ad esempio, il cartone animato preferito. Il bambino guarda semplicemente il cartone, monitora i livelli delle onde Alfa e Beta e non fa nient'altro. Poi entra in gioco il B.O.S. Il compito del bambino è mantenere i livelli delle onde Alfa e Beta per tutta la durata dell'allenamento.
Se uno dei livelli scende al di sotto della soglia richiesta, il cartone animato si interrompe. Durante le prime sessioni, il bambino cercherà consapevolmente di tornare allo stato desiderato per guardare il cartone. Ma dopo un po', il cervello impara a tornare autonomamente a questo stato quando ne esce (a condizione che il cartone sia interessante per il bambino e che lo stato per la visione sia "confortevole" per il cervello). Di conseguenza, il bambino sviluppa la capacità di evocare in sé lo stato di concentrazione desiderato e anche la capacità di mantenere la concentrazione a un certo livello.
Può sembrare un po' inquietante, ma non affrettatevi a spaventarvi e a contattare i servizi sociali. Esistono anche soluzioni più semplici basate su giochi. Ad esempio, di NeuroSky. Il compito del giocatore è far muovere un formicaio spingendo un oggetto verso di lui nel formicaio. Ma affinché il formicaio si muova senza fermarsi, è necessario mantenere un certo livello di concentrazione sopra una certa soglia sulla scala corrispondente.
Quando ti concentri sul processo, il formicaio spinge l'oggetto. Non appena il livello di concentrazione scende, il formicaio si ferma e perdi tempo, peggiorando il tuo risultato. Con ogni livello, il gioco diventa più difficile poiché aumenta il livello di concentrazione richiesto. Inoltre, compaiono fattori di distrazione aggiuntivi.
Grazie a un allenamento regolare, l'utente sviluppa la capacità di mantenere un livello di concentrazione e attenzione sul compito svolto, indipendentemente dai fattori esterni o interni che possono distrarre. Qui, tutto è come nello sport: non si può ottenere un corpo atletico semplicemente andando in palestra un paio di volte o mangiando una lattina di proteine. Studi nel campo della BCI EEG hanno dimostrato che i risultati di questo tipo di allenamento si manifestano solo dopo 20 giorni di sessioni regolari della durata di 20 minuti ciascuna.
Intrattenimento
Le neurocuffie offrono anche la possibilità di divertirsi. Ma tutti i giochi e le applicazioni di intrattenimento fungono anche da strumenti per l'auto-sviluppo. Giocando a giochi attraverso l'interfaccia neurale, utilizzi stati consapevoli della tua mente per controllare i personaggi. E in questo modo impari a controllarli.
Un grande clamore è stato suscitato dal gioco multiplayer Throw Trucks With Your Mind. Il controllo del personaggio avviene secondo lo schema standard di uno sparatutto in prima persona, tuttavia si può combattere contro altri giocatori solo attraverso sforzi mentali. Per fare ciò, sul monitor del gioco vengono visualizzati i parametri di concentrazione e meditazione del giocatore.
Per scagliare contro un avversario una cassa, un camion o qualsiasi altro oggetto dell'ambiente di gioco, devi sollevarlo in aria usando la tua forza mentale, e poi lanciarlo contro il nemico. Anche tu puoi essere colpito, quindi in uno scontro vince chi utilizza in modo più efficace la capacità di concentrazione e meditazione. Combattere con la forza della mente contro avversari reali è stato piuttosto affascinante. Tra i giochi più recenti, si può citare di MyndPlay.
I produttori offrono anche opzioni di gioco più tranquille. Ecco, per esempio, di diversi popolari giochi applicativi. Vale la pena menzionare anche il gioco MyndPlay . È semplice: devi effettuare tre tiri con l'arco e accumulare il massimo numero di punti. Per ogni tiro puoi ottenere fino a 10 punti. Utilizzando la sequenza video, il gioco ti immerge nel suo ambiente, dopo di che il tuo personaggio può iniziare a mirare al bersaglio. Una barra di indicatore del livello di concentrazione appare nella finestra del lettore. Più alta è la concentrazione, più vicino al dieci andrà la freccia. Nel secondo tiro, per colpire, è necessario entrare in uno stato di meditazione. Nel terzo tiro sarà nuovamente necessaria la concentrazione. In questo modo il gioco dimostra in modo chiaro le interessanti possibilità delle neurointerfacce.
Oltre ai giochi, esistono anche dei neurofilm interattivi. Immagina: ti siedi sul divano, indossi le cuffie e accendi un film interattivo sui skateboarder. A un certo punto si verifica il momento in cui lo skateboarder si è accelerato e sta per saltare. In quel momento devi diventare tu stesso lo skateboarder, per concentrarti sul salto e mantenere il livello di concentrazione della mente finché il personaggio non completa il salto. Con una concentrazione sufficiente (commisurata alla vita reale e al livello necessario in realtà), lo skateboarder nel film salterà con successo e la trama proseguirà fino alla prossima biforcazione interattiva. Se la concentrazione è stata mediocre, lo skateboarder cadrà e il film seguirà un'altra linea narrativa.
Allo stesso modo, sono già stati girati nello stile di Guy Ritchie, oltre a una serie di altri film. In effetti, la trama e il finale del film dipendono direttamente dai tuoi sforzi. E questo appare molto interessante.
Una logica semplice e ramificata nello sviluppo della trama
Applicazione nel lavoro
Oltre ai programmi di allenamento e intrattenimento, gli sviluppatori hanno creato un gran numero di applicazioni destinate a un uso professionale. Un esempio è il programma MindRec, progettato per medici, sportivi, psicologi generali e psicologi che lavorano con membri delle forze dell'ordine.
Come viene utilizzato? Una persona indossa la neurocuffia, lo psicologo avvia il programma e inizia la sessione. Durante la sessione viene effettuato il monitoraggio e la registrazione nella memoria del computer delle seguenti informazioni: livello di concentrazione, attenzione, livello di meditazione, segnale EEG grezzo, in diverse forme di visualizzazione contemporaneamente, nell'intervallo da 0 a 70 Hz. I segnali, suddivisi in bande di frequenza che costituiscono lo spettro del segnale principale. La suddivisione è effettuata in 8 bande: Delta, Theta, Alpha Bassa, Alpha Alta, Beta Bassa, Beta Alta, Gamma Bassa, Gamma Alta. Se necessario, viene effettuata la registrazione audio e video delle azioni del paziente dallo psicologo.
Il materiale registrato può essere rivisto, vedendo tutto ciò che è stato visualizzato in tempo reale durante la sessione. Se lo psicologo non ha notato qualcosa immediatamente, durante lo studio successivo della sessione o dell'allenamento può esaminare i cambiamenti nelle reazioni ondulatorie del cervello, confrontandoli con le informazioni audiovisive. Questo è uno strumento molto prezioso per qualsiasi specialista in questo campo.
Un'altra opzione è il neuromarketing. La neurocuffia consente di condurre ricerche di marketing, poiché mostra la risposta emotiva della persona a determinati stimoli di marketing. Questo è molto più efficace, poiché nei sondaggi e nei questionari le persone non sono sempre oneste nelle risposte. La neuro ricerca aiuta a vedere la risposta reale, onesta e imparziale. Riunendo un gruppo focale e conducendo test utilizzando la neurocuffia, si possono ottenere risultati che corrispondono al massimo alla realtà.
Interazione con dispositivi esterni
Un altro interessante campo di lavoro con le neurocuffie è il controllo a distanza di dispositivi esterni. Sono molto popolari tra i bambini, ad esempio, i giochi di corsa che consentono la competizione tra due, tre e quattro partecipanti. Ecco un esempio ben noto di tali giochi:
Vuoi provare ancora qualcosa? 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'altitudine del volo, ma ci sono molti accessori che trasformano questo giocattolo in un potente simulatore per il brain fitness. Panoramica .
Zen Lamp
La lampada riflette il tuo stato psico-emotivo attraverso un'emissione di un certo colore. Perfetta per sviluppare 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. E il giocatore, usando i comandi del cervello, controlla questi oggetti.
Necomimi
Le orecchie di gatto mi-mi-mishi sono diventate un successo in tutto il mondo. Il dispositivo è completamente autonomo e non richiede collegamento a un computer o smartphone. L'utente indossa le orecchie, le accende e ha la possibilità di mostrare il proprio umore (stato psico-emotivo) muovendo queste orecchie. A proposito, un prodotto equivalente, , non ha avuto successo nemmeno nella sua patria, il Giappone. Dove in questo caso si inseriva la cuffia, potete immaginarlo voi stessi.
Neurocuffia — intrattenimento o strumento utile?
Durante la lettura dell'articolo può sembrare che le interfacce neuronali e le cuffie siano destinate principalmente a intrattenere le persone o a soddisfare il loro ego. Tuttavia, non è affatto così. La neurocuffia, insieme al software appropriato, può realmente aiutare a sviluppare un arto dopo una grave lesione e ridurre le conseguenze negative di gravi traumi. Pertanto, gli scienziati stanno attivamente utilizzando le neurotecnologie per aiutare le persone.
Ad esempio, nel 2016 gli scienziati americani della Johns Hopkins University hanno creato un'interfaccia neurale che consente di controllare singole dita di una protesi biomeccanica. E un anno dopo, i loro colleghi austriaci dell'Università di Graz hanno sviluppato un sistema per comporre musica usando la forza del pensiero. È progettato per persone con talento musicale che hanno disabilità.
Specialisti dell'Università della California, utilizzando interfacce neurali, stimolazione neuromuscolare e sospensione , paralizzata dalla vita in giù. E i ricercatori brasiliani, insieme ai colleghi dagli Stati Uniti, Svizzera e Germania, sono riusciti parzialmente nei pazienti con l'ausilio di interfacce neurali, realtà virtuale e esoscheletri. Sono in fase di sviluppo anche tecnologie per interagire con pazienti affetti dalla sindrome del «uomo chiuso». Questa tecnologia aiuterà a identificare tali pazienti, a comunicare con loro e a ripristinare il controllo del corpo.
Facebook ha iniziato a lavorare su un'interfaccia neurale non invasiva che aiuterà gli utenti a scrivere senza tastiera. L'azienda Nissan ha sviluppato un'interfaccia «cervello-macchina» per leggere i pensieri durante la guida, al fine di ridurre il tempo di reazione. Elon Musk desidera addirittura connettere il cervello al computer per evitare la conquista del mondo da parte dell'intelligenza artificiale.
Le aziende russe non possono ancora vantare un gran numero di successi nel campo delle neurotecnologie. Tuttavia, recentemente «Rostec» ha presentato un prototipo pre-serie di un dispositivo che aiuterà nello scambio di informazioni tra il cervello e i dispositivi esterni. Il casco è stato sviluppato dall'Istituto di Macchine di Controllo Elettronico (INEUM) intitolato a I. S. Bruk. Si prevede che l'interfaccia neurale permetta di controllare dispositivi elettronici ed elettromeccanici: protesi, mezzi di trasporto.
Cosa attende il mercato delle interfacce neurali
Secondo , il volume del mercato globale delle interfacce computer-to-brain raggiungerà 1,72 miliardi di dollari entro il 2022. Al momento, il principale campo di applicazione delle interfacce neurali è la medicina, ma si stanno sviluppando attivamente anche direzioni di intrattenimento, così come nel settore militare e industriale. Le neurocuffie per controllare i robot da combattimento non sono più solo fantasie ambiziose di persone in uniforme, ma un compito pienamente realizzabile.
Grazie al fatto che le neurocuffie offrono un ambiente aperto, utilizzabile per creare software personalizzato, si sta sviluppando anche la programmazione neurale privata. Ad esempio, di uno dei leader di mercato, l'azienda NeuroSky, è disponibile agli sviluppatori assolutamente gratuitamente. Di conseguenza, stanno emergendo sempre più applicazioni che sfruttano le potenzialità di questa piattaforma.
Va notato che l'iniziativa di implementare ovunque neurointerfacce e chip per il cervello affronta non solo supporto, ma anche critiche. Da un lato, le neurointerfacce possono migliorare il trattamento di traumi cranici, paralisi, epilessia o schizofrenia. Dall'altro, tali tecnologie potrebbero aggravare le disuguaglianze sociali.
Si esprimono preoccupazioni sul fatto che non ci sia ancora una base legale o etica per l'implementazione di elettrodi in una persona sana. Inoltre, la neurointerfaccia potrebbe trasformare il cervello umano in un oggetto, nel quale potrebbero voler entrare governi, pubblicitari, hacker, rettiliani e altre persone che difficilmente un normale individuo accoglierebbe con favore. In generale, la neurointerfaccia e le cuffie potrebbero cambiare le caratteristiche umane, influenzare la psiche e le attività di un individuo e distorcere la comprensione delle persone come esseri fisiologici.
È chiaro che le neurotecnologie continueranno a svilupparsi. Ma quando diventeranno davvero accessibili e ancora più efficaci, è impossibile prevederlo.
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Fonte: habr.com
