Più di 100 anni fa, gli scienziati erano interessati alle capacità del cervello e cercavano di capire se fosse possibile influenzarlo in qualche modo. Nel 1875, il medico inglese Richard Cato riuscì a rilevare un debole campo elettrico sulla superficie del cervello di conigli e scimmie. Poi ci furono molte scoperte e ricerche, ma solo nel 1950, il professore di fisiologia dell'Università di Yale Jose Manuel Rodriguez Delgado inventò il dispositivo Stimosiver, che poteva essere impiantato nel cervello e controllato tramite segnali radio.
L'addestramento è stato condotto su scimmie e gatti. Pertanto, la stimolazione di una determinata area del cervello attraverso un elettrodo impiantato ha fatto alzare la zampa posteriore del gatto. Secondo Delgado, l'animale non ha mostrato segni di disagio durante tali esperimenti.
E 13 anni dopo, lo scienziato ha trascorso — impiantarono stimolatori nel cervello di un toro e lo controllarono tramite un trasmettitore portatile.
Iniziò così l’era delle interfacce neurali e delle tecnologie capaci di aumentare le capacità biologiche umane. Già nel 1972 fu messo in vendita un impianto cocleare che converteva il suono in un segnale elettrico, lo trasmetteva al cervello e permetteva effettivamente di sentire alle persone con gravi problemi di udito. E nel 1973 venne utilizzato ufficialmente per la prima volta il termine “interfaccia cervello-computer”. Nel 1998, lo scienziato Philip Kennedy impiantò la prima interfaccia neurale in un paziente, il musicista Johnny Ray. Dopo l'ictus, Johnny ha perso la capacità di muoversi. Ma grazie all'impianto ha imparato a muovere il cursore immaginando solo il movimento delle sue mani.
Seguendo gli scienziati, l’idea di creare un’interfaccia neurale è stata accolta da grandi aziende e start-up. Facebook ed Elon Musk hanno già annunciato l'intenzione di sviluppare un sistema che aiuterà a controllare gli oggetti con il potere del pensiero. Alcuni ripongono le loro speranze nelle interfacce neurali: le tecnologie consentiranno alle persone con disabilità di ripristinare le funzioni perse, migliorare la riabilitazione di una persona che ha subito un ictus o una lesione cerebrale traumatica. Altri sono scettici riguardo a tali sviluppi, ritenendo che il loro utilizzo sia irto di problemi legali ed etici.
Comunque sia, sul mercato esiste un numero sufficiente di grandi attori. Se credi , alcuni sviluppi sono già stati interrotti, ma il resto è piuttosto popolare e conveniente.
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. Questa è una tecnologia che consente a una persona di interagire con il mondo esterno basandosi sulla registrazione dell'attività elettrica del cervello: un elettroencefalogramma (EEG). Il desiderio di una persona di eseguire un’azione si riflette nei cambiamenti nell’EEG, che a sua volta viene decifrato dal computer.
Le neurointerfacce possono essere unidirezionali o bidirezionali. I primi ricevono segnali dal cervello o glieli inviano. Quest'ultimo può inviare e ricevere segnali contemporaneamente.
Esistono diversi metodi per misurare i segnali cerebrali. Si dividono in tre tipologie.
- non invasivo. I sensori vengono posizionati sulla testa per misurare i potenziali elettrici generati dal cervello (EEG) e il campo magnetico (MEG).
- Semi-invasivo. Gli elettrodi vengono posizionati sulla superficie esposta del cervello.
- Invasivo. I microelettrodi vengono posizionati direttamente nella corteccia cerebrale, misurando l'attività di un singolo neurone.
La caratteristica fondamentale dell'interfaccia neurale è che consente di connettersi direttamente al cervello. Cosa può fare in pratica? Le interfacce neurali, ad esempio, possono rendere più semplice o cambiare radicalmente la vita delle persone paralizzate. Alcuni non possono scrivere, muoversi o parlare. Ma allo stesso tempo, il loro cervello funziona abbastanza. L'interfaccia neurale consentirà a queste persone di eseguire determinate azioni leggendo le intenzioni utilizzando elettrodi collegati al cervello.
Un'altra opzione per utilizzare l'interfaccia neurale è stata inventata dagli scienziati americani che hanno sviluppato una protesi informatica in grado 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 parenti. Si prevede che lo sviluppo aiuterà a combattere la demenza senile, il morbo di Alzheimer e altri problemi di memoria.
Oltre che per la salute, le interfacce neurali possono essere utilizzate per lo sviluppo personale di una persona, per il lavoro e l’intrattenimento, nonché per l’interazione con gli altri. Quindi, cosa può offrire di interessante la neurotecnologia in questi ambiti?
auto-coltivazione
Forse l'area di applicazione più popolare delle interfacce neurali e di tutti i tipi di applicazioni è lo sviluppo di qualsiasi abilità umana. A questo sono dedicati vari corsi di formazione, sistemi per lo sviluppo delle capacità mentali, sistemi per cambiare comportamento, sistemi per prevenire lo stress, ADHD, sistemi per lavorare con stati psico-emotivi e così via. Questo tipo di attività ha anche un proprio termine, “Brain fitness”.
Qual è l'essenza dell'idea? Come risultato di numerosi studi, si sono formate alcune idee comprovate su come questa o quell'attività cerebrale corrisponda agli stati della coscienza umana. Sono comparsi algoritmi per determinare il livello di attenzione, concentrazione, meditazione e rilassamento mentale. Aggiungete a ciò la capacità di leggere l'EEG e l'elettromiografia (EMG) e il risultato è un'immagine dello stato attuale di una persona.
E quando è necessario imparare a indurre uno specifico stato psico-emotivo, una persona si allena utilizzando un dispositivo a cui è collegata un'interfaccia neurale. Esistono numerosi programmi per la visualizzazione dell'EEG e degli stati psico-emotivi, non li descriveremo tutti. L'addestramento per richiamare una persona allo stato di coscienza richiesto viene eseguito utilizzando la tecnologia EEG di biofeedback (biofeedback basato sull'elettroencefalografia).
Come si presenta in pratica: i genitori vogliono migliorare il rendimento scolastico dei propri figli e superare l’ADHD (disturbo da deficit di attenzione e iperattività). Per fare ciò, utilizzare un programma speciale (ad esempio, from ), scegliendo le preimpostazioni per allenare gli stati desiderati: consapevolezza, concentrazione, rilassamento, meditazione, prevenzione dell'iperconcentrazione. Seleziona un programma di allenamento per il livello di concentrazione. E lo lanciano.
Il programma offre al bambino un allenamento in cui deve mantenere le onde Alfa e Beta al di sopra di un certo livello. Le onde non dovrebbero scendere al di sotto di un certo livello. Allo stesso tempo, nella finestra del programma viene riprodotto il materiale video selezionato dai genitori. Ad esempio, il tuo cartone animato preferito. Il bambino si limita a guardare il cartone animato, monitora i livelli delle onde Alfa e Beta e non fa altro. Successivamente entra in gioco il biofeedback. Il compito del bambino è mantenere i livelli Alpha e Beta durante tutto l’allenamento.
Se uno dei livelli scende al di sotto dell'indicatore richiesto, la vignetta viene interrotta. Durante le prime lezioni il bambino proverà a ritornare in modo significativo allo stato desiderato per poter guardare il cartone animato. Ma dopo un po ', il cervello imparerà a tornare autonomamente a questo stato se ne esce (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 indurre lo stato di concentrazione richiesto, nonché la capacità di mantenere la concentrazione a un certo livello.
Sembra spaventoso, ma non affrettarti a spaventarti e chiama le autorità di tutela. Esistono anche soluzioni più semplici basate sui giochi. Per esempio, da NeuroSky. Il compito del giocatore è far sì che la formica spinga un oggetto verso se stessa nel formicaio. Ma affinché la formica possa muoversi senza fermarsi, è necessario mantenere un certo livello di concentrazione al di sopra di un certo punto della scala corrispondente.
Quando ti concentri sul processo, la formica spinge l'oggetto. Non appena il livello di concentrazione scende, la formica si ferma e tu perdi tempo, peggiorando il tuo risultato. Con ogni livello, il gioco diventa più difficile man mano che aumenta il livello di concentrazione richiesto. Ci sono anche ulteriori distrazioni.
Come risultato di una formazione regolare, l'utente sviluppa la capacità di mantenere un livello di concentrazione e attenzione sul compito da svolgere, indipendentemente dalle distrazioni esterne o interne. Qui tutto è come nello sport, è impossibile ottenere un corpo atletico andando un paio di volte in palestra o mangiando una lattina di proteine. Ricerche nel campo del biofeedback EEG hanno dimostrato che i risultati di allenamenti di questo tipo compaiono solo dopo 20 giorni di sessioni regolari di 20 minuti ciascuna.
divertimento
Le cuffie neurologiche offrono anche l'opportunità di divertirsi. Ma tutti i giochi e le applicazioni di intrattenimento sono anche strumenti di autosviluppo. Quando giochi attraverso un'interfaccia neurale, usi gli stati consci della tua coscienza per controllare i personaggi. E così imparare a controllarli.
Il gioco multiplayer Throw Trucks With Your Mind ha fatto molto rumore in passato. Il personaggio è controllato secondo lo schema standard dello sparatutto in prima persona, ma puoi combattere con altri giocatori solo con l'aiuto degli sforzi mentali. Per fare ciò, i parametri di concentrazione e meditazione del giocatore vengono visualizzati sul monitor di gioco.
Per lanciare una scatola, un camion o qualsiasi altro oggetto dall'ambiente di gioco contro un avversario, devi sollevarlo in aria usando il tuo potere mentale e poi lanciarlo contro l'avversario. Può anche "volare" verso di te, quindi colui che usa più efficacemente la capacità di concentrazione e meditazione vince la scaramuccia. È stato molto emozionante combattere con la forza della mente contro avversari reali. Tra i giochi più recenti possiamo citare da MyndPlay.
I produttori offrono anche opzioni di gioco più silenziose. Per esempio, diverse applicazioni di gioco popolari contemporaneamente. Vale anche la pena menzionare il gioco MyndPlay . È semplice: devi effettuare tre tiri con l'arco e ottenere il numero massimo di punti. Per ogni tiro puoi ottenere fino a 10 punti. Utilizzando la grafica, il gioco ti immerge nel suo ambiente, dopodiché il tuo personaggio può iniziare a mirare al bersaglio. Nella finestra del lettore viene visualizzato un indicatore del livello di concentrazione. Maggiore è la concentrazione, più vicino al dieci la freccia colpirà. Il secondo colpo richiede di entrare in uno stato di meditazione per colpire. Il terzo tiro richiederà nuovamente concentrazione. È così che il gioco dimostra chiaramente le interessanti capacità delle interfacce neurali.
Oltre ai giochi, ci sono anche neurofilm interattivi. Immagina: ti sei seduto sul divano, hai indossato le cuffie e hai acceso un film interattivo sugli skater. Ad un certo punto, arriva il momento in cui il pattinatore ha accelerato e sta per saltare. A questo punto, devi diventare tu stesso un pattinatore per concentrarti sul salto e mantenere il livello di concentrazione della coscienza finché il personaggio non termina il salto. Con sufficiente concentrazione (paragonabile alla vita reale e al livello che sarà necessario nella realtà), il pattinatore nel film riuscirà con successo a saltare e la trama passerà al successivo bivio interattivo. Se la concentrazione fosse così così, il pattinatore cadrebbe e il film seguirebbe una trama diversa.
Già girato in modo simile nello stile di Guy Ritchie, così come numerosi altri film. In effetti, la trama e il finale del film dipendono direttamente dai tuoi sforzi. E sembra molto interessante.
Logica semplice e ramificata dello sviluppo della trama
Applicazione al lavoro
Oltre ai programmi di formazione e intrattenimento, gli sviluppatori hanno creato un gran numero di applicazioni destinate all'uso professionale. Un esempio è il programma MindRec, creato per psicologi medici, sportivi, ordinari e psicologi che lavorano con rappresentanti delle forze dell'ordine.
Come viene utilizzato? La persona indossa una neuroauricolare, lo psicologo avvia il programma e inizia la sessione. Durante la sessione, le seguenti informazioni vengono monitorate e registrate nella memoria del computer, vale a dire: livello di concentrazione, attenzione, livello di meditazione, segnale EEG grezzo, in diversi tipi di visualizzazione contemporaneamente, nell'intervallo da 0 a 70 Hz . Segnali suddivisi in gamme di frequenza che compongono lo spettro del segnale principale. La suddivisione è effettuata in 8 intervalli: Delta, Theta, Low Alpha, High Alpha, Low Beta, High Beta, Low Gamma, High Gamma. Se necessario, vengono eseguite registrazioni audio e video delle azioni dello psicologo.
È possibile rivedere il materiale registrato, vedendo tutto ciò che è stato visualizzato in tempo reale durante la sessione. Se lo psicologo non ha notato subito qualcosa, quando ristudia la sessione o l'allenamento, può studiare i cambiamenti nelle reazioni delle onde cerebrali e confrontarli con le informazioni audiovisive. Questo è uno strumento molto prezioso per qualsiasi specialista del settore.
Un’altra opzione è il neuromarketing. Il neuroheadset ti consente di condurre ricerche di marketing perché mostra la risposta emotiva di una persona a determinati stimoli di marketing. Questo è molto più efficace, poiché durante i sondaggi e i questionari le persone non sono sempre oneste nelle loro risposte. E il neurostudio ti aiuterà a vedere la risposta vera, onesta e imparziale. Riunendo un focus group e conducendo test utilizzando una neuroauricolare, puoi ottenere risultati il più vicino possibile alla realtà.
Interazione con dispositivi esterni
Un'altra area interessante di lavoro con le neuroauricolare è il controllo remoto di dispositivi esterni. Molto popolari tra i bambini, ad esempio, sono i giochi di corse che consentono la competizione tra due, tre e quattro partecipanti. Ecco un noto esempio di tali giochi:
Vuoi giocare con qualcos'altro? Per favore, ecco altri sviluppi che sono diventati popolari.
Puzzlebox Elicottero orbitale
Un elicottero giocattolo controllato dal potere del pensiero. La versione standard ti consente di controllare l'altitudine di volo dell'elicottero, ma ci sono molti componenti aggiuntivi che trasformano questo giocattolo in una potente macchina per il fitness cerebrale. Revisione .
Lampada Zen
La lampada riflette il tuo stato psico-emotivo sotto forma di un bagliore di un certo colore. Ideale per sviluppare capacità di meditazione.
Allenatore di Forza II
La piccola cosa più divertente. Crea un'immagine olografica dell'ambiente di gioco e degli oggetti all'interno di una piramide trasparente. E il giocatore, usando i comandi cerebrali, controlla questi oggetti.
Necomimi
Le simpatiche orecchie di gatto sono diventate un successo in tutto il mondo. Il dispositivo è completamente autosufficiente e non necessita di connessione a un computer o smartphone. L'utente indossa le orecchie, le accende e ha l'opportunità di dimostrare il suo umore (stato psico-emotivo) muovendo queste orecchie. A proposito, un prodotto simile, , non divenne popolare nemmeno nella sua terra natale, il Giappone. Dove è stato inserito l'auricolare in questa custodia, puoi capirlo da solo.
Neuro-auricolare: intrattenimento o strumento utile?
Durante la lettura dell'articolo, può sembrare che le interfacce neurali e le cuffie siano destinate principalmente a intrattenere una persona o divertire il suo disagio emotivo. Tuttavia, questo non è assolutamente vero. Una cuffia neurologica, abbinata a un software appropriato, può aiutare a sviluppare un arto dopo una grave lesione e ridurre le conseguenze negative di gravi lesioni. Pertanto, gli scienziati stanno utilizzando attivamente la neurotecnologia per aiutare le persone.
Ad esempio, nel 2016, gli scienziati americani della Johns Hopkins University hanno creato un’interfaccia neurale che aiuta a controllare le singole dita di una protesi biomeccanica. Un anno dopo, i colleghi austriaci dell'Università di Graz svilupparono un sistema per scrivere musica sfruttando la forza del pensiero. È progettato per persone con disabilità musicalmente dotate.
Specialisti dell'Università della California che utilizzano un'interfaccia neurale, stimolazione neuromuscolare e sospensione paralizzato dalla vita in giù. E i ricercatori brasiliani, insieme a colleghi provenienti da USA, Svizzera e Germania, ci sono riusciti parzialmente in pazienti che utilizzano un'interfaccia neurale, realtà virtuale ed esoscheletro. Sono in corso anche sviluppi per interagire con i pazienti affetti dalla sindrome di lock-in. La tecnologia aiuterà a identificare tali pazienti, a comunicare con loro e a ripristinare il controllo sul corpo.
Facebook ha iniziato a lavorare su un'interfaccia neurale non invasiva che aiuterà gli utenti a digitare senza tastiera. Nissan ha sviluppato un'interfaccia cervello-macchina per leggere i pensieri durante la guida e migliorare i tempi di reazione. Ed Elon Musk vuole addirittura collegare il cervello a un computer per evitare che l’intelligenza artificiale conquisti il mondo.
Le aziende russe non possono ancora vantare molti risultati nel campo delle neurotecnologie. Tuttavia, Rostec ha recentemente presentato un campione di pre-produzione di un dispositivo che aiuterà lo scambio di informazioni tra il cervello e un dispositivo esterno. Il casco è stato sviluppato dall'Istituto di macchine a controllo elettronico (INEUM) da cui prende il nome. Io S. Brook. Si presume che l'interfaccia neurale consentirà di controllare dispositivi elettronici ed elettromeccanici: protesi, veicoli.
Cosa attende il mercato delle interfacce neurali?
Secondo , il mercato globale delle interfacce per computer raggiungerà 2022 miliardi di dollari entro il 1,72. Ora la principale area di applicazione delle interfacce neurali è la medicina, ma le aree di intrattenimento, così come la sfera militare e industriale, si stanno sviluppando attivamente. Un neuroauricolare per il controllo di un robot da combattimento non è più solo una dolce fantasia di persone intellettuali in uniforme, ma un problema completamente risolvibile.
Poiché le cuffie neurali offrono un ambiente aperto in cui è possibile creare il proprio software, si sta sviluppando anche la neuroprogrammazione privata. Per esempio, uno dei leader di mercato, NeuroSky, è disponibile per gli sviluppatori in modo assolutamente gratuito. Di conseguenza, compaiono sempre più applicazioni che utilizzano le funzionalità di questa piattaforma.
Notiamo che l'iniziativa per l'introduzione su vasta scala di interfacce neurali e chip cerebrali incontra non solo sostegno, ma anche critiche. Da un lato, le interfacce neurali possono migliorare il trattamento di lesioni cerebrali traumatiche, paralisi, epilessia o schizofrenia. D’altra parte, tali tecnologie possono esacerbare la disuguaglianza sociale.
Si teme che attualmente non esista una base legale o etica per introdurre gli elettrodi in una persona sana. Inoltre, l'interfaccia neurale può rendere il cervello umano un oggetto in cui governi, inserzionisti, hacker, rettiliani e altri individui vorranno penetrare, cosa di cui difficilmente una persona normale sarà soddisfatta. E in generale, l'interfaccia neurale e le cuffie possono cambiare le caratteristiche di una persona, influenzare la sua psiche e la sua attività come individuo e distorcere la comprensione delle persone come esseri fisiologici.
In generale, è chiaro che le neurotecnologie continueranno a svilupparsi. Ma è impossibile prevedere quando diventeranno veramente accessibili e ancora più efficaci.
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Fonte: habr.com