אין גבול לשלמות: איך ממשקים עצביים עוזרים לאנושות

לפני יותר מ-100 שנה, מדענים התעניינו ביכולות המוח וניסו להבין האם ניתן איכשהו להשפיע עליו. בשנת 1875 הצליח הרופא האנגלי ריצ'רד קאטו לזהות שדה חשמלי חלש על פני המוח של ארנבות וקופים. אז היו הרבה תגליות ומחקרים, אבל רק ב-1950, הפרופסור לפיזיולוגיה באוניברסיטת ייל, חוסה מנואל רודריגז דלגאדו, המציא את מכשיר הסטימוסיבר, שניתן היה להשתיל במוח ושנשלט באמצעות אותות רדיו.

האימון נערך על קופים וחתולים. לפיכך, גירוי של אזור מסוים במוח באמצעות אלקטרודה מושתלת גרם לחתול להרים את הכפה האחורית. לדברי דלגדו, החיה לא הראתה סימנים של אי נוחות במהלך ניסויים כאלה.

ו-13 שנים מאוחר יותר, המדען בילה ניסוי מפורסם - השתיל ממריצים במוח של שור ושלטו בו באמצעות משדר נייד.

כך החל עידן הממשקים והטכנולוגיות העצביות המסוגלות להגדיל את היכולות הביולוגיות של האדם. כבר ב-1972 יצא למכירה שתל שבלול, שהמיר צליל לאות חשמלי, העביר אותו למוח ולמעשה אפשר לאנשים עם לקות שמיעה חמורה לשמוע. ובשנת 1973, המונח "ממשק מוח-מחשב" שימש רשמית בפעם הראשונה. בשנת 1998, המדען פיליפ קנדי ​​השתיל את הממשק העצבי הראשון בחולה, המוזיקאי ג'וני ריי. לאחר השבץ, ג'וני איבד את יכולת התנועה. אבל בזכות ההשתלה, הוא למד להזיז את הסמן רק על ידי דימיון תנועת ידיו.

בעקבות המדענים, הרעיון של יצירת ממשק עצבי התקבל על ידי תאגידים עסקיים גדולים וסטארט-אפים. פייסבוק ואילון מאסק כבר הודיעו על כוונתם לפתח מערכת שתעזור לשלוט באובייקטים בכוח המחשבה. יש התולים את תקוותיהם בממשקים עצביים – טכנולוגיות יאפשרו לאנשים עם מוגבלות לשחזר תפקודים שאבדו, לשפר את שיקומו של אדם שעבר אירוע מוחי או פגיעה מוחית טראומטית. אחרים ספקנים לגבי התפתחויות כאלה, מאמינים שהשימוש בהם כרוך בבעיות משפטיות ואתיות.

כך או כך, יש מספר מספיק של שחקנים גדולים בשוק. אם אתה מאמין ויקיפדיה, כמה פיתוחים כבר הופסקו, אבל השאר די פופולריים ובמחיר סביר.

מהו ממשק עצבי וכיצד הוא יכול להיות שימושי?

סוגי גלי מוח

ממשק עצבי הוא מערכת להחלפת מידע בין המוח האנושי למכשיר אלקטרוני. מדובר בטכנולוגיה המאפשרת לאדם אינטראקציה עם העולם החיצון על בסיס רישום הפעילות החשמלית של המוח - אלקטרואנצפלוגרמה (EEG). הרצון של אדם לבצע פעולה כלשהי בא לידי ביטוי בשינויים ב-EEG, אשר בתורו מפוענח על ידי המחשב.
ממשקים עצביים יכולים להיות חד כיווניים או דו כיווניים. הראשונים מקבלים אותות מהמוח או שולחים אותם אליו. האחרון יכול לשלוח ולקבל אותות בו זמנית.
ישנן מספר שיטות למדידת אותות מוח. הם מחולקים לשלושה סוגים.

• לא פולשני. חיישנים ממוקמים על הראש כדי למדוד פוטנציאלים חשמליים הנוצרים על ידי המוח (EEG) והשדה המגנטי (MEG).
• חצי פולשני. אלקטרודות מונחות על פני השטח החשופים של המוח.
• פַּלשָׁנִי. מיקרו-אלקטרודות ממוקמות ישירות לתוך קליפת המוח, מודדות את הפעילות של נוירון בודד.

המאפיין המרכזי של הממשק העצבי הוא שהוא מאפשר לך להתחבר ישירות למוח. מה זה יכול לעשות בפועל? ממשקים עצביים, למשל, יכולים להקל או לשנות באופן קיצוני את חייהם של אנשים משותקים. חלקם לא יכולים לכתוב, לזוז או לדבר. אבל במקביל, המוח שלהם די עובד. הממשק העצבי יאפשר לאנשים אלו לבצע פעולות מסוימות על ידי קריאת כוונות באמצעות אלקטרודות המחוברות למוח.

אפשרות נוספת לשימוש בממשק העצבי הומצאה על ידי מדענים אמריקאים שפיתחו תותבת סייבר המסוגלת לשפר את הזיכרון האנושי ב-30%. המכשיר מייצר דחפים עצביים המסייעים למטופל ליצור זיכרונות חדשים ולזכור את פניהם של קרובי משפחה. צפוי שהפיתוח יסייע להילחם בדמנציה סנילי, מחלת אלצהיימר ובעיות זיכרון נוספות.

בנוסף לבריאות, ממשקים עצביים יכולים לשמש להתפתחות אישית של אדם, לעבודה ובידור, כמו גם לאינטראקציה עם אחרים. אז אילו דברים מעניינים נוירוטכנולוגיה יכולה להציע בתחומים האלה?

שלמות עצמית

אולי תחום היישום הפופולרי ביותר של ממשקים עצביים וכל מיני יישומים הוא פיתוח כל יכולות אנושיות. לכך מוקדשות הכשרות שונות, מערכות לפיתוח יכולות מנטליות, מערכות לשינוי התנהגות, מערכות למניעת לחץ, הפרעות קשב וריכוז, מערכות לעבודה עם מצבים פסיכו-רגשיים וכדומה. לסוג זה של פעילות יש אפילו מונח משלו, "כושר מוחי".

מהי מהות הרעיון? כתוצאה ממחקרים רבים, נוצרו כמה רעיונות מוכחים לגבי האופן שבו פעילות מוחית כזו או אחרת מתאימה למצבי תודעה אנושית. הופיעו אלגוריתמים לקביעת רמת הקשב, הריכוז והמדיטציה, והרפיה נפשית. תוסיפו לזה את היכולת לקרוא EEG ואלקטרומיוגרפיה (EMG), והתוצאה היא תמונה של מצבו הנוכחי של האדם.

וכאשר אתה צריך ללמוד כיצד לגרום למצב פסיכו-רגשי ספציפי, אדם מאמן את עצמו באמצעות מכשיר שאליו מחובר ממשק עצבי. ישנן מספר עצום של תוכניות להמחשת EEG ומצבים פסיכו-רגשיים; לא נתאר את כולן. אימון לקריאה לאדם למצב ההכרה הנדרש מתבצע באמצעות טכנולוגיית ביופידבק EEG (ביופידבק על בסיס אלקטרואנצפלוגרפיה).

איך זה נראה בפועל: הורים רוצים לשפר את הביצועים הלימודיים של ילדם ולהתגבר על ADHD (הפרעת קשב וריכוז). לשם כך, השתמש בתוכנית מיוחדת (לדוגמה, מ NeuroPlus), בחירת הגדרות קבועות מראש לאימון המצבים הרצויים: תשומת לב, ריכוז, הרפיה, מדיטציה, מניעת ריכוז יתר. בחר תוכנית אימון ברמת ריכוז. והם משיקים את זה.

התכנית מציעה לילד אימון בו הוא צריך לשמור על גלי אלפא ובטא מעל רמה מסוימת. גלים לא צריכים לרדת מתחת לרמה מסוימת. במקביל, חומר הווידאו שנבחר על ידי ההורים מושמע בחלון התוכנית. לדוגמה, הקריקטורה האהובה עליך. הילד פשוט צופה בקריקטורה, עוקב אחר רמות גלי האלפא והביתא ולא עושה דבר אחר. בשלב הבא, ביופידבק נכנס לפעולה. המשימה של הילד היא לשמור על רמות אלפא ובטא לאורך האימון.

אם אחת הרמות יורדת מתחת למחוון הנדרש, הקריקטורה מופסקת. במהלך השיעורים הראשונים, הילד ינסה לחזור בצורה משמעותית למצב הרצוי על מנת לצפות בסרט המצויר. אבל לאחר זמן מה, המוח ילמד לחזור באופן עצמאי למצב זה אם הוא נופל ממנו (בתנאי שהסרט המצויר מעניין את הילד, ומצב הצפייה "נוח" למוח). כתוצאה מכך, הילד מפתח את היכולת לעורר את מצב הריכוז הנדרש, כמו גם את היכולת לשמור על ריכוז ברמה מסוימת.

זה נראה מפחיד, אבל אל תמהרו לפחד ולהתקשר לרשויות האפוטרופסות. יש גם פתרונות פשוטים יותר המבוססים על משחקים. לדוגמה, שים לב לנמלה מבית NeuroSky. המשימה של השחקן היא לגרום לנמלה לדחוף אובייקט לעבר עצמה לתוך תל הנמלים. אבל כדי שהנמלה תנוע בלי לעצור, יש צורך לשמור על רמת ריכוז מסוימת מעל נקודה מסוימת בסולם המקביל.

כאשר מתרכזים בתהליך, הנמלה דוחפת את האובייקט. ברגע שרמת הריכוז יורדת, הנמלה עוצרת ואתה מבזבז זמן, ומחמיר את התוצאה שלך. עם כל רמה, המשחק הופך לקשה יותר ככל שרמת הריכוז הנדרשת עולה. יש גם הסחות דעת נוספות.

כתוצאה מאימון שוטף, המשתמש מפתח את היכולת לשמור על רמת ריכוז וקשב למשימה העומדת על הפרק, ללא קשר להפרעות חיצוניות או פנימיות. כאן הכל כמו בספורט, אי אפשר להשיג גוף אתלטי על ידי הליכה למכון כושר כמה פעמים או אכילת קופסת חלבונים. מחקרים בתחום ה-EEG של ביופידבק הראו שהתוצאות מאימון מסוג זה מופיעות רק לאחר 20 יום של מפגשים קבועים של 20 דקות כל אחד.

בידור

Headsets גם מספקים הזדמנות ליהנות. אבל כל המשחקים ויישומי הבידור הם גם כלים לפיתוח עצמי. כשאתה משחק משחקים דרך ממשק עצבי, אתה משתמש במצבים מודעים של התודעה שלך כדי לשלוט בדמויות. וכך למד לשלוט בהם.

משחק מרובה המשתתפים Throw Trucks With Your Mind עשה הרבה רעש בזמנו. הדמות נשלטת לפי סכימת היריות הסטנדרטית בגוף ראשון, אבל אתה יכול להילחם בשחקנים אחרים רק בעזרת מאמצים מנטליים. לשם כך, פרמטרי הריכוז והמדיטציה של השחקן מוצגים על צג המשחק.

כדי לזרוק קופסה, משאית או כל חפץ אחר מסביבת המשחק לעבר יריב, עליך להרים אותו לאוויר באמצעות הכוח המנטלי שלך ואז לזרוק אותו על היריב. זה גם יכול "לעוף" אליך, אז מי שמשתמש בצורה יעילה יותר ביכולת הריכוז והמדיטציה מנצח בהתכתשות. זה היה מאוד מרגש להילחם בכוח השכל מול יריבים אמיתיים. בין משחקים עדכניים יותר נוכל לציין זומבי ראש מ MyndPlay.

היצרנים מציעים גם אפשרויות משחק שקטות יותר. לדוגמה, סקירה מעניינת כמה אפליקציות משחק פופולריות בו זמנית. ראוי להזכיר גם את המשחק MyndPlay Sports Archery Lite. זה פשוט: אתה צריך לעשות שלוש זריקות מקשת ולקלוע את המספר המרבי של נקודות. עבור כל זריקה אתה יכול לקבל עד 10 נקודות. באמצעות חזותיים, המשחק טובל אותך בסביבתו, ולאחר מכן הדמות שלך יכולה להתחיל לכוון אל המטרה. מחוון רמת הריכוז מופיע בחלון הנגן. ככל שהריכוז גבוה יותר, כך החץ יפגע קרוב יותר לעשר. הזריקה השנייה מחייבת אותך להיכנס למצב של מדיטציה כדי להכות. הזריקה השלישית תדרוש שוב ריכוז. כך המשחק מדגים בבירור את היכולות המעניינות של ממשקים עצביים.

בנוסף למשחקים, ישנם גם סרטי נוירופילמים אינטראקטיביים. תארו לעצמכם: התיישבת על הספה, חבשת אוזניות והפעלת סרט אינטראקטיבי על מחליקים. בשלב מסוים, מתעורר רגע שבו המחליק האיץ ועומד לקפוץ. בשלב זה, עליך להפוך למחליק בעצמך כדי להתרכז בקפיצה ולשמור על רמת הריכוז של התודעה עד שהדמות תסיים את הקפיצה. עם ריכוז מספיק (שווה להשוות לחיים האמיתיים ולרמה שתידרש במציאות), המחליק בסרט יצליח לבצע את הקפיצה והעלילה תעבור למזלג האינטראקטיבי הבא. אם הריכוז היה כך-ככה, אז המחליק ייפול, והסרט יעקוב אחר קו עלילה אחר.

כבר צולם בצורה דומה מותחן בסגנון גאי ריצ'י, כמו גם מספר סרטים נוספים. למעשה, העלילה והסיום של הסרט תלויים ישירות במאמצים שלכם. וזה נראה מאוד מעניין.

היגיון פשוט ומסועף של פיתוח העלילה

יישום בעבודה

בנוסף לתוכניות הדרכה ובידור, מפתחים יצרו מספר רב של אפליקציות המיועדות לשימוש מקצועי. דוגמה לכך היא תוכנית MindRec, אשר נוצרה עבור פסיכולוגים רפואיים, ספורט, פסיכולוגים רגילים ופסיכולוגים העובדים עם נציגי רשויות אכיפת החוק.

איך משתמשים בזה? האדם שם אוזניות עצביות, הפסיכולוג משיק את התוכנית ומתחיל את הפגישה. במהלך הפגישה, המידע הבא מנוטר ונרשם בזיכרון המחשב, דהיינו: רמת ריכוז, קשב, רמת מדיטציה, אות EEG גולמי, במספר סוגי הדמיה בו-זמנית, בטווח שבין 0 ל-70 הרץ. . אותות מחולקים לטווחי תדרים המרכיבים את הספקטרום של האות הראשי. הפירוק נעשה ל-8 טווחים: דלתא, תטא, אלפא נמוך, אלפא גבוה, ביתא נמוכה, ביתא גבוהה, גמא נמוכה, גמא גבוהה. במידת הצורך מבוצעות הקלטות קול ווידאו של פעולות הפסיכולוג.

ניתן לעיין בחומר המוקלט, לראות את כל מה שהוצג בזמן אמת במהלך הפגישה. אם הפסיכולוג לא הבחין במשהו מיד, אז כאשר הוא לומד מחדש את הפגישה או האימון, הוא יכול ללמוד שינויים בתגובות גלי המוח ולהשוות אותם עם מידע אורקולי. זהו כלי בעל ערך רב לכל מומחה בתחום.

אפשרות נוספת היא נוירומרקטינג. אוזניית הנוירו מאפשרת לך לערוך מחקר שיווקי מכיוון שהוא מראה את התגובה הרגשית של אדם לגירויים שיווקיים מסוימים. זה הרבה יותר יעיל, שכן במהלך סקרים ושאלונים אנשים לא תמיד ישרים בתשובותיהם. ומחקר נוירו יעזור לך לראות את התשובה האמיתית, כנה וחסרת פניות. על ידי איסוף קבוצת מיקוד וביצוע בדיקות באמצעות אוזניות עצביות, ניתן להגיע לתוצאות הקרובות ביותר למציאות.

אינטראקציה עם מכשירים חיצוניים

תחום מעניין נוסף של עבודה עם אוזניות עצביות הוא שליטה מרחוק במכשירים חיצוניים. פופולריים מאוד בקרב ילדים, למשל, הם משחקי מרוצים המאפשרים תחרות בין שניים, שלושה וארבעה משתתפים. הנה דוגמה ידועה למשחקים כאלה:

אתה רוצה לשחק עם משהו אחר? בבקשה, הנה עוד פיתוחים שהפכו גם הם לפופולריים.

Puzzlebox Orbit Helicopter

מסוק צעצוע שנשלט בכוח המחשבה. הגרסה הסטנדרטית מאפשרת לשלוט בגובה הטיסה של המסוק, אך ישנן תוספות רבות שהופכות את הצעצוע הזה למכשיר כושר מוח רב עוצמה. סקירה היה על האברה.

מנורת זן

המנורה משקפת את המצב הפסיכו-רגשי שלך בצורה של זוהר בצבע מסוים. אידיאלי לפיתוח מיומנויות מדיטציה.

מאמן כוח II

הדבר הכי משעשע. יוצר תמונה הולוגרפית של סביבת המשחק וחפצים בתוך פירמידה שקופה. והשחקן, באמצעות פקודות מוח, שולט באובייקטים האלה.

Necomimi

אוזני החתול החמודות הפכו ללהיט בכל העולם. המכשיר עצמאי לחלוטין ואינו מצריך חיבור למחשב או לסמארטפון. המשתמש שם אוזניים, מדליק אותן ומקבל הזדמנות להפגין את מצב הרוח שלו (מצב פסיכו-רגשי) על ידי הנעת אוזניים אלו. אגב, מוצר דומה, בצורת זנב, לא הפך פופולרי אפילו במולדתו, יפן. היכן הוכנסה האוזניות במקרה זה, אתה יכול להבין בעצמך.

אוזניות נוירו - בידור או כלי שימושי?

בקריאת המאמר אולי נראה שממשקים עצביים ואוזניות נועדו בעיקר לבדר אדם או לשעשע את מצוקתו הרגשית. עם זאת, זה ממש לא נכון. אוזניות עצביות, יחד עם תוכנה מתאימה, עשויות בהחלט לעזור לפתח איבר לאחר פציעה חמורה ולהפחית את ההשלכות השליליות של פציעות חמורות. לכן, מדענים משתמשים באופן פעיל בנוירוטכנולוגיה כדי לעזור לאנשים.

לדוגמה, בשנת 2016, מדענים אמריקאים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס יצרו ממשק עצבי המסייע לשלוט באצבעות בודדות של תותב ביו-מכני. שנה לאחר מכן, עמיתיהם האוסטרים מאוניברסיטת גראץ פיתחו מערכת לכתיבת מוזיקה תוך שימוש בכוח המחשבה. הוא מיועד לאנשים בעלי כישרון מוזיקלי עם מוגבלויות.

מומחים מאוניברסיטת קליפורניה המשתמשים בממשק עצבי, גירוי עצבי-שרירי והשעיה לימד אדם ללכתמשותקת מהמותניים ומטה. וחוקרים ברזילאים, יחד עם עמיתים מארה"ב, שוויץ וגרמניה, הצליחו באופן חלקי לשחזר את חוט השדרה בחולים המשתמשים בממשק עצבי, מציאות מדומה ושלד חיצוני. נערכים גם פיתוחים לאינטראקציה עם חולים עם תסמונת ננעלת. הטכנולוגיה תסייע לזהות חולים כאלה, לתקשר איתם ולהחזיר את השליטה על הגוף.

פייסבוק החלה לעבוד על ממשק עצבי לא פולשני שיעזור למשתמשים להקליד ללא מקלדת. ניסאן פיתחה ממשק מוח-מכונה לקריאת מחשבות בזמן נהיגה כדי לשפר את זמני התגובה. ואילון מאסק אפילו רוצה לחבר בין המוח למחשב כדי להימנע מהשתלטות על העולם על ידי בינה מלאכותית.

חברות רוסיות עדיין לא יכולות להתפאר בהישגים רבים בתחום הנוירוטכנולוגיות. עם זאת, Rostec הציגה לאחרונה מדגם טרום ייצור של מכשיר שיעזור להחליף מידע בין המוח למכשיר חיצוני. הקסדה פותחה על ידי המכון למכונות בקרה אלקטרוניות (INEUM) על שמו. א.ס. ברוק. ההנחה היא שהממשק העצבי יאפשר לשלוט במכשירים אלקטרוניים ואלקטרומכניים: תותבות, כלי רכב.

מה מחכה לשוק הממשקים העצביים?

על פי תחזית על ידי Grand View Research, שוק ממשקי המחשב העולמי יגיע ל-2022 מיליארד דולר עד 1,72. כעת תחום היישום העיקרי של ממשקים עצביים הוא רפואה, אך אזורי בידור, כמו גם התחומים הצבאיים והתעשייתיים, מתפתחים באופן פעיל. אוזניות נוירו לשליטה ברובוט קרבי היא כבר לא רק פנטזיה מתוקה של אנשים עם מדים גבוהים, אלא בעיה פתירה לחלוטין.

בשל העובדה שאוזניות עצביות מציעות סביבה פתוחה שניתן להשתמש בה כדי ליצור תוכנה משלך, מתפתחת גם תכנות נוירו-פרטי. לדוגמה, SDK אחד ממובילי השוק, NeuroSky, זמין למפתחים בחינם לחלוטין. וכתוצאה מכך, מופיעות יותר ויותר אפליקציות המשתמשות ביכולות של הפלטפורמה הזו.

הבה נציין כי היוזמה להחדרה נרחבת של ממשקים עצביים ושבבי מוח נתקלת לא רק בתמיכה, אלא גם בביקורת. מצד אחד, ממשקים עצביים יכולים לשפר את הטיפול בפגיעות מוח טראומטיות, שיתוק, אפילפסיה או סכיזופרניה. מצד שני, טכנולוגיות כאלה יכולות להחמיר את אי השוויון החברתי.

יש חששות שאין כיום בסיס חוקי או אתי להחדרת אלקטרודות לאדם בריא. בנוסף, הממשק העצבי יכול להפוך את המוח האנושי לאובייקט שממשלות, מפרסמים, האקרים, זוחלים ואנשים אחרים ירצו לחדור אליו, שסביר שאדם נורמלי לא יהיה מרוצה ממנו. ובכלל, הממשק העצבי והאוזניות יכולים לשנות את המאפיינים של האדם, להשפיע על נפשו ופעילותו כפרט, ולעוות את ההבנה של אנשים כיצורים פיזיולוגיים.

באופן כללי, ברור שהנוירוטכנולוגיות ימשיכו להתפתח. אבל אי אפשר לחזות מתי הם יהפכו לנגישים באמת ואף יותר יעילים.

מה עוד מעניין בבלוג? Cloud4Y
→ בעוד "כמה עשורים" המוח יהיה מחובר לאינטרנט
→ בינה מלאכותית לכולם
→ אורות, מצלמה... ענן: איך עננים משנים את תעשיית הסרטים
→ כדורגל בעננים - אופנה או הכרח?
→ ביומטריה: איך אנחנו ו"הם" מסתדרים עם זה?

מקור: www.habr.com