Meer dan 100 jaar geleden waren wetenschappers geĆÆnteresseerd in de mogelijkheden van de hersenen en probeerden ze te begrijpen of er op een of andere manier invloed op uitgeoefend kon worden. In 1875 slaagde de Engelse dokter Richard Caton erin een zwak elektrisch veld op de oppervlakte van de hersenen van konijnen en apen te registreren. Daarna volgden talloze ontdekkingen en onderzoeken, maar slechts in 1950 bedacht de fysiologieprofessor van Yale, JosĆ© Manuel RodrĆguez Delgado, het apparaat "Stimulosiever", dat in de hersenen kon worden geĆÆmplanteerd en dat werd bestuurd met behulp van radiosignalen.
De experimenten werden uitgevoerd op apen en katten. Zo zorgde stimulatie van een specifiek hersengebied via een geĆÆmplanteerde elektrode ervoor dat de kat zijn achterpoot opsteeg. Volgens Delgado vertoonde het dier geen tekenen van ongemak tijdens dergelijke experimenten.
En 13 jaar later voerde de wetenschapper waarbij hij stimulisseurs in de hersenen van een stier implanterde en deze bestuurde met een draagbare zender.
Zo begon het tijdperk van neurointerfaces en technologieƫn die de biologische mogelijkheden van de mens kunnen vergroten. Al in 1972 kwam de cochleaire implantaat op de markt, dat geluid omzette in een elektrisch signaal, dat naar de hersenen werd gestuurd en mensen met ernstige gehoorproblemen in staat stelde te horen. En in 1973 werd voor het eerst officieel de term "brain-computer interface" - computerneurointerface - gebruikt. In 1998 implanterde de wetenschapper Philippe Kennedy de eerste neurointerface in een patiƫnt - de muzikant Johnny Ray. Na een beroerte verloor Johnny zijn vermogen om te bewegen. Maar dankzij de implantatie leerde hij de cursor te verplaatsen door zich alleen de beweging van zijn handen voor te stellen.
Na de wetenschappers namen grote bedrijven en startups het idee van het creƫren van een neurointerface over. Facebook en Elon Musk hebben al aangekondigd een systeem te willen ontwikkelen dat het mogelijk maakt om objecten met de kracht van gedachten te besturen. Sommigen hebben grote hoop op neurointerfaces - de technologieƫn zullen mensen met een beperking helpen om verloren functies te herstellen, de revalidatie van iemand die een beroerte of schedeltrauma heeft gehad, te verbeteren. Anderen zijn sceptisch over dergelijke ontwikkelingen, omdat ze denken dat het gebruik ervan juridische en ethische problemen met zich mee kan brengen.
Hoe dan ook, de markt heeft een indrukwekkend aantal grote spelers. Als we geloven , sommige producten zijn al uit productie genomen, maar de andere zijn behoorlijk populair en beschikbaar.
Wat is een neuro-interface en hoe kan deze nuttig zijn?
Types hersengolven
Een neuro-interface is een systeem voor het uitwisselen van informatie tussen de menselijke hersenen en een elektronisch apparaat. Het is een technologie die het mogelijk maakt om met de buitenwereld te communiceren op basis van het registreren van elektrische activiteit in de hersenen ā elektro-encefalogram (EEG). De wens van een persoon om een bepaalde actie uit te voeren, wordt weergegeven in veranderingen in de EEG, die op hun beurt door een computer worden gedecodeerd.
Neuro-interfaces kunnen eenrichtings- of twee-richtingcommunicatie hebben. De eerste ontvangen of verzenden signalen naar de hersenen. De laatste kan signalen tegelijk verzenden en ontvangen.
Er zijn verschillende methoden voor het meten van hersensignalen. Ze worden onderverdeeld in drie types.
- Niet-invasief. Sensoren worden op het hoofd geplaatst om de elektrische potentialen te meten die door de hersenen worden gegenereerd (EEG) en het magnetische veld (MEG).
- Semi-invasief. Elektroden worden op het open oppervlak van de hersenen geplaatst.
- Invasief. Micro-elektroden worden direct in de hersenschors geplaatst, waardoor de activiteit van een enkele neuron kan worden gemeten.
Een sleutelfeature van de neuro-interface is dat deze direct met de hersenen kan worden verbonden. Wat kan dit in de praktijk opleveren? Neuro-interfaces kunnen bijvoorbeeld het leven van verlamde mensen verlichten of drastisch veranderen. Sommige mensen kunnen niet schrijven, bewegen of praten. Maar hun hersenen functioneren nog steeds goed. Een neuro-interface stelt deze mensen in staat om bepaalde acties uit te voeren door hun intenties te lezen met behulp van elektroden die aan de hersenen zijn aangesloten.
Een andere toepassing van de neuro-interface werd bedacht door Amerikaanse wetenschappers die een cyber-prothese ontwikkelden die het menselijk geheugen met 30% kan verbeteren. Het apparaat genereert zenuwimpulsen die de patiƫnt helpen nieuwe herinneringen te vormen en gezichten van familieleden te onthouden. Het wordt verwacht dat de ontwikkeling zal helpen in de strijd tegen ouderdomsdementie, de ziekte van Alzheimer en andere geheugenproblemen.
Naast gezondheid kunnen neurointerfaces worden gebruikt voor persoonlijke ontwikkeling, werk en entertainment, evenals voor interactie met anderen. Wat voor interessante dingen kunnen neurotechnologieƫn in deze gebieden aanbieden?
Zelfverbetering
De waarschijnlijk populairste toepassing van neurointerfaces en verschillende applicaties is de ontwikkeling van menselijke capaciteiten. Dit omvat diverse trainingen, systemen voor de ontwikkeling van mentale vaardigheden, gedragsveranderingssystemen, systemen voor stresspreventie, ADHD, systemen voor het werken met psycho-emotionele toestanden, enzovoort. Voor deze activiteiten bestaat er zelfs een eigen term: 'Braint-fitness'.
Wat is de essentie van het idee? Door tal van onderzoeken zijn er enkele bewezen inzichten ontstaan over hoe bepaalde hersenactiviteit overeenkomt met toestanden van het menselijke bewustzijn. Er zijn algoritmes ontwikkeld die het niveau van aandacht, concentratie en meditatie en mentale ontspanning kunnen bepalen. Voeg daarbij de mogelijkheid om EEG en electromyografie (EMG) uit te lezen, en we krijgen een beeld van de staat van een persoon op dat moment.
Wanneer iemand specifieke psycho-emotionele toestanden wil oproepen, traint diegene zichzelf met behulp van een apparaat waarop de neurointerface is aangesloten. Er zijn talloze programma's voor het visualiseren van EEG en psycho-emotionele toestanden; we zullen er niet allemaal beschrijven. De training voor het oproepen van de benodigde staat van bewustzijn wordt uitgevoerd met behulp van EEG-biofeedbacktechnologie.
Hoe ziet dit er in de praktijk uit: ouders willen de prestaties van hun kind verbeteren en ADHD overwinnen. Hiervoor gebruiken ze een speciaal programma (bijvoorbeeld van ), waarbij ze presets kiezen voor de training van de gewenste toestanden: aandacht, concentratie, ontspanning, meditatie, en preventie van hyperconcentratie. Ze kiezen een programma voor de training van het concentratieniveau en starten het.
Het programma biedt het kind een training aan waarin het moet proberen de Alpha- en Beta-golfwaarden boven een bepaald niveau te houden. De golven mogen niet onder een vastgesteld niveau dalen. Tegelijkertijd wordt er in het programmavenster een door de ouders gekozen videomateriaal afgespeeld, bijvoorbeeld de favoriete cartoon. Het kind kijkt simpelweg naar de cartoon, houdt de Alpha- en Beta-golfwaarden in de gaten en doet verder niets. Dan komt de BOS in actie. De taak van het kind is om de Alpha- en Beta-waarden constant gedurende de hele training te behouden.
Als een van de niveaus onder de vereiste waarde daalt, wordt de cartoon onderbroken. In de eerste sessies zal het kind proberen bewust terug te keren naar de gewenste toestand om de cartoon te kunnen bekijken. Maar na verloop van tijd leert de hersenen om zelfstandig terug te keren naar deze toestand als het eruit valt (op voorwaarde dat de cartoon interessant is voor het kind en de staat van bekijken "comfortabel" is voor de hersenen). Als gevolg daarvan ontwikkelt het kind de vaardigheid om de vereiste concentratietoestand op te roepen en ook het vermogen om de concentratie op een bepaald niveau vast te houden.
Het klinkt misschien beangstigend, maar schrik niet en bel niet met de jeugdzorg. Er zijn eenvoudigere oplossingen op basis van spelletjes. Bijvoorbeeld, van NeuroSky. De taak van de speler is om de mier te laten duwen naar zijn nest. Maar om de mier zonder onderbrekingen te laten bewegen, moet je een bepaald concentratieniveau boven een vastgesteld punt op de bijbehorende schaal behouden.
Wanneer je je concentreert op het proces, duwt de mier het object. Zodra het concentratieniveau daalt, stopt de mier en verlies je tijd, wat je resultaat verslechtert. Met elk niveau wordt het spel moeilijker, omdat het vereiste concentratieniveau stijgt. Daarnaast komen er extra afleiders bij.
Door regelmatige training ontwikkelt de gebruiker het vermogen om een niveau van concentratie en aandacht te behouden bij de taak die wordt uitgevoerd, ongeacht afleidende externe of interne factoren. Het werkt hier net als in de sport; je kunt geen sportlichaam krijgen door een paar keer naar de sportschool te gaan of door een pot proteĆÆne te eten. Onderzoek op het gebied van EEG-biofeedback heeft aangetoond dat resultaten van dit soort trainingen pas na 20 dagen regelmatige sessies van elk 20 minuten zichtbaar worden.
Entertainment
Neuroheadsets bieden ook de mogelijkheid om te ontspannen. Maar alle games en entertainmentapplicaties fungeren ook als instrumenten voor zelfontwikkeling. Door games te spelen via een neuro-interface, maak je gebruik van bewuste toestanden van je bewustzijn om personages te besturen. En zo leer je hen te beheersen.
De multiplayer game Throw Trucks With Your Mind heeft destijds veel opschudding veroorzaakt. De besturing van het personage geschiedt volgens de standaard shooter-methode van de eerste persoon, maar vechten tegen andere spelers gebeurt enkel met mentale inspanning. Hiervoor worden de concentratie- en meditatiewaarden van de speler op het scherm weergegeven.
Om een doos, vrachtwagen of een ander object uit de spelomgeving naar een tegenstander te gooien, moet je het met je mentale kracht in de lucht tillen en het vervolgens naar de tegenstander werpen. Jij kunt ook geraakt worden, dus in een conflict wint degene die effectiever gebruikmaakt van de concentratie- en meditatiestructuur. Het was behoorlijk boeiend om de kracht van de geest tegen echte tegenstanders te gebruiken. Onder recente games kan men noemen van MyndPlay.
Fabrikanten bieden ook rustigere spelvarianten aan. Bijvoorbeeld, van verschillende populaire spelapplicaties. Ook de game MyndPlay Het is eenvoudig: je moet drie schoten met de boog maken en het maximale aantal punten behalen. Voor elk schot kun je tot 10 punten krijgen. Door middel van videobeelden dompelt het spel je onder in zijn omgeving, waarna je personage kan beginnen met richten op het doel. In het spelersvenster verschijnt een concentratieniveau-indicator. Hoe hoger de concentratie, hoe dichter de pijl bij de tien zal komen. Voor het tweede schot moet je in een meditatieve staat komen om te raken. Voor het derde schot is weer concentratie nodig. Op deze manier toont het spel op een duidelijke manier de interessante mogelijkheden van neuro-interfacetechnologie.
Naast games zijn er ook interactieve neurofilms. Stel je voor: je gaat op de bank zitten, zet een headset op en start een interactieve film over skaters. Op een bepaald moment is er een moment waarop de skater vaart heeft en bijna moet springen. Op dat moment moet je zelf de skater worden om je op de sprong te concentreren en het concentratieniveau te behouden totdat het personage de sprong heeft voltooid. Bij voldoende concentratie (te vergelijken met het echte leven en het niveau dat in werkelijkheid nodig is) zal de skater in de film succesvol springen en gaat het verhaal verder naar de volgende interactieve splitsing. Als de concentratie niet goed is, zal de skater vallen en zal de film een andere verhaallijn volgen.
Op een vergelijkbare manier is er al gefilmd in de stijl van Guy Ritchie, evenals een aantal andere films. In feite hangt het verhaal en het einde van de film rechtstreeks af van jouw inspanningen. En dat ziet er behoorlijk interessant uit.
Eenvoudige en vertakte logica van het verhaal
Toepassing in praktijk
Naast trainings- en entertainmentprogramma's hebben de ontwikkelaars een groot aantal applicaties gemaakt die bedoeld zijn voor professioneel gebruik. Een voorbeeld hiervan is het programma MindRec, dat is ontworpen voor medische, sportieve, gewone psychologen en psychologen die werken met leden van de veiligheidsdiensten.
Hoe wordt het gebruikt? Een persoon draagt een neuroheadset, de psycholoog start het programma en begint de sessie. Tijdens de sessie wordt de volgende informatie gemonitord en in het geheugen van de computer opgeslagen: het niveau van concentratie, aandacht, meditatie, ruwe EEG-signalen, in verschillende visualisaties tegelijk, in het bereik van 0 tot 70 Hz. Signalensplitsing per frequentiebanden die het spectra van het hoofdsignaal vormen. De splitsing gebeurt in 8 frequentiebanden: Delta, Theta, Lage Alpha, Hoge Alpha, Lage Beta, Hoge Beta, Lage Gamma, Hoge Gamma. Indien nodig worden audio- en video-opnames gemaakt van de acties van de patiƫnt onder begeleiding van de psycholoog.
Het opgenomen materiaal kan opnieuw worden bekeken, waarbij alles zichtbaar is dat in realtime tijdens de sessie werd weergegeven. Als de psycholoog iets niet meteen opmerkte, kan hij bij het herbekijken van de sessie of training de veranderingen in de golfreacties van de hersenen bestuderen en deze vergelijken met de audiovisie-informatie. Dit is een zeer waardevol hulpmiddel voor elke specialist op dit gebied.
Een andere optie is neuromarketing. De neuroheadset maakt het mogelijk om marktonderzoek te doen, omdat het de emotionele reactie van een persoon op bepaalde marketingprikkels toont. Dit is veel effectiever, omdat mensen tijdens enquĆŖtes en vragenlijsten niet altijd eerlijk zijn in hun antwoorden. Neurowetenschappelijk onderzoek helpt de echte, eerlijke en onpartijdige reactie te zien. Door een focusgroep samen te stellen en testen uit te voeren met behulp van de neuroheadset, kunnen resultaten worden verkregen die maximaal overeenkomen met de realiteit.
Interactie met externe apparaten
Een andere interessante richtingen van het werken met neuroheadsets is het op afstand bedienen van externe apparaten. Bijvoorbeeld, racespellen zijn zeer populair onder kinderen, die concurrentie mogelijk maken tussen twee, drie of vier deelnemers. Een goed voorbeeld van dergelijke spellen is:
Wil je nog met iets anders experimenteren? Hier zijn andere ontwikkelingen die ook populair zijn geworden.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Een speelgoedhelikopter die bestuurd wordt met de kracht van gedachten. De standaardversie laat je de hoogte van de vlucht van de helikopter bedienen, maar er zijn veel aanvullingen die dit speeltje omtoveren tot een krachtige trainer voor brain fitness. Overzicht .
Zen Lamp
De lamp reflecteert je psycho-emotionele toestand in de vorm van een bepaalde kleur. Perfect voor het ontwikkelen van meditatievaardigheden.
Force Trainer II
Een ontzettend leuk ding. Het creƫert een holografisch beeld van een speelsituatie en objecten binnen een transparante piramide. En de speler bestuurt deze objecten met behulp van hersencommando's.
Necomimi
De schattige kattenoortjes zijn een wereldwijde hit geworden. Het apparaat is volledig zelfstandig en heeft geen verbinding met een computer of smartphone nodig. De gebruiker draagt de oortjes, zet ze aan en kan zijn of haar stemming (psycho-emotionele toestand) demonstreren door die oortjes te bewegen. Trouwens, een vergelijkbaar product, , werd zelfs in zijn thuisland, Japan, niet populair. Hoe de headset daarin werd geplaatst, kun je zelf bedenken.
Neuroheadset - amusement of nuttig instrument?
Tijdens het lezen van het artikel kan het lijken alsof neurointerfaces en headsets vooral bedoeld zijn om mensen te vermaken of hun ego te strelen. Dat is echter totaal niet waar. Een neuroheadset, samen met de juiste software, kan zeker helpen bij het ontwikkelen van een lichaamsdeel after severe injury, en het verminderen van de negatieve gevolgen van ernstige verwondingen. Daarom gebruiken wetenschappers neurotechnologie actief om mensen te helpen.
Bijvoorbeeld, in 2016 creƫerden Amerikaanse wetenschappers van de Johns Hopkins Universiteit een neurointerface die helpt bij het beheren van afzonderlijke vingers van een biomechanische prothese. Een jaar later ontwikkelden hun Oostenrijkse collega's van de Universiteit van Graz een systeem voor het componeren van muziek met de kracht van gedachten. Het is ontworpen voor muzikale getalenteerde mensen met een beperking.
Specialisten van de Universiteit van Californiƫ leerde met een neurointerface, neuro-musculaire stimulatie en ondersteuning , die onder de taille verlamd was. En Braziliaanse onderzoekers samen met collega's uit de VS, Zwitserland en Duitsland konden gedeeltelijk bij patiƫnten met behulp van een neuro-interface, virtual reality en een exoskelet. Er wordt ook gewerkt aan technologieƫn voor interactie met patiƫnten met het syndroom van 'vergrendeld persoon'. Deze technologie zal helpen dergelijke patiƫnten te identificeren, met hen te communiceren en hen weer controle over hun lichaam te geven.
Facebook is begonnen met de ontwikkeling van een niet-invasieve neuro-interface die gebruikers helpt tekst te typen zonder toetsenbord. Nissan heeft een 'brein-machine' interface ontwikkeld om gedachten tijdens het rijden te lezen om de reactietijd te verkorten. Elon Musk wil zelfs de hersenen met computers verbinden om wereldwijde dominantie door kunstmatige intelligentie te vermijden.
Russische bedrijven kunnen nog niet veel prestaties op het gebied van neurotechnologieƫn laten zien. Onlangs heeft 'Rostec' echter een pre-serie prototype gepresenteerd van een apparaat dat het mogelijk maakt om informatie tussen de hersenen en een extern apparaat uit te wisselen. De helm werd ontwikkeld door het Instituut voor Elektronische Beheermachines (INEUM) genoemd naar I.S. Broek. Het is de bedoeling dat de neuro-interface het mogelijk maakt om elektronische en elektromechanische apparaten te bedienen: protheses, voertuigen.
Wat staat de markt voor neuro-interfaces te wachten
Volgens , de wereldwijde markt voor computerinterfaces zal naar verwachting in 2022 1,72 miljard dollar bereiken. Momenteel is de belangrijkste toepassing van neuro-interfaces de geneeskunde, maar er zijn ook actieve ontwikkelingen in de entertainmentsector, evenals in het militaire en industriƫle gebied. Een neuro-hoofdtelefoon voor het bedienen van een gevechtsrobot is al geen fantasie meer voor hoogopgeleide mensen in uniform, maar een volwaardige taak.
Dankzij het feit dat neuro-hoofdtelefoons een open omgeving bieden die kan worden gebruikt voor het ontwikkelen van eigen software, ontwikkelt ook particuliere neuroprogrammering zich. Bij voorbeeld, van een van de marktleiders, het bedrijf NeuroSky, is beschikbaar voor ontwikkelaars volledig gratis. En dat resulteert in steeds meer applicaties die gebruikmaken van de mogelijkheden van dit platform.
We merken op dat het initiatief voor de algehele invoering van neurointerfaces en chips voor de hersenen niet alleen steun, maar ook kritiek ontvangt. Enerzijds kunnen neurointerfaces de behandeling van hoofdletsel, verlamming, epilepsie of schizofrenie verbeteren. Anderzijds kunnen dergelijke technologieƫn de sociale ongelijkheid verergeren.
Er zijn zorgen dat er voor de invoering van elektroden in gezonde mensen momenteel geen juridische of ethische basis is. Bovendien kan een neurointerface de menselijke hersenen tot een object maken waarover regeringen, adverteerders, hackers, reptiloĆÆden en andere individuen die vermoedelijk geen goede bedoelingen hebben, willen binnendringen. In het algemeen kunnen neurointerfaces en headsets de kenmerken van een persoon veranderen, invloed uitoefenen op hun geest en gedrag als individu, en de perceptie van mensen als fysiologische wezens vervormen.
Over het geheel genomen is het duidelijk dat neurotechnologieƫn zich verder zullen ontwikkelen. Maar wanneer ze echt toegankelijk en nog effectiever zullen worden, is onmogelijk te voorspellen.
Wat is er nog meer interessant in de blog
ā
ā
ā
ā
ā
Bron: habr.com
