Meer dan 100 jaar geleden waren wetenschappers geïnteresseerd in de mogelijkheden van de hersenen en probeerden ze te begrijpen of het mogelijk was om deze op de een of andere manier te beïnvloeden. In 1875 kon de Engelse arts Richard Cato een zwak elektrisch veld detecteren op het oppervlak van de hersenen van konijnen en apen. Toen waren er veel ontdekkingen en onderzoeken, maar pas in 1950 vond Jose Manuel Rodriguez Delgado, professor fysiologie van de Yale Universiteit, het Stimosiver-apparaat uit, dat in de hersenen kon worden geïmplanteerd en dat werd bestuurd met behulp van radiosignalen.
Er werd getraind op apen en katten. Zo zorgde de stimulatie van een bepaald deel van de hersenen via een geïmplanteerde elektrode ervoor dat de kat zijn achterpoot ophief. Volgens Delgado vertoonde het dier tijdens dergelijke experimenten geen tekenen van ongemak.
En 13 jaar later bracht de wetenschapper door – implanteerde stimoseivers in de hersenen van een stier en bestuurde deze via een draagbare zender.
Zo begon het tijdperk van neurale interfaces en technologieën die de menselijke biologische capaciteiten konden vergroten. Al in 1972 kwam er een cochleair implantaat op de markt, dat geluid omzet in een elektrisch signaal, dit doorstuurt naar de hersenen en mensen met ernstige gehoorproblemen daadwerkelijk laat horen. En in 1973 werd de term ‘brain-computer interface’ voor het eerst officieel gebruikt. In 1998 implanteerde wetenschapper Philip Kennedy de eerste neurale interface in een patiënt, muzikant Johnny Ray. Na de beroerte verloor Johnny het vermogen om te bewegen. Maar dankzij implantatie leerde hij de cursor te bewegen door zich alleen de beweging van zijn handen voor te stellen.
In navolging van de wetenschappers werd het idee om een neurale interface te creëren opgepikt door grote bedrijven en startups. Facebook en Elon Musk hebben al hun voornemen aangekondigd om een systeem te ontwikkelen dat helpt objecten te controleren met de kracht van het denken. Sommigen vestigen hun hoop op neurale interfaces: technologieën zullen mensen met een handicap in staat stellen verloren functies te herstellen en de revalidatie te verbeteren van iemand die een beroerte of traumatisch hersenletsel heeft gehad. Anderen zijn sceptisch over dergelijke ontwikkelingen, omdat ze geloven dat het gebruik ervan gepaard gaat met juridische en ethische problemen.
Hoe het ook zij, er zijn voldoende grote spelers op de markt. Als je gelooft Sommige ontwikkelingen zijn al stopgezet, maar de rest is behoorlijk populair en betaalbaar.
Wat is een neurale interface en hoe kan deze nuttig zijn?
Soorten hersengolven
Een neurale interface is een systeem voor het uitwisselen van informatie tussen het menselijk brein en een elektronisch apparaat. Dit is een technologie waarmee een persoon kan communiceren met de buitenwereld op basis van het registreren van de elektrische activiteit van de hersenen - een elektro-encefalogram (EEG). De wens van een persoon om een bepaalde actie uit te voeren wordt weerspiegeld in veranderingen in het EEG, dat op zijn beurt door de computer wordt ontcijferd.
Neurointerfaces kunnen unidirectioneel of bidirectioneel zijn. De eerstgenoemden ontvangen signalen van de hersenen of sturen deze ernaar toe. Deze laatste kunnen tegelijkertijd signalen verzenden en ontvangen.
Er zijn verschillende methoden om hersensignalen te meten. Ze zijn onderverdeeld in drie typen.
- niet-invasief. Op het hoofd worden sensoren geplaatst om de elektrische spanningen te meten die door de hersenen (EEG) en het magnetische veld (MEG) worden gegenereerd.
- Semi-invasief. Elektroden worden op het blootgestelde oppervlak van de hersenen geplaatst.
- Invasief. Micro-elektroden worden rechtstreeks in de hersenschors geplaatst en meten de activiteit van een enkel neuron.
Het belangrijkste kenmerk van de neurale interface is dat u rechtstreeks verbinding kunt maken met de hersenen. Wat kan dit in de praktijk opleveren? Neurale interfaces kunnen het leven van verlamde mensen bijvoorbeeld gemakkelijker maken of radicaal veranderen. Sommigen kunnen niet schrijven, bewegen of praten. Maar tegelijkertijd werken hun hersenen behoorlijk. Dankzij de neurale interface kunnen deze mensen bepaalde acties uitvoeren door intenties te lezen met behulp van elektroden die op de hersenen zijn aangesloten.
Een andere optie voor het gebruik van de neurale interface is bedacht door Amerikaanse wetenschappers die een cyberprothese ontwikkelden die het menselijk geheugen met 30% kon verbeteren. Het apparaat genereert zenuwimpulsen die de patiënt helpen nieuwe herinneringen te vormen en de gezichten van familieleden te onthouden. Verwacht wordt dat de ontwikkeling seniele dementie, de ziekte van Alzheimer en andere geheugenproblemen zal helpen bestrijden.
Naast de gezondheid kunnen neurale interfaces worden gebruikt voor de persoonlijke ontwikkeling van een persoon, voor werk en amusement, maar ook voor interactie met anderen. Welke interessante dingen kan neurotechnologie op deze gebieden bieden?
zelfontwikkeling
Misschien wel het meest populaire toepassingsgebied van neurale interfaces en allerlei toepassingen is de ontwikkeling van menselijke vermogens. Hieraan zijn verschillende trainingen gewijd, systemen voor de ontwikkeling van mentale vermogens, systemen voor gedragsverandering, systemen voor het voorkomen van stress, ADHD, systemen voor het werken met psycho-emotionele toestanden, enzovoort. Dit soort activiteiten heeft zelfs een eigen term: ‘Brain fitness’.
Wat is de essentie van het idee? Als resultaat van talloze onderzoeken zijn er enkele bewezen ideeën gevormd over hoe deze of gene hersenactiviteit overeenkomt met toestanden van het menselijk bewustzijn. Er zijn algoritmen verschenen voor het bepalen van het niveau van aandacht, concentratie en meditatie, en mentale ontspanning. Voeg daarbij het vermogen om EEG en elektromyografie (EMG) te lezen, en het resultaat is een beeld van de huidige toestand van een persoon.
En als je moet leren hoe je een specifieke psycho-emotionele toestand kunt opwekken, traint iemand zichzelf met behulp van een apparaat waarop een neurale interface is aangesloten. Er zijn een groot aantal programma's voor het visualiseren van EEG en psycho-emotionele toestanden; we zullen ze niet allemaal beschrijven. Training om iemand naar de vereiste bewustzijnsstaat te roepen, wordt uitgevoerd met behulp van biofeedback EEG-technologie (biofeedback gebaseerd op elektro-encefalografie).
Hoe het er in de praktijk uitziet: Ouders willen de academische prestaties van hun kind verbeteren en ADHD (Attention Deficit Hyperactivity Disorder) overwinnen. Gebruik hiervoor een speciaal programma (bijvoorbeeld from ), het kiezen van presets voor het trainen van de gewenste toestanden: mindfulness, concentratie, ontspanning, meditatie, preventie van hyperconcentratie. Selecteer een trainingsprogramma op concentratieniveau. En ze lanceren het.
Het programma biedt het kind een training waarbij hij de Alpha- en Beta-golven boven een bepaald niveau moet houden. Golven mogen niet onder een bepaald niveau komen. Tegelijkertijd wordt het door de ouders geselecteerde videomateriaal afgespeeld in het programmavenster. Bijvoorbeeld je favoriete tekenfilm. Het kind kijkt eenvoudigweg naar de tekenfilm, houdt de niveaus van de alfa- en bètagolven in de gaten en doet verder niets. Vervolgens komt biofeedback in het spel. De taak van het kind is om tijdens de training het alfa- en bètaniveau op peil te houden.
Als een van de niveaus onder de vereiste indicator komt, wordt de cartoon onderbroken. Tijdens de eerste lessen zal het kind proberen zinvol terug te keren naar de gewenste staat om de cartoon te bekijken. Maar na enige tijd zullen de hersenen leren zelfstandig naar deze toestand terug te keren als ze eruit vallen (op voorwaarde dat de cartoon interessant is voor het kind en de kijktoestand "comfortabel" is voor de hersenen). Als gevolg hiervan ontwikkelt het kind het vermogen om de vereiste concentratie op te wekken, evenals het vermogen om de concentratie op een bepaald niveau te houden.
Het ziet er eng uit, maar haast je niet om bang te worden en de voogdijautoriteiten te bellen. Er zijn ook eenvoudigere oplossingen op basis van games. Bijvoorbeeld, van NeuroSky. De taak van de speler is om de mier een voorwerp naar zich toe in de mierenhoop te laten duwen. Maar om de mier te laten bewegen zonder te stoppen, is het noodzakelijk om een bepaald concentratieniveau boven een bepaald punt op de overeenkomstige schaal te handhaven.
Wanneer je je op het proces concentreert, duwt de mier het object. Zodra het concentratieniveau daalt, stopt de mier en verspil je tijd, waardoor je resultaat verslechtert. Met elk niveau wordt het spel moeilijker naarmate het vereiste concentratieniveau toeneemt. Er zijn ook extra afleidingen.
Als gevolg van regelmatige training ontwikkelt de gebruiker het vermogen om een niveau van concentratie en aandacht bij de uit te voeren taak te behouden, ongeacht externe of interne afleidingen. Hier is alles zoals bij sport, het is onmogelijk om een atletisch lichaam te krijgen door een paar keer naar het fitnesscentrum te gaan of een blikje eiwitten te eten. Onderzoek op het gebied van biofeedback-EEG heeft aangetoond dat de resultaten van dit soort training pas zichtbaar zijn na 20 dagen van reguliere sessies van elk 20 minuten.
vermaak
Neuroheadsets bieden ook de mogelijkheid om plezier te hebben. Maar alle games en entertainmenttoepassingen zijn ook hulpmiddelen voor zelfontwikkeling. Wanneer je games speelt via een neurale interface, gebruik je bewuste bewustzijnstoestanden om de personages te besturen. En leer ze zo onder controle te houden.
Het multiplayerspel Throw Trucks With Your Mind maakte destijds veel lawaai. Het personage wordt bestuurd volgens het standaard first-person shooter-schema, maar je kunt alleen met mentale inspanningen tegen andere spelers vechten. Om dit te doen, worden de concentratie- en meditatieparameters van de speler weergegeven op de spelmonitor.
Om een doos, vrachtwagen of enig ander object uit de spelomgeving naar een tegenstander te gooien, moet je deze met je mentale kracht in de lucht tillen en vervolgens naar de tegenstander gooien. Het kan ook naar jou ‘vliegen’, dus degene die effectiever gebruik maakt van het vermogen om zich te concentreren en te mediteren, wint de schermutseling. Het was heel spannend om met de kracht van de geest tegen echte tegenstanders te vechten. Onder meer recente games kunnen we noemen van MyndPlay.
Fabrikanten bieden ook stillere spelopties. Bijvoorbeeld, meerdere populaire gaming-applicaties tegelijk. Ook het vermelden waard is het spel MyndPlay . Het is simpel: je moet drie schoten maken met een boog en het maximale aantal punten scoren. Voor elk schot kun je maximaal 10 punten verdienen. Met behulp van visuals dompelt de game je onder in zijn omgeving, waarna je personage op het doel kan gaan richten. Er verschijnt een concentratieniveau-indicator in het spelervenster. Hoe hoger de concentratie, hoe dichter bij de tien de pijl zal raken. Voor het tweede schot moet je in een staat van meditatie komen om te kunnen slaan. Het derde schot vereist opnieuw concentratie. Zo demonstreert de game duidelijk de interessante mogelijkheden van neurale interfaces.
Naast games zijn er ook interactieve neurofilms. Stel je voor: je ging op de bank zitten, zette een koptelefoon op en zette een interactieve film over skaters aan. Op een gegeven moment ontstaat er een moment waarop de schaatser is versneld en op het punt staat te springen. Op dit punt moet je zelf skater worden om je te kunnen concentreren op de sprong en het concentratieniveau van bewustzijn te behouden totdat het personage de sprong voltooit. Met voldoende concentratie (vergelijkbaar met het echte leven en het niveau dat in werkelijkheid nodig zal zijn) zal de skater in de film met succes de sprong maken en zal de plot doorgaan naar de volgende interactieve splitsing. Als de concentratie zo was, zal de schaatser vallen en zal de film een andere verhaallijn volgen.
Al op een vergelijkbare manier gefilmd in de stijl van Guy Ritchie, evenals een aantal andere films. In feite zijn de plot en het einde van de film rechtstreeks afhankelijk van je inspanningen. En het ziet er heel interessant uit.
Eenvoudige en vertakte logica van plotontwikkeling
Toepassing op het werk
Naast trainings- en entertainmentprogramma's hebben ontwikkelaars een groot aantal applicaties gemaakt die bedoeld zijn voor professioneel gebruik. Een voorbeeld is het MindRec-programma, dat is gemaakt voor medische, sport-, gewone psychologen en psychologen die samenwerken met vertegenwoordigers van wetshandhavingsinstanties.
Hoe gebruik je het? De persoon zet een neuroheadset op, de psycholoog start het programma en begint de sessie. Tijdens de sessie wordt de volgende informatie gecontroleerd en vastgelegd in het computergeheugen, namelijk: niveau van concentratie, aandacht, niveau van meditatie, ruw EEG-signaal, in verschillende soorten visualisaties tegelijkertijd, in het bereik van 0 tot 70 Hz . Signalen verdeeld in frequentiebereiken die het spectrum van het hoofdsignaal vormen. De uitsplitsing is gemaakt in 8 bereiken: Delta, Theta, Low Alpha, High Alpha, Low Beta, High Beta, Low Gamma, High Gamma. Indien nodig worden audio- en video-opnamen gemaakt van het handelen van de psycholoog.
Het opgenomen materiaal kan worden teruggekeken, waarbij alles wat tijdens de sessie in realtime werd weergegeven, wordt weergegeven. Als de psycholoog niet meteen iets heeft opgemerkt, kan hij bij het opnieuw bestuderen van de sessie of training veranderingen in hersengolfreacties bestuderen en deze vergelijken met audiovisuele informatie. Dit is een zeer waardevol hulpmiddel voor elke specialist op dit gebied.
Een andere optie is neuromarketing. Met de neuroheadset kun je marketingonderzoek doen, omdat het de emotionele reactie van een persoon op bepaalde marketingstimuli laat zien. Dit is veel effectiever, omdat mensen tijdens onderzoeken en vragenlijsten niet altijd eerlijk zijn in hun antwoorden. En neurostudie zal je helpen het echte antwoord te zien, eerlijk en onpartijdig. Door een focusgroep samen te stellen en tests uit te voeren met behulp van een neuroheadset, kunt u resultaten verkrijgen die zo dicht mogelijk bij de werkelijkheid liggen.
Interactie met externe apparaten
Een ander interessant gebied van het werken met neuroheadsets is de afstandsbediening van externe apparaten. Erg populair onder kinderen zijn bijvoorbeeld racespellen waarbij competitie tussen twee, drie en vier deelnemers mogelijk is. Hier is een bekend voorbeeld van dergelijke spellen:
Wil je met iets anders spelen? Alsjeblieft, hier zijn andere ontwikkelingen die ook populair zijn geworden.
Puzzeldoos Baanhelikopter
Een speelgoedhelikopter die wordt bestuurd door de kracht van het denken. Met de standaardversie kun je de vlieghoogte van de helikopter regelen, maar er zijn veel add-ons die van dit speelgoed een krachtig hersenfitnessapparaat maken. Beoordeling .
Zen-lamp
De lamp weerspiegelt je psycho-emotionele toestand in de vorm van een gloed van een bepaalde kleur. Ideaal voor het ontwikkelen van meditatievaardigheden.
Krachttrainer II
Het allerleukste kleinigheidje. Creëert een holografisch beeld van de spelomgeving en objecten in een transparante piramide. En de speler bestuurt deze objecten met behulp van hersencommando's.
Necomimi
De schattige kattenoren zijn over de hele wereld een hit geworden. Het apparaat is volledig zelfvoorzienend en vereist geen verbinding met een computer of smartphone. De gebruiker zet de oren op, zet ze aan en krijgt de mogelijkheid om zijn stemming (psycho-emotionele toestand) te demonstreren door deze oren te bewegen. Trouwens, een soortgelijk product, , werd zelfs in zijn thuisland, Japan, niet populair. Waar in dit geval de headset is geplaatst, kunt u zelf uitzoeken.
Neuro-headset: entertainment of een handig hulpmiddel?
Bij het lezen van het artikel lijkt het misschien dat neurale interfaces en headsets vooral bedoeld zijn om iemand te vermaken of zijn emotionele problemen te vermaken. Dit is echter absoluut niet waar. Een neuroheadset, gekoppeld aan de juiste software, kan heel goed helpen bij het ontwikkelen van een ledemaat na ernstig letsel en het verminderen van de negatieve gevolgen van ernstig letsel. Daarom gebruiken wetenschappers actief neurotechnologie om mensen te helpen.
In 2016 creëerden Amerikaanse wetenschappers van de Johns Hopkins University bijvoorbeeld een neurale interface die helpt bij het controleren van individuele vingers van een biomechanische prothese. Een jaar later ontwikkelden hun Oostenrijkse collega's van de Universiteit van Graz een systeem voor het schrijven van muziek met behulp van de kracht van het denken. Het is bedoeld voor muzikaal begaafde mensen met een beperking.
Specialisten van de Universiteit van Californië die een neurale interface, neuromusculaire stimulatie en suspensie gebruiken verlamd vanaf zijn middel. En Braziliaanse onderzoekers zijn er, samen met collega's uit de VS, Zwitserland en Duitsland, gedeeltelijk in geslaagd bij patiënten die een neurale interface, virtual reality en exoskelet gebruiken. Er zijn ook ontwikkelingen gaande in de interactie met patiënten met het lock-in-syndroom. De technologie zal helpen dergelijke patiënten te identificeren, met hen te communiceren en de controle over het lichaam te herstellen.
Facebook is begonnen met werken aan een niet-invasieve neurale interface waarmee gebruikers zonder toetsenbord kunnen typen. Nissan heeft een brain-machine-interface ontwikkeld om tijdens het rijden gedachten te lezen en zo de reactietijden te verbeteren. En Elon Musk wil zelfs de hersenen verbinden met een computer om te voorkomen dat hij de wereld overneemt door kunstmatige intelligentie.
Russische bedrijven kunnen nog niet bogen op veel prestaties op het gebied van neurotechnologieën. Rostec presenteerde echter onlangs een pre-productiemonster van een apparaat dat zal helpen informatie uit te wisselen tussen de hersenen en een extern apparaat. De helm is ontwikkeld door het vernoemde Institute of Electronic Control Machines (INEUM). I.S. Brook. Er wordt aangenomen dat de neurale interface het mogelijk zal maken om elektronische en elektromechanische apparaten te besturen: protheses, voertuigen.
Wat staat de markt voor neurale interfaces te wachten?
Volgens zal de mondiale markt voor computerinterfaces in 2022 een waarde van 1,72 miljard dollar bereiken. Nu is het belangrijkste toepassingsgebied van neurale interfaces de geneeskunde, maar entertainmentgebieden, evenals de militaire en industriële sfeer, ontwikkelen zich actief. Een neuroheadset voor het besturen van een gevechtsrobot is niet langer slechts een lieve fantasie van elitaire mensen in uniform, maar een volledig oplosbaar probleem.
Vanwege het feit dat neurale headsets een open omgeving bieden die kan worden gebruikt om je eigen software te maken, ontwikkelt zich ook particuliere neuroprogrammering. Bijvoorbeeld, een van de marktleiders, NeuroSky, is helemaal gratis beschikbaar voor ontwikkelaars. En daardoor verschijnen er steeds meer applicaties die gebruik maken van de mogelijkheden van dit platform.
Laten we opmerken dat het initiatief voor de wijdverbreide introductie van neurale interfaces en hersenchips niet alleen op steun, maar ook op kritiek stuit. Enerzijds kunnen neurale interfaces de behandeling van traumatisch hersenletsel, verlamming, epilepsie of schizofrenie verbeteren. Aan de andere kant kunnen dergelijke technologieën de sociale ongelijkheid verergeren.
Er bestaat bezorgdheid dat er momenteel geen wettelijke of ethische basis bestaat voor het inbrengen van elektroden bij een gezond persoon. Bovendien kan de neurale interface van het menselijk brein een object maken waar overheden, adverteerders, hackers, reptielen en andere individuen doorheen willen dringen, iets waar een normaal mens waarschijnlijk niet blij mee zal zijn. En over het algemeen kunnen de neurale interface en headsets de kenmerken van een persoon veranderen, zijn psyche en activiteit als individu beïnvloeden en het begrip van mensen als fysiologische wezens vervormen.
Over het algemeen is het duidelijk dat neurotechnologieën zich zullen blijven ontwikkelen. Maar het is onmogelijk te voorspellen wanneer ze echt toegankelijk en nog effectiever zullen worden.
Wat is er nog meer interessant op de blog?
→
→
→
→
→
Bron: www.habr.com