Ponad 100 lat temu naukowcy zaczęli interesować się możliwościami mózgu i próbowali zrozumieć, czy można na niego jakoś wpływać. W 1875 roku angielski lekarz Richard Caton zarejestrował słabe pole elektryczne na powierzchni mózgów królików i małp. Później nastąpiło wiele odkryć i badań, ale dopiero w 1950 roku profesor fizjologii na Uniwersytecie Yale, José Manuel Rodríguez Delgado, wynalazł urządzenie „Stymosiver”, które mogło być wszczepiane do mózgu i które było sterowane za pomocą sygnałów radiowych.
Eksperymenty prowadzono na małpach i kotach. Stymulacja określonego obszaru mózgu za pomocą wszczepionego elektrody powodowała, że kot podnosił tylną łapę. Według Delgado, zwierzę nie wykazywało żadnych oznak dyskomfortu podczas takich eksperymentów.
A po 13 latach naukowiec przeprowadził — wszczepił stymosivery do mózgu byka i sterował nim za pomocą przenośnego nadajnika.
Tak rozpoczęła się era neurointerfejsów i technologii, które mogą zwiększać biologiczne możliwości człowieka. Już w 1972 roku na rynek trafił implant cochlearowy, który przekształcał dźwięk w sygnał elektryczny, przesyłał go do mózgu i faktycznie umożliwił słyszenie ludziom z poważnymi ubytkami słuchu. A w 1973 roku po raz pierwszy oficjalnie użyto terminu „interfejs mózg-komputer” — komputerowy neurointerfejs. W 1998 roku naukowiec Philipp Kennedy wszczepił pierwszy neurointerfejs pacjentowi — muzykowi Johnny'emu Rayowi. Po udarze Johnny stracił zdolność poruszania się. Jednak dzięki wszczepieniu nauczył się poruszać kursorem, jedynie wyobrażając sobie ruch rąk.
W ślad za naukowcami pomysł stworzenia neurointerfejsu podchwyciły duże korporacje i startupy. O zamiarze opracowania systemu, który pomoże kontrolować obiekty siłą myśli, już ogłosiły Facebook i Elon Musk. Jedni pokładają w neurointerfejsach nadzieje — technologie pozwolą osobom z ograniczeniami przywrócić utracone funkcje, poprawić rehabilitację osoby, która przeszła udar lub uraz czaszkowo-mózgowy. Inni sceptycznie podchodzą do takich rozwiązań, uważając, że ich stosowanie niesie ze sobą problemy prawne i etyczne.
Niezależnie od tego, na rynku jest wystarczająco dużo dużych graczy. Jeśli wierzyć , niektóre rozwiązania zostały już wycofane z produkcji, ale pozostałe są dość popularne i dostępne.
Czym jest interfejs neuronowy i jak może być przydatny?
Rodzaje fal mózgowych
Interfejs neuronowy to system wymiany informacji między mózgiem człowieka a urządzeniem elektronicznym. To technologia, która pozwala człowiekowi wchodzić w interakcje z otaczającym światem na podstawie rejestracji elektrycznej aktywności mózgu — elektroencefalogramu (EEG). Pragnienie wykonania jakiegoś działania przejawia się w zmianach EEG, które z kolei są interpretowane przez komputer.
Interfejsy neuronowe dzielą się na jednostronne i dwustronne. Te pierwsze albo odbierają sygnały z mózgu, albo je wysyłają. Te drugie mogą jednocześnie wysyłać i odbierać sygnały.
Istnieje kilka metod pomiaru sygnałów mózgowych. Dzielą się one na trzy typy.
- Nieinwazyjne. Czujniki umieszczane są na głowie w celu pomiaru potencjałów elektrycznych generowanych przez mózg (EEG) oraz pola magnetycznego (MEG).
- Półinwazyjne. Elektrody umieszczane są na otwartej powierzchni mózgu.
- Inwazyjne. Mikroelektrody są umieszczane bezpośrednio w korze mózgowej, mierząc aktywność jednego neuronu.
Kluczową cechą interfejsu neuronowego jest to, że pozwala on na bezpośrednie połączenie z mózgiem. Co to może oznaczać w praktyce? Interfejsy neuronowe mogą na przykład ułatwić lub radykalnie zmienić życie osób sparaliżowanych. Niektórzy nie mogą pisać, poruszać się ani mówić, ale ich mózg działa prawidłowo. Interfejs neuronowy umożliwi tym osobom wykonywanie określonych działań, odczytując zamiary za pomocą elektrod podłączonych do mózgu.
Inny sposób wykorzystania interfejsu neuronowego wymyślili amerykańscy naukowcy, którzy opracowali cyber-protezę zdolną poprawić ludzką pamięć o 30%. Urządzenie generuje impulsy nerwowe, które pomagają pacjentowi tworzyć nowe wspomnienia i zapamiętywać twarze bliskich. Oczekuje się, że ta technologia pomoże w walce z demencją starczą, chorobą Alzheimera i innymi problemami z pamięcią.
Oprócz zdrowia interfejsy neuronowe można wykorzystać do osobistego rozwoju, pracy i rozrywki, a także do interakcji z innymi. Co zatem interesującego mogą zaoferować technologie neuronowe w tych obszarach?
Samodoskonalenie
Najpopularniejszy obszar zastosowania interfejsów neuronowych i różnorodnych aplikacji to rozwój ludzkich zdolności. Poświęcone temu są różne szkolenia, systemy rozwoju zdolności mentalnych, systemy zmiany zachowań, systemy zapobiegania stresowi, ADHD, systemy pracy z stanami psychoemocjonalnymi i wiele innych. Tego rodzaju działalność ma nawet swoją nazwę: „Brain fitness”.
Na czym polega idea? W wyniku licznych badań uformowały się pewne potwierdzone poglądy na to, jak konkretna aktywność mózgu odpowiada stanom ludzkiej świadomości. Powstały algorytmy określające poziom uwagi, koncentracji i medytacji oraz relaksacji mentalnej. Dodaj do tego możliwość odczytu EEG i elektromiografii (EMG), a w rezultacie uzyskujemy obraz stanu człowieka w danym momencie.
Gdy trzeba nauczyć się wywoływać konkretne psychoemocjonalne stany, człowiek trenuje z pomocą urządzenia podłączonego do interfejsu neuronowego. Istnieje ogromna liczba programów wizualizacji EEG i stanów psychoemocjonalnych, nie będziemy ich wszystkich opisywać. Trening wywoływania u człowieka pożądanego stanu świadomości odbywa się za pomocą technologii BFB EEG (biologiczna informacja zwrotna oparta na elektroencefalografii).
Jak to wygląda w praktyce: rodzice chcą poprawić wyniki swojego dziecka i pokonać ADHD (zespół nadpobudliwości psychoruchowej). W tym celu korzystają z specjalnego programu (na przykład od ), wybierając w nim ustawienia do treningu pożądanych stanów: uwagi, koncentracji, relaksacji, medytacji, zapobiegania nadmiernej koncentracji. Wybierają program treningowy poziomu koncentracji i uruchamiają go.
Program oferuje dziecku trening, w którym musi utrzymać poziomy fal Alpha i Beta powyżej określonego poziomu. Fale nie powinny spadać poniżej pewnego poziomu. Jednocześnie w oknie programu odtwarzany jest wybrany przez rodziców materiał wideo. Na przykład ulubiony kreskówka. Dziecko po prostu ogląda kreskówkę, śledzi poziomy fal Alpha i Beta, a nic więcej nie robi. Następnie do gry wkracza BOS. Zadaniem dziecka jest utrzymanie poziomów Alpha i Beta przez cały czas treningu.
Jeśli jeden z poziomów spadnie poniżej wymaganego wskaźnika, kreskówka zostanie przerwana. Na pierwszych zajęciach dziecko będzie próbowało świadomie wrócić do właściwego stanu, aby obejrzeć kreskówkę. Ale po pewnym czasie mózg nauczy się samodzielnie wracać do tego stanu w przypadku jego utraty (pod warunkiem, że kreskówka jest interesująca dla dziecka, a stan do oglądania jest dla mózgu 'komfortowy'). W rezultacie dziecko rozwija umiejętność wywoływania potrzebnego stanu koncentracji oraz zdolność do utrzymania koncentracji na określonym poziomie.
Wygląda trochę strasznie, ale nie spiesz się z przerażeniem i dzwonieniem do organów opieki. Istnieją prostsze rozwiązania oparte na grach. Na przykład, od NeuroSky. Zadaniem gracza jest sprawić, aby mrówka pchała przedmiot do swojego mrowiska. Ale aby mrówka poruszała się bez zatrzymywania, trzeba utrzymać określony poziom koncentracji powyżej wyznaczonej wartości na odpowiedniej skali.
Kiedy koncentrujesz się na procesie, mrówka pcha przedmiot. Gdy tylko poziom koncentracji spada, mrówka się zatrzymuje, a ty tracisz czas, pogarszając swój wynik. Z każdym poziomem gra staje się coraz trudniejsza, ponieważ wymagana jest wyższa koncentracja. Pojawiają się również dodatkowe czynniki rozpraszające.
W wyniku regularnych treningów użytkownik rozwija zdolność utrzymywania poziomu koncentracji i uwagi na wykonywanym zadaniu, niezależnie od zewnętrznych lub wewnętrznych czynników rozpraszających. Tutaj wszystko jest jak w sporcie – nie można uzyskać sportowej sylwetki, chodząc na siłownię kilka razy czy jedząc puszkę białka. Badania w dziedzinie BCI EEG wykazały, że efekty szkoleń tego typu pojawiają się dopiero po 20 dniach regularnych zajęć trwających po 20 minut każde.
Rozrywka
Neuro-headsety umożliwiają również rozrywkę. Jednak wszystkie gry i aplikacje rozrywkowe są jednocześnie narzędziami samorozwoju. Grając w gry przez interfejs neuro, wykorzystujesz świadome stany swojego umysłu do kontrolowania postaci. Uczysz się je kontrolować.
Dużo szumu wokół siebie zrobiła wieloosobowa gra Throw Trucks With Your Mind. Kontrola postaci odbywa się według standardowego schematu strzelanki z widoku pierwszej osoby, lecz walki z innymi graczami można prowadzić tylko za pomocą wysiłków mentalnych. W tym celu na ekranie gry wyświetlane są parametry koncentracji i medytacji gracza.
Aby rzucić w przeciwnika pudełkiem, ciężarówką lub jakimkolwiek innym przedmiotem z otoczenia gry, musisz unieść go w powietrze za pomocą swojej siły umysłu, a następnie rzucić go w przeciwnika. Możesz również zostać trafiony, dlatego w starciu wygrywa ten, kto efektywniej wykorzysta zdolność do koncentracji i medytacji. Walka siłą umysłu z prawdziwymi przeciwnikami była niezwykle wciągająca. Z nowszych gier można wspomnieć o od MyndPlay.
Producenci oferują również spokojniejsze opcje gier. Oto na przykład, kilku popularnych aplikacji gier. Warto również wspomnieć o grze MyndPlay . Zasada jest prosta: należy oddać trzy strzały z łuku i zdobyć jak najwięcej punktów. Za każdy strzał można zdobyć do 10 punktów. Gra, korzystając z obrazów wideo, zanurza cię w swoim świecie, a następnie możesz zacząć celować w cel. W oknie odtwarzacza pojawia się wskaźnik poziomu koncentracji. Im wyższa koncentracja, tym bliżej dziesiątki trafi strzała. Przy drugim strzale, aby trafić, musisz wejść w stan medytacji. Przy trzecim strzale znów wymagana jest koncentracja. W ten sposób gra ilustruje ciekawe możliwości neurointerfejsów.
Oprócz gier istnieją również interaktywne neurofilmy. Wyobraź sobie: siadasz na kanapie, zakładasz zestaw słuchawkowy i włączasz interaktywny film o skateboardzistach. W pewnym momencie następuje chwila, gdy skateboardzista nabiera prędkości i ma skakać. W tym momencie musisz stać się skateboardzistą, aby skoncentrować się na skoku i utrzymać poziom koncentracji, aż postać zakończy skok. Przy wystarczającej koncentracji (porównywalnej z rzeczywistością oraz tym poziomem, który będzie potrzebny w rzeczywistości) skateboardzista w filmie pomyślnie wykona skok, a fabuła przejdzie dalej do następnego interaktywnego rozwidlenia. Jeśli koncentracja była słaba, skateboardzista upadnie, a film pójdzie inną ścieżką fabularną.
W podobny sposób już nakręcono w stylu Guy'a Ritchie'ego, a także szereg innych filmów. W rzeczywistości fabuła i zakończenie filmu bezpośrednio zależą od twoich wysiłków. I to wygląda bardzo interesująco.
Prosta i rozgałęziona logika rozwoju fabuły
Zastosowanie w pracy
Oprócz programów treningowych i rozrywkowych, twórcy stworzyli wiele aplikacji przeznaczonych do profesjonalnego użytku. Jako przykład można podać program MindRec, który został stworzony dla lekarzy, sportowców, zwykłych psychologów oraz psychologów pracujących z przedstawicielami służb mundurowych.
Jak to działa? Osoba zakłada neurogarniturę, a psycholog uruchamia program i rozpoczyna sesję. Podczas sesji monitorowane i zapisywane są następujące informacje w pamięci komputera, a mianowicie: poziom koncentracji, uwagi, poziom medytacji, surowe sygnały EEG, w kilku rodzajach wizualizacji jednocześnie, w zakresie od 0 do 70 Hz. Sygnały są podzielone według zakresów częstotliwości, które tworzą spektrum głównego sygnału. Podział wykonuje się na 8 zakresów: Delta, Theta, Niska Alfa, Wysoka Alfa, Niska Beta, Wysoka Beta, Niska Gamma, Wysoka Gamma. W razie potrzeby wykonywane są nagrania audio i wideo działań pacjenta przez psychologa.
Zarejestrowany materiał można przeglądać, widząc wszystko, co było wyświetlane w czasie rzeczywistym podczas sesji. Jeśli psycholog nie zauważył czegoś od razu, to przy ponownym przestudiowaniu sesji lub treningu może zbadać zmiany falowych reakcji mózgu, porównując je z informacjami audiowizualnymi. To bardzo cenny instrument dla każdego specjalisty w tej dziedzinie.
Inna opcja to neuromarketing. Neurogarnitura pozwala przeprowadzać badania marketingowe, ponieważ pokazuje emocjonalną reakcję osoby na określone bodźce marketingowe. Jest to znacznie skuteczniejsze, ponieważ podczas ankiety i kwestionariuszy ludzie nie zawsze są szczerzy w odpowiedziach. A badanie neurologiczne pomoże zobaczyć prawdziwą odpowiedź, szczerą i bezstronną. Zbierając grupę fokusową i przeprowadzając testy z użyciem neurogarnitury, można uzyskać wyniki maksymalnie odpowiadające rzeczywistości.
Interakcja z urządzeniami zewnętrznymi
Kolejnym interesującym kierunkiem pracy z neurogarniturami jest zdalne sterowanie urządzeniami zewnętrznymi. Bardzo popularne wśród dzieci są na przykład gry wyścigowe, które umożliwiają rywalizację między dwoma, trzema i czterema uczestnikami. Oto dobrze znany przykład takich gier:
Chcesz pobawić się czymś jeszcze? Proszę, oto inne projekty, które również stały się popularne.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Zdalnie sterowany helikopter, którym można kierować siłą myśli. Standardowa wersja pozwala na kontrolowanie wysokości lotu, ale istnieje wiele dodatków, które przekształcają tę zabawkę w potężny trenażer dla mózgu. Recenzja .
Lampa Zen
Lampa odzwierciedla Twój psychiczny i emocjonalny stan w formie świecenia określonym kolorem. Idealnie nadaje się do rozwijania umiejętności medytacji.
Force Trainer II
Zabawny gadżet. Tworzy holograficzny obraz środowiska gry i obiektów w przezroczystej piramidzie. Gracz, używając komend mózgowych, kontroluje te obiekty.
Necomimi
Urocze kocie uszy stały się hitem na całym świecie. Urządzenie jest całkowicie samodzielne i nie wymaga podłączenia do komputera ani smartfona. Użytkownik zakłada uszy, włącza je i ma możliwość wyrażania swojego nastroju (psychicznego i emocjonalnego stanu) poprzez ruch tych uszu. Co ciekawe, podobny produkt, , nie zdobył popularności nawet w rodzinnej Japonii. Możecie sami domyślić się, gdzie w tym przypadku była wkładka słuchawkowa.
Neurogarnitur — rozrywka czy użyteczne narzędzie?
Podczas czytania artykułu może się wydawać, że neurointerfejsy i zestawy słuchawkowe są przeznaczone głównie do zabawy lub zaspokajania ego użytkownika. Jednak to zupełnie nieprawda. Neurogarnitur w połączeniu z odpowiednim oprogramowaniem może pomóc w stworzeniu kończyny po poważnym uszkodzeniu, zmniejszając negatywne skutki poważnych urazów. Dlatego naukowcy aktywnie wykorzystują neurotechnologie, aby pomagać ludziom.
Na przykład, w 2016 roku amerykańscy naukowcy z Uniwersytetu Johna Hopkinsa stworzyli neurointerfejs, który pomaga kontrolować poszczególne palce biomechanicznej protezy. Rok później ich austriaccy koledzy z Uniwersytetu w Grazu opracowali system do pisania muzyki siłą myśli. Jest on przeznaczony dla muzykalnych osób z ograniczeniami.
Specjaliści z Uniwersytetu Kalifornijskiego nauczyli z pomocą neurointerfejsu, stymulacji neuromięśniowej i zawieszenia , która była sparaliżowana poniżej pasa. A brazylijscy badacze wraz z kolegami z USA, Szwajcarii i Niemiec zdołali częściowo u pacjentów z pomocą interfejsu nerwowego, wirtualnej rzeczywistości i egzoszkieletu. Trwają również prace nad interakcją z pacjentami z zespołem 'zamkniętej osoby'. Technologia pomoże w identyfikacji takich chorych, komunikacji z nimi oraz przywracaniu kontroli nad ciałem.
Facebook rozpoczął prace nad nieinwazyjnym interfejsem nerwowym, który pomoże użytkownikom pisać tekst bez klawiatury. Firma Nissan opracowała interfejs 'mózg-maszyna', aby odczytywać myśli podczas jazdy w celu skrócenia czasu reakcji. A Elon Musk chce połączyć mózg z komputerem, aby uniknąć przejęcia świata przez sztuczną inteligencję.
Rosyjskie firmy na razie nie mogą się pochwalić dużą liczbą osiągnięć w dziedzinie neurotechnologii. Jednak niedawno 'Rostech' zaprezentował prototyp urządzenia, które pomoże w wymianie informacji między mózgiem a zewnętrznym urządzeniem. Kask opracował Instytut Elektronowych Maszyn Sterujących (INEUM) im. I.S. Bruka. Przewiduje się, że interfejs nerwowy pozwoli na kontrolowanie urządzeń elektronicznych i elektromekanicznych: protez, pojazdów.
Czego można się spodziewać po rynku interfejsów nerwowych
Zgodnie z , wartość globalnego rynku interfejsów komputerowych do 2022 roku osiągnie 1,72 miliarda dolarów. Obecnie głównym obszarem zastosowania interfejsów nerwowych jest medycyna, ale aktywnie rozwijają się również kierunki rozrywkowe oraz wojskowe i przemysłowe. Neurozestaw do kontrolowania robota bojowego to już nie tylko słodkie fantazje ludzi w mundurach, ale całkiem realne zadanie.
Dzięki temu, że neurozestawy oferują otwarte środowisko, które można wykorzystać do tworzenia własnego oprogramowania, rozwija się także prywatne neuroprogramowanie. Na przykład, jednego z liderów rynku, firmy NeuroSky, dostępna jest dla programistów zupełnie za darmo. W wyniku tego pojawia się coraz więcej aplikacji, które wykorzystują możliwości tej platformy.
Warto zauważyć, że inicjatywa powszechnego wprowadzania neurointerfejsów i chipów do mózgu napotyka nie tylko na wsparcie, ale także na krytykę. Z jednej strony, neurointerfejsy mogą poprawić leczenie urazów czaszkowo-mózgowych, paraliżu, epilepsji czy schizofrenii. Z drugiej strony, takie technologie mogą pogłębiać nierówności społeczne.
Wyrażane są obawy, że dla wprowadzenia elektrod do zdrowej osoby nie istnieje jeszcze baza prawna ani etyczna. Ponadto, neurointerfejs może uczynić mózg człowieka obiektem, do którego chcieliby się dostać rządy, reklamodawcy, hakerzy, reptilianie i inne osoby, które raczej nie ucieszą normalnego człowieka. Ogólnie rzecz biorąc, neurointerfejs i słuchawki mogą zmienić cechy jednostki, wpłynąć na jej psychikę i działalność jako jednostki, zniekształcić postrzeganie ludzi jako istot fizjologicznych.
Ogólnie rzecz biorąc, wiadomo, że neurotechnologie będą się rozwijać dalej. Jednakże, kiedy staną się naprawdę dostępne i jeszcze bardziej efektywne, nie można przewidzieć.
Co jeszcze interesującego w blogu
→
→
→
→
→
Źródło: habr.com
