Ponad 100 lat temu naukowcy interesowali się możliwościami mózgu i próbowali zrozumieć, czy można na niego w jakiś sposób wpłynąć. W 1875 roku angielski lekarz Richard Cato był w stanie wykryć słabe pole elektryczne na powierzchni mózgów królików i małp. Potem było wiele odkryć i badań, ale dopiero w 1950 roku profesor fizjologii Uniwersytetu Yale Jose Manuel Rodriguez Delgado wynalazł urządzenie Stimosiver, które można było wszczepić do mózgu i które sterowano za pomocą sygnałów radiowych.
Szkolenie przeprowadzono na małpach i kotach. Zatem stymulacja określonego obszaru mózgu poprzez wszczepioną elektrodę spowodowała, że kot uniósł tylną łapę. Według Delgado podczas takich eksperymentów zwierzę nie wykazywało żadnych oznak dyskomfortu.
A 13 lat później naukowiec spędził — wszczepili stymoseiver do mózgu byka i sterowali nim za pomocą przenośnego nadajnika.
W ten sposób rozpoczęła się era interfejsów neuronowych i technologii mogących zwiększać możliwości biologiczne człowieka. Już w 1972 roku do sprzedaży trafił implant ślimakowy, który przetwarzał dźwięk na sygnał elektryczny, przesyłał go do mózgu i faktycznie umożliwiał słyszenie osobom z poważnymi wadami słuchu. W 1973 roku po raz pierwszy oficjalnie użyto terminu „interfejs mózg-komputer”. W 1998 roku naukowiec Philip Kennedy wszczepił pierwszy interfejs neuronowy pacjentowi, muzykowi Johnny'emu Rayowi. Po udarze Johnny stracił zdolność poruszania się. Ale dzięki implantacji nauczył się poruszać kursorem, wyobrażając sobie jedynie ruch swoich rąk.
W ślad za naukowcami pomysł stworzenia interfejsu neuronowego podchwyciły duże korporacje biznesowe i start-upy. Facebook i Elon Musk już ogłosili zamiar opracowania systemu, który pomoże kontrolować obiekty za pomocą siły myśli. Niektórzy pokładają nadzieje w interfejsach neuronowych – technologie pozwolą osobom niepełnosprawnym przywrócić utracone funkcje, usprawnią rehabilitację osoby po udarze mózgu lub urazie mózgu. Inni podchodzą sceptycznie do takich rozwiązań, uważając, że ich stosowanie obarczone jest problemami prawnymi i etycznymi.
Tak czy inaczej, na rynku jest wystarczająca liczba dużych graczy. Jeśli wierzysz , niektóre rozwiązania zostały już przerwane, ale pozostałe są dość popularne i niedrogie.
Co to jest interfejs neuronowy i do czego może być przydatny?
Rodzaje fal mózgowych
Interfejs neuronowy to system wymiany informacji pomiędzy ludzkim mózgiem a urządzeniem elektronicznym. Jest to technologia umożliwiająca interakcję człowieka ze światem zewnętrznym w oparciu o rejestrację aktywności elektrycznej mózgu – elektroencefalogram (EEG). Chęć wykonania jakiejś czynności przez daną osobę znajduje odzwierciedlenie w zmianach w zapisie EEG, które z kolei jest odczytywane przez komputer.
Neurointerfejsy mogą być jednokierunkowe lub dwukierunkowe. Te pierwsze albo odbierają sygnały z mózgu, albo je do niego wysyłają. Ten ostatni może jednocześnie wysyłać i odbierać sygnały.
Istnieje kilka metod pomiaru sygnałów mózgowych. Dzielą się na trzy typy.
- nieinwazyjne. Na głowie umieszczane są czujniki, które mierzą potencjały elektryczne generowane przez mózg (EEG) i pole magnetyczne (MEG).
- Półinwazyjne. Elektrody umieszcza się na odsłoniętej powierzchni mózgu.
- Zaborczy. Mikroelektrody umieszczane są bezpośrednio w korze mózgowej i mierzą aktywność pojedynczego neuronu.
Kluczową cechą interfejsu neuronowego jest to, że umożliwia bezpośrednie połączenie z mózgiem. Co to może dać w praktyce? Na przykład interfejsy neuronowe mogą ułatwić lub radykalnie zmienić życie sparaliżowanych osób. Niektórzy nie potrafią pisać, poruszać się ani mówić. Ale jednocześnie ich mózgi całkiem pracują. Interfejs neuronowy umożliwi tym osobom wykonywanie określonych czynności poprzez odczytywanie intencji za pomocą elektrod podłączonych do mózgu.
Inną możliwość wykorzystania interfejsu neuronowego wymyślili amerykańscy naukowcy, którzy opracowali cyberprotezę zdolną do poprawy ludzkiej pamięci o 30%. Urządzenie generuje impulsy nerwowe, które pomagają pacjentowi tworzyć nowe wspomnienia i zapamiętywać twarze bliskich. Oczekuje się, że opracowanie to pomoże w walce z demencją starczą, chorobą Alzheimera i innymi problemami z pamięcią.
Oprócz zdrowia interfejsy neuronowe mogą być wykorzystywane do rozwoju osobistego człowieka, do pracy i rozrywki, a także do interakcji z innymi. Co zatem ciekawego może zaoferować neurotechnologia w tych obszarach?
Samodoskonalenie
Być może najpopularniejszym obszarem zastosowań interfejsów neuronowych i wszelkiego rodzaju zastosowań jest rozwój wszelkich zdolności człowieka. Poświęcono temu różne szkolenia, systemy rozwoju zdolności umysłowych, systemy zmiany zachowania, systemy zapobiegania stresowi, ADHD, systemy pracy ze stanami psycho-emocjonalnymi i tak dalej. Ten rodzaj aktywności ma nawet swój własny termin „fitness mózgu”.
Jaka jest istota pomysłu? W wyniku licznych badań powstały pewne sprawdzone pomysły na temat tego, jak ta lub inna aktywność mózgu odpowiada stanom ludzkiej świadomości. Pojawiły się algorytmy określające poziom uważności, koncentracji i medytacji oraz relaksu psychicznego. Dodaj do tego umiejętność odczytu EEG i elektromiografii (EMG), a efektem będzie obraz aktualnego stanu pacjenta.
A kiedy trzeba nauczyć się wywoływać określony stan psycho-emocjonalny, osoba ćwiczy się przy użyciu urządzenia, do którego podłączony jest interfejs neuronowy. Istnieje ogromna liczba programów do wizualizacji EEG i stanów psycho-emocjonalnych, nie będziemy ich wszystkich opisywać. Trening przywołania człowieka do wymaganego stanu świadomości odbywa się z wykorzystaniem technologii biofeedback EEG (biofeedback oparty na elektroencefalografii).
Jak to wygląda w praktyce: Rodzice chcą poprawić wyniki w nauce swojego dziecka i przezwyciężyć ADHD (zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi). Aby to zrobić, użyj specjalnego programu (na przykład z ), wybierając presety do treningu pożądanych stanów: uważności, koncentracji, relaksu, medytacji, zapobiegania hiperkoncentracji. Wybierz program treningowy na poziomie koncentracji. I oni to uruchamiają.
Program oferuje dziecku trening, podczas którego musi utrzymać fale Alfa i Beta powyżej pewnego poziomu. Fale nie powinny spaść poniżej pewnego poziomu. Jednocześnie w oknie programu odtwarzany jest wybrany przez rodziców materiał wideo. Na przykład twoja ulubiona kreskówka. Dziecko po prostu ogląda kreskówkę, monitoruje poziom fal Alfa i Beta i nie robi nic więcej. Następnie w grę wchodzi biofeedback. Zadaniem dziecka jest utrzymanie poziomu Alfa i Beta przez cały czas trwania treningu.
Jeśli jeden z poziomów spadnie poniżej wymaganego wskaźnika, rysunek zostanie przerwany. Podczas pierwszych zajęć dziecko będzie próbowało w znaczący sposób powrócić do pożądanego stanu, aby móc obejrzeć kreskówkę. Ale po pewnym czasie mózg nauczy się samodzielnie wracać do tego stanu, jeśli z niego wypadnie (pod warunkiem, że kreskówka jest dla dziecka interesująca, a stan oglądania jest „wygodny” dla mózgu). Dzięki temu u dziecka rozwija się umiejętność wywoływania wymaganego stanu koncentracji, a także umiejętność utrzymywania koncentracji na określonym poziomie.
Wygląda to przerażająco, ale nie spiesz się, aby się przestraszyć i zadzwoń do władz opiekuńczych. Istnieją również prostsze rozwiązania oparte na grach. Na przykład, z NeuroSky. Zadaniem gracza jest sprawienie, aby mrówka wepchnęła przedmiot do siebie, do mrowiska. Aby jednak mrówka mogła poruszać się bez zatrzymywania, konieczne jest utrzymanie pewnego poziomu koncentracji powyżej pewnego punktu na odpowiedniej skali.
Kiedy koncentrujesz się na procesie, mrówka popycha przedmiot. Gdy tylko poziom koncentracji spadnie, mrówka zatrzymuje się, a Ty marnujesz czas, pogarszając swój wynik. Z każdym poziomem gra staje się trudniejsza, w miarę wzrostu wymaganego poziomu koncentracji. Istnieją również dodatkowe zakłócenia.
W wyniku regularnych szkoleń użytkownik rozwija umiejętność utrzymywania poziomu koncentracji i uwagi na wykonywanym zadaniu, niezależnie od zewnętrznych lub wewnętrznych zakłóceń. Tutaj wszystko jest jak w sporcie, nie da się uzyskać atletycznej sylwetki, chodząc kilka razy na fitness lub jedząc puszkę białka. Badania z zakresu biofeedbacku EEG wykazały, że rezultaty tego rodzaju treningu pojawiają się dopiero po 20 dniach regularnych sesji po 20 minut każda.
rozrywka
Neuroheadsy to także okazja do dobrej zabawy. Ale wszystkie gry i aplikacje rozrywkowe są także narzędziami do samorozwoju. Grając w gry poprzez interfejs neuronowy, używasz świadomych stanów swojej świadomości do kontrolowania postaci. I w ten sposób naucz się je kontrolować.
Gra wieloosobowa Throw Trucks With Your Mind narobiła kiedyś sporo hałasu. Postać sterowana jest według standardowego schematu strzelanek pierwszoosobowych, jednak z innymi graczami walczyć można jedynie przy pomocy wysiłku umysłowego. W tym celu na monitorze 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, korzystając ze swojej siły mentalnej, a następnie rzucić w przeciwnika. Może też „podlecieć” do Ciebie, dlatego potyczkę wygrywa ten, kto efektywniej wykorzysta umiejętność koncentracji i medytacji. Walka siłą umysłu z prawdziwymi przeciwnikami była bardzo ekscytująca. Wśród nowszych gier możemy wymienić z MyndPlay.
Producenci oferują także cichsze opcje rozgrywki. Na przykład, kilka popularnych aplikacji do gier jednocześnie. Warto również wspomnieć o grze MyndPlay . To proste: musisz oddać trzy strzały z łuku i zdobyć maksymalną liczbę punktów. Za każdy strzał możesz zdobyć aż 10 punktów. Za pomocą oprawy wizualnej gra zanurza Cię w swoim otoczeniu, po czym Twoja postać może zacząć celować w cel. W oknie odtwarzacza pojawi się wskaźnik poziomu koncentracji. Im wyższe stężenie, tym bliżej dziesiątki trafi strzała. Aby trafić, drugi strzał wymaga wejścia w stan medytacji. Trzeci strzał będzie ponownie wymagał koncentracji. W ten sposób gra wyraźnie pokazuje ciekawe możliwości interfejsów neuronowych.
Oprócz gier dostępne są także interaktywne neurofilmy. Wyobraź sobie: usiadłeś na sofie, założyłeś zestaw słuchawkowy i włączyłeś interaktywny film o rolkarzach. W pewnym momencie następuje moment, w którym łyżwiarz przyspieszył i ma zamiar skoczyć. W tym momencie musisz sam zostać łyżwiarzem, aby skoncentrować się na skoku i utrzymać poziom koncentracji świadomości, dopóki postać nie zakończy skoku. Przy wystarczającej koncentracji (porównywalnej do prawdziwego życia i na poziomie, jaki będzie potrzebny w rzeczywistości) rolkarz z filmu z powodzeniem wykona skok, a fabuła przejdzie do kolejnego interaktywnego rozwidlenia. Jeśli koncentracja była taka sobie, łyżwiarz upadnie, a film będzie miał inną fabułę.
Już nakręcony w podobny sposób w stylu Guya Ritchiego, a także szereg innych filmów. W rzeczywistości fabuła i zakończenie filmu zależą bezpośrednio od twoich wysiłków. I wygląda to bardzo interesująco.
Prosta i rozgałęziona logika rozwoju fabuły
Zastosowanie w pracy
Oprócz programów szkoleniowych i rozrywkowych programiści stworzyli dużą liczbę aplikacji przeznaczonych do użytku profesjonalnego. Przykładem jest program MindRec, który powstał z myślą o psychologach medycznych, sportowych, zwykłych i psychologach współpracujących z przedstawicielami organów ścigania.
Jak to jest używane? Osoba zakłada neurosłuchawkę, psycholog uruchamia program i rozpoczyna sesję. Podczas sesji monitorowane i zapisywane są w pamięci komputera następujące informacje, a mianowicie: poziom koncentracji, uważności, poziom medytacji, surowy sygnał EEG, w kilku rodzajach wizualizacji jednocześnie, w zakresie od 0 do 70 Hz . Sygnały podzielone na zakresy częstotliwości tworzące widmo sygnału głównego. Podział jest podzielony na 8 zakresów: Delta, Theta, Low Alpha, High Alpha, Low Beta, High Beta, Low Gamma, High Gamma. W razie potrzeby wykonywane są nagrania audio i wideo działań psychologa.
Nagrany materiał można przeglądać, widząc wszystko, co zostało wyświetlone w czasie rzeczywistym podczas sesji. Jeśli psycholog nie zauważył czegoś od razu, to po ponownym przestudiowaniu sesji lub treningu może zbadać zmiany w reakcjach fal mózgowych i porównać je z informacjami audiowizualnymi. Jest to bardzo cenne narzędzie dla każdego specjalisty w danej dziedzinie.
Inną opcją jest neuromarketing. Neuroheadset umożliwia prowadzenie badań marketingowych, ponieważ pokazuje reakcję emocjonalną danej osoby na określone bodźce marketingowe. Jest to o wiele bardziej skuteczne, ponieważ podczas ankiet i kwestionariuszy ludzie nie zawsze udzielają szczerych odpowiedzi. Neurostudia pomogą ci zobaczyć prawdziwą odpowiedź, uczciwą i bezstronną. Gromadząc grupę fokusową i przeprowadzając testy przy użyciu zestawu słuchawkowego, można uzyskać wyniki możliwie najbardziej zbliżone do rzeczywistości.
Interakcja z urządzeniami zewnętrznymi
Kolejnym ciekawym obszarem pracy z neurosłuchawkami jest zdalne sterowanie urządzeniami zewnętrznymi. Dużą popularnością wśród dzieci cieszą się na przykład gry wyścigowe, które pozwalają na rywalizację pomiędzy dwoma, trzema i czterema uczestnikami. Oto dobrze znany przykład takich gier:
Czy chcesz pobawić się czymś innym? Proszę, oto inne rozwiązania, które również stały się popularne.
Helikopter orbitalny Puzzlebox
Zabawkowy helikopter sterowany siłą myśli. Wersja standardowa pozwala kontrolować wysokość lotu helikoptera, jednak istnieje wiele dodatków, które zamieniają tę zabawkę w potężną maszynę do ćwiczeń mózgu. Recenzja .
Lampa Zen
Lampa odzwierciedla Twój stan psycho-emocjonalny w postaci blasku o określonej barwie. Idealny do rozwijania umiejętności medytacyjnych.
Trener Sił II
Najbardziej zabawna drobnostka. Tworzy holograficzny obraz środowiska gry i obiektów wewnątrz przezroczystej piramidy. A gracz za pomocą poleceń mózgowych kontroluje te obiekty.
Necomimi
Urocze kocie uszy stały się hitem na całym świecie. Urządzenie jest całkowicie samowystarczalne i nie wymaga podłączenia do komputera czy smartfona. Użytkownik zakłada uszy, włącza je i ma możliwość zademonstrowania swojego nastroju (stanu psycho-emocjonalnego) poprzez poruszanie tymi uszami. Nawiasem mówiąc, podobny produkt, , nie zyskał popularności nawet w jego ojczyźnie, Japonii. Gdzie w tym przypadku włożono zestaw słuchawkowy, możesz sam się dowiedzieć.
Neuro-słuchawki – rozrywka czy przydatne narzędzie?
Czytając artykuł, może się wydawać, że interfejsy neuronowe i zestawy słuchawkowe mają głównie na celu zabawianie człowieka lub rozbawianie jego problemów emocjonalnych. Jednak nie jest to absolutnie prawdą. Neuroheadset w połączeniu z odpowiednim oprogramowaniem może pomóc w prawidłowym rozwoju kończyny po poważnym urazie i ograniczeniu negatywnych skutków poważnych urazów. Dlatego naukowcy aktywnie wykorzystują neurotechnologię, aby pomagać ludziom.
Na przykład w 2016 roku amerykańscy naukowcy z Johns Hopkins University stworzyli interfejs neuronowy, który pomaga kontrolować poszczególne palce protezy biomechanicznej. Rok później ich austriaccy koledzy z Uniwersytetu w Grazu opracowali system pisania muzyki wykorzystujący siłę myśli. Przeznaczony jest dla osób niepełnosprawnych uzdolnionych muzycznie.
Specjaliści z Uniwersytetu Kalifornijskiego stosujący interfejs neuronowy, stymulację nerwowo-mięśniową i zawieszenie sparaliżowany od pasa w dół. Brazylijskim badaczom wraz z kolegami z USA, Szwajcarii i Niemiec udało się to częściowo u pacjentów korzystających z interfejsu neuronowego, rzeczywistości wirtualnej i egzoszkieletu. Trwają również prace nad interakcją z pacjentami z zespołem zamknięcia. Technologia pomoże zidentyfikować takich pacjentów, nawiązać z nimi komunikację i przywrócić kontrolę nad ciałem.
Facebook rozpoczął prace nad nieinwazyjnym interfejsem neuronowym, który pomoże użytkownikom pisać bez klawiatury. Nissan opracował interfejs mózg-maszyna umożliwiający odczytywanie myśli podczas jazdy w celu skrócenia czasu reakcji. A Elon Musk chce nawet połączyć mózg z komputerem, aby uniknąć przejęcia władzy nad światem przez sztuczną inteligencję.
Rosyjskie firmy nie mogą się jeszcze pochwalić wieloma osiągnięciami w dziedzinie neurotechnologii. Jednak niedawno Rostec zaprezentował przedprodukcyjną próbkę urządzenia, które pomoże w wymianie informacji między mózgiem a urządzeniem zewnętrznym. Hełm został opracowany przez Instytut Elektronicznych Maszyn Sterujących (INEUM) nazwany im. I. S. Brook. Zakłada się, że interfejs neuronowy umożliwi sterowanie urządzeniami elektronicznymi i elektromechanicznymi: protezami, pojazdami.
Co czeka rynek interfejsów neuronowych?
Według światowy rynek interfejsów komputerowych osiągnie do 2022 roku kwotę 1,72 miliarda dolarów. Obecnie głównym obszarem zastosowań interfejsów neuronowych jest medycyna, ale aktywnie rozwijają się obszary rozrywki, a także sfera militarna i przemysłowa. Neuro-słuchawki do sterowania robotem bojowym to już nie tylko słodka fantazja intelektualistów w mundurach, ale problem całkowicie możliwy do rozwiązania.
Ze względu na to, że zestawy neuronowe oferują otwarte środowisko, które można wykorzystać do tworzenia własnego oprogramowania, rozwija się także neuroprogramowanie prywatne. Na przykład, jeden z liderów rynku, NeuroSky, jest dostępny dla programistów całkowicie za darmo. A co za tym idzie, pojawia się coraz więcej aplikacji wykorzystujących możliwości tej platformy.
Zauważmy, że inicjatywa na rzecz powszechnego wprowadzenia interfejsów neuronowych i chipów mózgowych spotyka się nie tylko z poparciem, ale i krytyką. Z jednej strony interfejsy neuronowe mogą usprawnić leczenie urazów mózgu, paraliżu, epilepsji czy schizofrenii. Z drugiej strony technologie takie mogą pogłębiać nierówności społeczne.
Istnieją obawy, że obecnie nie ma podstaw prawnych ani etycznych do wprowadzania elektrod zdrowej osobie. Ponadto interfejs neuronowy może uczynić ludzki mózg obiektem, do którego rządy, reklamodawcy, hakerzy, gady i inne osoby będą chciały przeniknąć, a z czego normalny człowiek raczej nie będzie zadowolony. Ogólnie rzecz biorąc, interfejs neuronowy i zestawy słuchawkowe mogą zmieniać cechy człowieka, wpływać na jego psychikę i aktywność jako jednostki oraz zniekształcać rozumienie ludzi jako istot fizjologicznych.
Ogólnie rzecz biorąc, jasne jest, że neurotechnologie będą się nadal rozwijać. Nie da się jednak przewidzieć, kiedy staną się naprawdę dostępne i jeszcze skuteczniejsze.
Co jeszcze ciekawego znajdziesz na blogu?
→
→
→
→
→
Źródło: www.habr.com