Há mais de 100 anos, cientistas se interessavam pelas possibilidades do cérebro e tentavam entender se era possível de alguma forma intervir nele. Em 1875, o médico inglês Richard Caton conseguiu registrar um débil campo elétrico na superfície do cérebro de coelhos e macacos. Desde então, foram feitas muitas descobertas e pesquisas, mas apenas em 1950 o professor de fisiologia da Universidade de Yale, José Manuel Rodríguez Delgado, inventou o dispositivo "Stimosiever", que poderia ser implantado no cérebro e que era controlado por sinais de rádio.
Os testes foram realizados em macacos e gatos. Assim, a estimulação de uma determinada área do cérebro por meio de um eletrodo implantado fazia com que o gato levantasse a pata traseira. Segundo Delgado, o animal não apresentava sinais de desconforto durante esses experimentos.
E, após 13 anos, o cientista realizou — implantou stimosievers no cérebro de um touro e o controlou por meio de um transmissor portátil.
Assim começou a era das neurointerfaces e das tecnologias capazes de aumentar as capacidades biológicas do ser humano. Já em 1972, foi lançado no mercado um implante coclear que convertia som em sinal elétrico, transmitindo-o ao cérebro e permitindo que pessoas com severas deficiências auditivas pudessem ouvir. E em 1973, o termo "brain-computer interface" — interface cérebro-computador — foi oficialmente utilizado pela primeira vez. Em 1998, o cientista Philippe Kennedy implantou a primeira neurointerface em um paciente — o músico Johnny Ray. Após um acidente vascular cerebral, Johnny perdeu a capacidade de se mover. Mas, graças ao implante, aprendeu a mover o cursor simplesmente imaginando o movimento das mãos.
Após os cientistas, a ideia de criar uma neurointerface foi adotada por grandes corporações e startups. Facebook e Elon Musk já anunciaram a intenção de desenvolver um sistema que ajude a controlar objetos com a força do pensamento. Alguns depositam esperanças nas neurointerfaces — as tecnologias permitirão que pessoas com deficiências recuperem funções perdidas, melhorando a reabilitação de indivíduos que sofreram AVC ou trauma craniano. Outros, no entanto, são céticos em relação a tais desenvolvimentos, acreditando que seu uso pode acarretar problemas jurídicos e éticos.
De qualquer forma, existem diversos grandes players no mercado. Se acreditarmos , algumas desenvolvimentos já foram descontinuados, mas os outros são bastante populares e estão disponíveis.
O que é uma interface neural e como pode ser útil?
Tipos de ondas cerebrais
Uma interface neural é um sistema para trocar informações entre o cérebro humano e um dispositivo eletrônico. É uma tecnologia que permite ao ser humano interagir com o mundo exterior com base no registro da atividade elétrica do cérebro — eletroencefalograma (EEG). O desejo de uma pessoa de realizar uma ação é refletido nas mudanças do EEG, que, por sua vez, é decifrado por um computador.
As interfaces neurais podem ser unidirecionais ou bidirecionais. As primeiras recebem sinais do cérebro ou os enviam para ele. As segundas podem enviar e receber sinais simultaneamente.
Existem vários métodos de medição dos sinais do cérebro. Eles são divididos em três tipos.
- Não invasivos. Sensores são colocados na cabeça para medir os potenciais elétricos gerados pelo cérebro (EEG) e o campo magnético (MEG).
- Semi-invasivos. Eletrodos são colocados na superfície exposta do cérebro.
- Invasivos. Microeletrodos são colocados diretamente na camada cortical do cérebro, medindo a atividade de um único neurônio.
A principal característica de uma interface neural é que ela permite uma conexão direta ao cérebro. O que isso pode oferecer na prática? As interfaces neurais, por exemplo, podem facilitar ou mudar radicalmente a vida de pessoas paralisadas. Algumas não conseguem escrever, se mover ou falar. Mas, mesmo assim, o cérebro delas está totalmente funcional. Uma interface neural permitirá que essas pessoas realizem determinadas ações, captando intenções por meio de eletrodos conectados ao cérebro.
Outra forma de utilização da interface neural foi idealizada por cientistas americanos, que desenvolveram um ciber-protótipo capaz de melhorar a memória humana em 30%. O dispositivo forma impulsos nervosos que ajudam o paciente a criar novas memórias e recordar rostos de parentes. Espera-se que o desenvolvimento ajude a combater a demência senil, a doença de Alzheimer e outros problemas de memória.
Além da saúde, as interfaces neurais podem ser utilizadas para o desenvolvimento pessoal, trabalho e entretenimento, bem como para a interação com os outros. Então, o que as neurotecnologias podem oferecer de interessante nessas áreas?
Autoaperfeiçoamento
Talvez a área de aplicação mais popular das interfaces neurais e de várias aplicações seja o desenvolvimento de habilidades humanas. Existem diversos treinamentos dedicados a isso, sistemas para desenvolver habilidades mentais, sistemas para mudar comportamentos, sistemas de prevenção de estresse, TDAH e sistemas para trabalhar com estados psicossociais, entre outros. Esse tipo de atividade tem até um termo específico, chamado "Brain Fitness".
Qual é a essência da ideia? Como resultado de numerosas pesquisas, foram formadas algumas noções comprovadas sobre como determinada atividade cerebral corresponde a estados da consciência humana. Surgiram algoritmos para determinar níveis de atenção, concentração e meditação, além da relaxação mental. Adicione a isso a possibilidade de ler EEG e eletromiografia (EMG), e assim obtemos uma noção do estado da pessoa em um determinado momento.
E quando é necessário aprender a evocar um estado psicossocial específico, a pessoa treina a si mesma usando um dispositivo conectado à interface neural. Existem inúmeras programas de visualização de EEG e estados psicossociais, não vamos descrevê-los todos. O treinamento para provocar o estado de consciência desejado é realizado com a tecnologia de Biofeedback EEG.
Como isso se parece na prática: os pais desejam melhorar o desempenho escolar de seu filho e combater o TDAH (transtorno do déficit de atenção e hiperatividade). Para isso, utilizam um programa específico (por exemplo, da ), escolhendo nele predefinições para treinar os estados desejados: atenção, concentração, relaxamento, meditação, e prevenção de hiperconcentração. Escolhem um programa de treinamento de nível de concentração e o iniciam.
O programa oferece ao criança um treino onde é necessário manter os níveis das ondas Alfa e Beta acima de um determinado limite. As ondas não devem cair abaixo de um certo nível. Simultaneamente, na tela do programa, é reproduzido o material em vídeo selecionado pelos pais. Por exemplo, seu desenho animado favorito. A criança simplesmente assiste ao desenho, acompanha os níveis das ondas Alfa e Beta e não faz mais nada. Em seguida, entra em cena o BOS. A tarefa da criança é manter os níveis Alfa e Beta durante todo o treino.
Se um dos níveis cair abaixo do valor necessário, o desenho animado é interrompido. Nas primeiras sessões, a criança tentará conscientemente voltar ao estado desejado para continuar assistindo ao desenho. Mas, com o tempo, o cérebro aprenderá a voltar a esse estado por conta própria quando sair dele (desde que o desenho seja interessante para a criança e o estado de visualização seja "confortável" para o cérebro). Como resultado, a criança desenvolve a habilidade de evocar o estado de concentração necessário, bem como a capacidade de manter a concentração em um determinado nível.
Parece assustador, mas não se precipite em se assustar e chamar os órgãos de proteção. Existem soluções mais simples baseadas em jogos. Por exemplo, da NeuroSky. A tarefa do jogador é fazer o formiga empurrar um objeto em direção ao formigueiro. Mas para que o formiga se mova sem parar, é necessário manter um nível de concentração acima de um determinado ponto na escala correspondente.
Quando você se concentra no processo, o formiga empurra o objeto. Assim que o nível de concentração cai, o formiga para e você perde tempo, piorando seu resultado. A cada nível, o jogo se torna mais difícil, pois o nível de concentração necessário aumenta. Também aparecem fatores adicionais de distração.
Como resultado de treinamentos regulares, o usuário desenvolve a capacidade de manter o nível de concentração e atenção na tarefa em execução, independentemente de fatores externos ou internos que possam distraí-lo. É como no esporte: é impossível obter um corpo atlético apenas indo algumas vezes a uma academia ou comendo uma lata de proteína. Pesquisas na área de BCI EEG mostraram que os resultados desse tipo de treinamento aparecem somente após 20 dias de práticas regulares de 20 minutos cada.
Entretenimento
Os neurofones também permitem que você se divirta. Mas todos os jogos e aplicativos de entretenimento são, ao mesmo tempo, ferramentas de autodesenvolvimento. Ao jogar por meio de uma interface neural, você utiliza estados conscientes da sua mente para controlar os personagens. Assim, você aprende a controlá-los.
A multiplayer game Throw Trucks With Your Mind causou bastante alvoroço. O controle do personagem ocorre de forma padrão como em um shooter em primeira pessoa, no entanto, lutar contra outros jogadores só pode ser feito com esforços mentais. Para isso, os parâmetros de concentração e meditação do jogador são exibidos na tela do jogo.
Para lançar uma caixa, um caminhão ou qualquer outro objeto do ambiente do jogo contra um oponente, você deve levantá-lo no ar com sua força mental e, em seguida, jogá-lo no adversário. Você também pode ser afetado, portanto, na luta, vence aquele que utiliza mais eficientemente a capacidade de concentração e meditação. Lutar com a força da mente contra adversários reais foi bastante empolgante. Entre os jogos mais recentes, podemos mencionar de MyndPlay.
Os desenvolvedores também oferecem opções de jogos mais tranquilos. Aqui está, por exemplo, de vários aplicativos de jogos populares. Também vale a pena mencionar o jogo MyndPlay É simples: você precisa fazer três disparos com o arco e obter a maior pontuação possível. A cada disparo, você pode ganhar até 10 pontos. Utilizando uma sequência de vídeo, o jogo imerge você em seu ambiente, após o que seu personagem pode começar a mirar no alvo. Uma barra de nível de concentração aparece na janela do player. Quanto maior a concentração, mais perto de dez a flecha acertará. No segundo disparo, para acertar, é necessário entrar em um estado de meditação. No terceiro disparo, novamente será necessária concentração. Assim, o jogo demontra de forma clara as interessantes possibilidades de interfaces neurais.
Além dos jogos, existem também filmes interativos neurais. Imagine: você se senta no sofá, coloca o headset e liga um filme interativo sobre skatistas. Em algum momento, o skatista acelera e está prestes a pular. Nesse momento, você deve se tornar o skatista, para se concentrar no salto e manter o nível de concentração da mente até que o personagem complete o salto. Com concentração suficiente (comparável à vida real e ao nível necessário na realidade), o skatista no filme completará o salto com sucesso e a trama prosseguirá até o próximo ponto interativo. Se a concentração for fraca, o skatista cairá e o filme seguirá por outra linha narrativa.
Da mesma forma, já foram filmados no estilo de Guy Ritchie, bem como uma série de outros filmes. De fato, a trama e o final do filme dependem diretamente dos seus esforços. E isso parece bastante interessante.
Uma lógica simples e ramificada para o desenvolvimento da trama
A aplicação em operação
Além dos programas de treinamento e entretenimento, os desenvolvedores criaram uma grande quantidade de aplicativos destinados ao uso profissional. Um exemplo é o programa MindRec, que foi criado para médicos, atletas, psicólogos comuns e psicólogos que trabalham com representantes das forças de segurança.
Como é utilizado? A pessoa coloca o fone de ouvido neuro, o psicólogo inicia o programa e começa a sessão. Durante a sessão, é monitorado e gravado no computador as seguintes informações: nível de concentração, atenção, nível de meditação, sinal de EEG bruto, em várias visualizações simultaneamente, na faixa de 0 a 70Hz. Os sinais são divididos em bandas de frequência que compõem o espectro do sinal principal. A divisão é feita em 8 bandas: Delta, Theta, Baixa Alfa, Alta Alfa, Baixa Beta, Alta Beta, Baixa Gama, Alta Gama. Se necessário, a gravação de áudio e vídeo das ações do paciente pelo psicólogo é realizada.
O material gravado pode ser revisitado, visualizando tudo o que foi exibido em tempo real durante a sessão. Se o psicólogo não notou algo imediatamente, ele pode analisar novamente a sessão ou o treinamento para estudar as mudanças nas reações ondulatórias do cérebro, comparando-as com as informações audiovisuais. Essa é uma ferramenta muito valiosa para qualquer especialista da área.
Outra opção é o neuromarketing. O fone de ouvido neuro permite a realização de pesquisas de marketing, pois mostra a resposta emocional de uma pessoa a determinados estímulos de marketing. Isso é muito mais eficaz, pois em pesquisas e questionários as pessoas nem sempre são honestas nas respostas. A neuroinvestigação ajuda a ver a resposta real, honesta e imparcial. Reunindo um grupo focal e realizando testes com o fone de ouvido neuro, é possível obter resultados que correspondem mais à realidade.
Interação com dispositivos externos
Outra área interessante de trabalho com fones de ouvido neuro é o controle remoto de dispositivos externos. Jogos de corrida, por exemplo, são bastante populares entre crianças, permitindo competições entre dois, três e quatro participantes. Aqui está um exemplo bem conhecido desses jogos:
Quer experimentar mais alguma coisa? Aqui estão outros desenvolvimentos que também se tornaram populares.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Um helicóptero de brinquedo que é controlado pelo poder da mente. A versão padrão permite controlar a altura do voo do helicóptero, mas há muitos complementos que transformam este brinquedo em um poderoso simulador para brain fitness. Revisão .
Zen Lamp
A lâmpada reflete seu estado psicoemocional na forma de um brilho de determinada cor. É perfeita para desenvolver habilidades de meditação.
Force Trainer II
Uma coisa divertida. Cria uma imagem holográfica do ambiente de jogo e objetos dentro de uma pirâmide transparente. E o jogador, utilizando comandos do cérebro, controla esses objetos.
Necomimi
As adoráveis orelhas de gato se tornaram um sucesso mundial. O dispositivo é totalmente autossuficiente e não requer conexão com um computador ou smartphone. O usuário coloca as orelhas, as liga e ganha a capacidade de demonstrar seu humor (estado psicoemocional) através do movimento dessas orelhas. A propósito, um produto semelhante, , não se tornou popular nem mesmo em sua terra natal, o Japão. Onde a cabeça era colocada, você pode imaginar.
Neurofones — diversão ou ferramenta útil?
Durante a leitura do artigo, pode parecer que neurointerfaces e fones de ouvido são destinados principalmente a entreter ou agradar o ego das pessoas. No entanto, não é bem assim. O neurofone, junto com o software adequado, pode realmente ajudar a desenvolver um membro após um dano severo, reduzindo as consequências negativas de lesões graves. Portanto, os cientistas usam ativamente neurotecnologias para ajudar as pessoas.
Por exemplo, em 2016, cientistas americanos da Universidade Johns Hopkins criaram uma neurointerface que ajuda a controlar dedos individuais de uma prótese biomecânica. E um ano depois, seus colegas austríacos da Universidade de Graz desenvolveram um sistema para compor música usando o poder da mente. É destinado a pessoas com talentos musicais e limitações.
Especialistas da Universidade da Califórnia, com a ajuda da neurointerface, estimulação neurômuscular e suporte , paralisada abaixo da cintura, a andar. E pesquisadores brasileiros, junto com colegas dos EUA, Suíça e Alemanha, conseguiram parcialmente em pacientes usando interfaces neurais, realidade virtual e exoesqueletos. Estão sendo desenvolvidas também soluções para interagir com pacientes que têm síndrome de 'homem preso'. A tecnologia ajudará a identificar esses doentes, comunicar-se com eles e recuperar o controle sobre o corpo.
O Facebook começou a trabalhar em uma interface neural não invasiva que ajudará os usuários a digitar texto sem um teclado. A empresa Nissan desenvolveu uma interface 'cérebro-máquina' para ler os pensamentos durante a condução, com o objetivo de reduzir o tempo de reação. E Elon Musk quer conectar o cérebro a um computador para evitar a dominação do mundo pela inteligência artificial.
Empresas russas ainda não podem se gabar de muitas conquistas no campo das neurotecnologias. No entanto, recentemente a 'Rostec' apresentou um protótipo de pré-série de um dispositivo que ajudará na troca de informações entre o cérebro e um dispositivo externo. O capacete foi desenvolvido pelo Instituto de Máquinas de Controle Eletrônico (INEUM) nomeado em homenagem a I. S. Bruk. Presume-se que a interface neural permitirá controlar dispositivos eletrônicos e eletromecânicos: próteses e veículos.
O que espera o mercado de interfaces neurais
De acordo com , o valor do mercado global de interfaces de computador deve atingir 1,72 bilhões de dólares até 2022. Atualmente, a principal área de aplicação das interfaces neurais é a medicina, mas os setores de entretenimento, militar e industrial também estão se desenvolvendo ativamente. O uso de headsets neurais para controlar robôs de combate deixou de ser apenas uma fantasia elaborada de pessoas de farda e tornou-se uma tarefa perfeitamente resolvível.
Graças ao fato de que os headsets neurais oferecem um ambiente aberto que pode ser utilizado para desenvolver seu próprio software, a programação neural privada está se desenvolvendo. Por exemplo, um dos líderes do mercado, a NeuroSky, está disponível para desenvolvedores completamente de graça. E como resultado, está surgindo cada vez mais aplicativos que utilizam as capacidades desta plataforma.
Vale ressaltar que a iniciativa de implementar neurointerfaces e chips para o cérebro enfrenta não apenas apoio, mas também críticas. Por um lado, as neurointerfaces podem aprimorar o tratamento de lesões cranioencefálicas, paralisia, epilepsia ou esquizofrenia. Por outro lado, essas tecnologias podem agravar a desigualdade social.
Existem preocupações de que ainda não haja uma base jurídica ou ética para a implementação de eletrodos em pessoas saudáveis. Além disso, a neurointerface pode transformar o cérebro humano em um objeto que poderá ser invadido por governos, anunciantes, hackers, reptilianos e outras entidades, que dificilmente agradariam a uma pessoa normal. De maneira geral, a neurointerface e os fones de ouvido podem alterar as características humanas, afetar a psicologia e a atividade do indivíduo, distorcendo a compreensão das pessoas como seres fisiológicos.
É evidente que as neurotecnologias continuarão a se desenvolver. Mas quando elas se tornarão verdadeiramente acessíveis e ainda mais eficazes é impossível prever.
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Fonte: habr.com
