Cu mai bine de 100 de ani în urmă, oamenii de știință s-au interesat de posibilitățile creierului și au încercat să înțeleagă dacă poate fi cumva influențat. În 1875, doctorul englez Richard Caton a reușit să înregistreze un câmp electric slab la suprafața creierului iepurilor și maimuțelor. Apoi au fost multe descoperiri și cercetări, dar abia în 1950 profesorul de fiziologie de la Universitatea Yale, José Manuel Rodríguez Delgado, a inventat dispozitivul „Stimosiver”, care putea fi implantat în creier și care era controlat prin semnale radio.
Antrenamentele s-au desfășurat pe maimuțe și pisici. Astfel, stimularea unei anumite zone a creierului printr-un electrod implantat determina pisica să ridice laba din spate. Potrivit lui Delgado, animalul nu prezenta niciun semn de disconfort în timpul acestor experimente.
Și după 13 ani, cercetătorul a realizat — a implantat stimosivere în creierul unui taurus și l-a controlat printr-un transmițător portabil.
Astfel a început era neurointerfețelor și a tehnologiilor capabile să îmbunătățească capacitățile biologice ale omului. În 1972, a fost lansat implantul cohlear, care transforma sunetul într-un semnal electric, îl transmitea creierului și permitea de facto persoanelor cu deficiențe auditive severe să audă. Iar în 1973, termenul „brain-computer interface” — interfață creier-computer — a fost folosit oficial pentru prima dată. În 1998, cercetătorul Philippe Kennedy a implantat prima neurointerfață într-un pacient — muzicianul Johnny Ray. După un accident vascular cerebral, Johnny a pierdut capacitatea de a se mișca. Dar, datorită implantului, a învățat să miște cursorul, doar imaginând mișcarea brațelor.
Urmând exemplul cercetătorilor, ideea creării unei neurointerfețe a fost preluată de mari corporații de afaceri și startup-uri. Facebook și Elon Musk au anunțat deja intenția de a dezvolta un sistem care să ajute la controlul obiectelor prin puterea gândului. Unii își pun speranțele în neurointerfețe — tehnologia va permite persoanelor cu dizabilități să-și recupereze funcțiile pierdute, îmbunătățind recuperarea persoanelor după un accident vascular cerebral sau un traumatism cranio-cerebral. Alții sunt sceptici în legătură cu aceste dezvoltări, considerând că utilizarea lor este asociată cu probleme legale și etice.
Indiferent de opinie, pe piață există un număr suficient de jucători importanți. Dacă ne bazăm pe , unele dezvoltări au fost deja scoase din producție, dar celelalte sunt destul de populare și disponibile.
Ce este un neurointerfață și cum poate fi util?
Tipuri de unde cerebrale
Neurointerfața este un sistem pentru schimbul de informații între creierul uman și un dispozitiv electronic. Este o tehnologie care permite omului să interacționeze cu lumea exterioară pe baza înregistrării activității electrice a creierului — electroencefalograma (EEG). Dorința unei persoane de a efectua o acțiune este reflectată în modificările EEG, care sunt interpretate de un computer.
Neurointerfețele pot fi unidirecționale și bidirecționale. Primele acceptă fie semnale de la creier, fie le transmit acestuia. Cele bidirecționale pot trimite și primi semnale simultan.
Există mai multe metode de măsurare a semnalelor cerebrale. Acestea sunt împărțite în trei tipuri.
- Neinvazive. Deteștoarele sunt plasate pe cap pentru a măsura potențialele electrice generate de creier (EEG) și câmpul magnetic (MEG).
- Semi-invazive. Electrozii sunt plasați pe suprafața deschisă a creierului.
- Invazive. Microelectrozii sunt plasați direct în cortexul cerebral, măsurând activitatea unui neuron.
Caracteristica cheie a neurointerfeței constă în faptul că permite conectarea directă la creier. Ce poate oferi această conexiune în practică? Neurointerfețele, de exemplu, pot ușura sau schimba radical viața persoanelor paralizate. Unele persoane nu pot scrie, mișca sau vorbi. Dar creierul lor funcționează pe deplin. Neurointerfața le va permite acestor persoane să realizeze anumite acțiuni, citind intențiile prin electrozi conectați la creier.
O altă utilizare a neurointerfeței a fost concepută de cercetătorii americani, care au dezvoltat un cip-proteză capabil să îmbunătățească memoria umană cu 30%. Dispozitivul generează impulsuri nervoase care ajută pacientul să formeze noi amintiri, să își reamintească fețele rudelor. Se așteaptă ca această dezvoltare să ajute la combaterea demenței senile, bolii Alzheimer și altor probleme de memorie.
Pe lângă sănătate, neurointerfețele pot fi utilizate pentru dezvoltarea personală, pentru muncă și divertisment, precum și pentru interacțiunea cu ceilalți. Așadar, ce pot oferi tehnologiile neuronale în aceste domenii?
Auto-perfecționare
Cele mai populare domenii de aplicare a neurointerfețelor și a diverselor aplicații sunt dezvoltarea anumitor abilități umane. Acest lucru este dedicat diverselor cursuri, sistemelor de dezvoltare a abilităților mentale, sistemelor de modificare a comportamentului, sistemelor de prevenire a stresului, ADHD, sistemelor de lucru cu stările emoționale și psihologice etc. Acest tip de activitate are chiar un termen propriu, «Brain fitness».
Care este esența ideii? Ca urmare a numeroaselor studii, s-au format anumite concepții dovedite despre cum o anumită activitate a creierului corespunde stărilor conștiinței umane. Au apărut algoritmi pentru determinarea nivelului de atenție, concentrare și meditație, relaxare mentală. Adăugați la asta capacitatea de a citi EEG-ul și electromiografia (EMG), iar rezultatul este o reprezentare a stării unei persoane în acel moment.
Și atunci când trebuie să învețe să provoace o stare psihemoțională specifică, o persoană se antrenează cu ajutorul unui dispozitiv la care este conectată neurointerfața. Există o mulțime de programe de vizualizare a EEG-ului și a stărilor psihemoționale, nu vom descrie toate acestea. Antrenamentul provocării stării necesare a conștiinței se realizează prin tehnologia BCI EEG (feedback biologic în baza electroencefalografiei).
Cum arată acest lucru în practică: părinții vor să îmbunătățească performanțele școlare ale copilului lor și să învingă ADHD (sindromul de deficit de atenție și hiperactivitate). Pentru aceasta, se utilizează un program special (de exemplu, de la ), alegând presetările pentru antrenarea stărilor necesare: atenție, concentrare, relaxare, meditație, prevenirea hiperconcentrației. Se alege programul de antrenament pentru nivelul de concentrare. Și se pornește.
Programul oferă copilului un antrenament în care trebuie să mențină valorile undelor Alpha și Beta deasupra unui anumit nivel. Undele nu trebuie să scadă sub un anumit prag. În același timp, în fereastra programului este redat materialul video selectat de părinți. De exemplu, desenele animate preferate. Copilul doar se uită la desenul animat, urmărește valorile undelor Alpha și Beta și nu face altceva. Apoi intervine BOS. Sarcina copilului este să mențină valorile undelor Alpha și Beta pe tot parcursul antrenamentului.
Dacă unul dintre niveluri scade sub valoarea necesară, desenul animat se întrerupe. La primele sesiuni, copilul va încerca să revină conștient la starea dorită pentru a viziona desenul animat. Dar după un timp, creierul va învăța să revină de unul singur la această stare atunci când iese din ea (cu condiția ca desenul animat să fie interesant pentru copil, iar starea de vizionare să fie «confortabilă» pentru creier). Ca urmare, copilul dezvoltă abilitatea de a evoca starea necesară de concentrare, precum și capacitatea de a menține concentrarea la un anumit nivel.
Pare puțin înfricoșător, dar nu vă grăbiți să vă temeți și să sunați la autoritățile de protecție a copilului. Există și soluții mai simple bazate pe jocuri. De exemplu, de la NeuroSky. Sarcina jucătorului este să facă furnica să împingă un obiect către cuibul său. Dar pentru ca furnica să se miște fără oprire, trebuie să mențină un anumit nivel de concentrare deasupra unei anumite mărci pe scala corespunzătoare.
Când vă concentrați pe proces, furnica împinge obiectul. De îndată ce nivelul de concentrare scade, furnica se oprește și pierdeți timp, afectându-vă rezultatul. Cu fiecare nivel, jocul devine mai dificil, deoarece crește nivelul de concentrare necesar. De asemenea, apar factori de distragere suplimentari.
În urma antrenamentelor regulate, utilizatorul dezvoltă capacitatea de a menține nivelul de concentrare și atenție asupra sarcinii efectuate, indiferent de factorii externi sau interni care distrag. Aici este ca în sport, nu poți obține un corp sportiv mergând doar de câteva ori la sala de sport sau consumând o conservă de proteine. Studiile din domeniul BCI EEG au demonstrat că rezultatul antrenamentelor de acest tip apare doar după 20 de zile de activitate regulată, de 20 de minute fiecare.
Divertisment
Neurocăștii oferă, de asemenea, posibilitatea de a te distra. Dar toate jocurile și aplicațiile de divertisment sunt, în același timp, instrumente de auto-dezvoltare. Jucând jocuri prin intermediul neurointerfeței, folosești stările conștiente ale minții tale pentru a controla personajele. Astfel, înveți să le controlezi.
Jocul multiplayer Throw Trucks With Your Mind a stârnit multă vâlvă la vremea sa. Controlul personajului se face printr-un mecanism standard de shooter din perspectiva întâi, totuși, luptele cu alți jucători se pot face doar prin eforturi mentale. Pentru aceasta, pe monitorul jocului sunt afișate parametrii de concentrare și meditație ai jucătorului.
Pentru a arunca un cutie, un camion sau orice alt obiect din mediu asupra unui inamic, trebuie să-l ridici în aer cu ajutorul puterii tale mentale și apoi să-l arunci asupra inamicului. De asemenea, poți fi lovit, astfel că în conflict câștigă cel care folosește mai eficient capacitatea de concentrare și meditație. A lupta cu puterea minții împotriva unor adversari reali a fost deosebit de captivant. Printre jocurile mai recente se numără de la MyndPlay.
Producătorii oferă și opțiuni de jocuri mai calme. Iată, de exemplu, a mai multor aplicații de joc populare. De asemenea, merită menționat jocul MyndPlay . Este simplu: trebuie să faci trei focuri cu arcul și să aduni cel mai mare număr de puncte. Pentru fiecare foc, poți obține până la 10 puncte. Folosind un videoclip, jocul te învăluie în atmosfera sa, după care personajul tău poate începe să țintească ținta. În fereastra player-ului apare un indicator al nivelului de concentrare. Cu cât concentrarea este mai mare, cu atât săgeata va nimeri mai aproape de zece. La al doilea foc, pentru a nimeri, trebuie să intri în starea de meditație. La al treilea foc, va fi din nou necesară concentrarea. Așa jocul ilustrează posibilitățile interesante ale neurointerfețelor.
În afară de jocuri, există și filme interactive neuro. Imaginează-ți: te-ai așezat pe canapea, ai pus căștile și ai început un film interactiv despre skateri. La un moment dat, skaterul a accelerat și urmează să sară. În acel moment, trebuie să devii tu însuți skater, pentru a te concentra pe salt și a menține nivelul de concentrare mentală până când personajul finalizează saltul. Cu o concentrare suficientă (comparabilă cu viața reală și cu nivelul necesar în realitate), skaterul din film va sări cu succes și povestea va continua până la următoarea bifurcație interactivă. Dacă concentrarea a fost mai slabă, skaterul va cădea, iar filmul va urma o altă poveste.
În mod similar, au fost filmate deja în stilul lui Guy Ritchie, precum și o serie de alte filme. De fapt, povestea și finalul filmului depind direct de eforturile tale. Și asta pare să fie destul de interesant.
O logică simplă și ramificată de dezvoltare a poveștii
Aplicarea în activitate
În plus față de programele de antrenament și divertisment, dezvoltatorii au creat o mulțime de aplicații destinate utilizării profesionale. Ca exemplu, putem menționa programul MindRec, care a fost creat pentru medici, sportivi, psihologi obișnuiți și psihologi care lucrează cu reprezentanți ai structurilor de forță.
Cum se folosește? O persoană își pune un neuro-căști, psihologul lansează programul și începe sesiunea. În timpul sesiunii, monitorizarea și înregistrarea se efectuează în memoria computerului despre următoarele informații: nivelul de concentrare, atenție, nivelul de meditație, semnalul EEG brut, în mai multe tipuri de vizualizare simultan, în intervalul de 0 până la 70Hz. Semnalele sunt împărțite pe intervale de frecvență, formând spectrul semnalului principal. Împărțirea se face pe 8 intervale: Delta, Theta, Alpha joasă, Alpha înaltă, Beta joasă, Beta înaltă, Gamma joasă, Gamma înaltă. Dacă este necesar, se efectuează înregistrarea audio și video a acțiunilor pacientului de către psiholog.
Materialul înregistrat poate fi revizuit, observând tot ceea ce a fost afișat în timp real în timpul sesiunii. Dacă psihologul nu a observat imediat ceva, la o examinare ulterioară a sesiunii sau a antrenamentului poate studia modificările reacțiilor ondulatorii ale creierului, le poate corela cu informația audiovizuală. Acesta este un instrument foarte valoros pentru orice specialist din acest domeniu.
O altă opțiune este neuro-marketingul. Neuro-căștile permit efectuarea de studii de marketing, deoarece arată reacția emoțională a unei persoane la anumite stimulente de marketing. Acesta este mult mai eficient, deoarece în cadrul sondajelor și chestionarelor oamenii nu sunt întotdeauna sinceri în răspunsuri. Iar cercetarea neuro poate ajuta la observarea răspunsului real, sincer și imparțial. Strângând un grup focal și realizând testarea cu ajutorul neuro-căștilor, se pot obține rezultate care corespund cât mai bine realității.
Interacțiunea cu dispozitive externe
O altă direcție interesantă în lucrul cu neuro-căștile este controlul la distanță al dispozitivelor externe. Foarte populare printre copii, de exemplu, jocurile de curse, care permit competiția între doi, trei sau patru participanți. Iată un exemplu bine cunoscut al acestor jocuri:
Îți dorești să te distrezi cu ceva mai mult? Te rog, iată alte dezvoltări care au devenit de asemenea populare.
Puzzlebox Orbit Helicopter
Un elicopter de jucărie controlat prin puterea minții. Versiunea standard permite controlul altitudinii zborului elicopterului, dar există numeroase accesorii care transformă această jucărie într-un antrenor puternic pentru fitness mental. Recenzie .
Lampa Zen
Lampa reflectă starea psychoemoțională printr-o strălucire de o anumită culoare. Ideală pentru dezvoltarea abilităților de meditație.
Force Trainer II
Un gadget foarte amuzant. Creează o imagine holografică a mediului de joc și a obiectelor din interiorul unei piramide transparente. Iar jucătorul, folosind comenzi ale creierului, controlează aceste obiecte.
Necomimi
Urechile de pisică super drăguțe au devenit un hit în întreaga lume. Dispozitivul este complet autonom și nu necesită conectare la un computer sau smartphone. Utilizatorul își pune urechile, le pornește și poate începe să își exprime starea de spirit (starea psychoemoțională) prin mișcarea acestor urechi. Apropo, un produs similar, , nu a fost popular nici măcar în țara sa de origine, Japonia. Unde a fost introdusă căștile, puteți să vă imaginați singuri.
Căști neuronale — distracție sau instrument util?
În timp ce citiți articolul, poate părea că interfețele neuronale și căștile sunt destinate în principal distracției sau pentru a satisface ego-ul uman. Totuși, aceasta nu este deloc adevărat. Căștile neuronale, împreună cu software-ul corespunzător, pot ajuta la dezvoltarea unei membre după o leziune severă, reducând efectele negative ale traumelor grave. De aceea, oamenii de știință folosesc activ neurotehnologiile pentru a ajuta oamenii.
De exemplu, în 2016, cercetătorii americani de la Universitatea Johns Hopkins au creat o interfață neurală care ajută la controlul degetelor individuale ale unui prototip biomecanic. Și un an mai târziu, colegii lor austrieci de la Universitatea Graz au dezvoltat un sistem pentru a scrie muzică prin puterea gândului. Acesta este destinat persoanelor cu talent muzical care au dizabilități.
Specialiștii de la Universitatea Californiei au învățat, cu ajutorul interfeței neuronale, stimulării neuromusculare și suspendării , paralizată de la talie în jos. Iar cercetătorii brazilieni, împreună cu colegii lor din SUA, Elveția și Germania, au reușit parțial la pacienți cu ajutorul interfeței neuronale, realității virtuale și exoscheletului. Se desfășoară și dezvoltări pentru interacțiunea cu pacienții cu sindromul „omului închis”. Tehnologia va ajuta la identificarea acestor pacienți, la comunicarea cu ei, precum și la restabilirea controlului asupra corpului.
Facebook a început lucrările la o interfață neuronală non-invazivă, care va ajuta utilizatorii să scrie text fără tastatură. Compania Nissan a dezvoltat interfața „creier-mașină” pentru a citi gândurile în timpul conducerii pentru a reduce timpul de reacție. Iar Elon Musk își dorește să conecteze creierul la computer pentru a evita preluarea lumii de inteligența artificială.
Companiile rusești nu pot să se lăudese încă cu un număr mare de realizări în domeniul neurotehnologiilor. Cu toate acestea, recent „Rosteh” a prezentat un prototip pre-serie al unui dispozitiv care va ajuta la schimbul de informații între creier și un dispozitiv extern. Casca a fost dezvoltată de Institutul de Mașini de Control Electronic (INEUM) numit după I.S. Bruk. Se presupune că interfața neuronală va permite controlul dispozitivelor electronice și electromechanice: proteze, vehicule.
Ce așteaptă piața interfețelor neuronale
Conform , volumul pieței globale a interfețelor computerizate va atinge 1,72 miliarde de dolari până în 2022. Acum, principalul domeniu de aplicare a interfețelor neuronale este medicina, dar se dezvoltă activ și domeniile de divertisment, precum și cele militare și industriale. Căștile neurale pentru controlul unui robot de luptă nu mai sunt doar fantezii dulce de oameni serioși din uniforme, ci o sarcină destul de realizabilă.
Datorită faptului că căștile neurale oferă un mediu deschis, care poate fi utilizat pentru a crea propriul software, se dezvoltă și programarea neurală privată. De exemplu, unui dintre liderii pieței, compania NeuroSky, este disponibil dezvoltatorilor complet gratuit. Și ca rezultat, apar din ce în ce mai multe aplicații care utilizează capacitățile acestei platforme.
Să subliniem că inițiativa de implementare pe scară largă a neurointerfețelor și implanturilor pentru creier se confruntă nu doar cu susținere, ci și cu critici. Pe de o parte, neurointerfețele pot îmbunătăți tratamentul traumelor cranio-cerebrale, paraliziei, epilepsiei sau schizofreniei. Pe de altă parte, aceste tehnologii ar putea agrava inegalitatea socială.
Există temeri că pentru implantarea electrozilor în corpul unei persoane sănătoase nu există încă o bază legală sau etică. În plus, neurointerfața ar putea transforma creierul uman într-un obiect pe care ar dori să-l penetreze guverne, reclame, hackeri, reptiloizi și alte persoane, la care un om normal cu siguranță nu ar reacționa pozitiv. În general, neurointerfața și căștile ar putea schimba trăsăturile umane, ar afecta psihicul și activitatea individului, distorsionând înțelegerea oamenilor ca ființe fiziologice.
În general, este clar că neurotehnologiile vor continua să evolueze. Dar când vor deveni cu adevărat accesibile și și mai eficiente, este imposibil de prezis.
Ce altceva interesant este pe blog
→
→
→
→
→
Sursa: habr.com
