Не постоји граница савршенства: како неуронски интерфејси помажу човечанству

Пре више од 100 година, научници су се интересовали за могућности мозга и покушавали да схвате да ли је могуће некако утицати на то. Године 1875. енглески лекар Ричард Кејто је успео да открије слабо електрично поље на површини мозга зечева и мајмуна. Затим је било много открића и истраживања, али тек 1950. године професор физиологије са Универзитета Јејл Хозе Мануел Родригез Делгадо изумео је уређај Стимосивер, који је могао да се имплантира у мозак и којим се управљало помоћу радио сигнала.

Обука је спроведена на мајмунима и мачкама. Дакле, стимулација одређене области мозга кроз имплантирану електроду изазвала је мачку да подигне задњу шапу. Према Делгаду, животиња није показивала знаке нелагодности током таквих експеримената.

И 13 година касније, научник је провео чувени експеримент — имплантирао стимосеивер у мозак бика и контролисао га преко преносивог предајника.

Тако је почела ера неуронских интерфејса и технологија способних да повећају људске биолошке способности. Већ 1972. године у продају је пуштен кохлеарни имплант који је претварао звук у електрични сигнал, преносио га у мозак и заправо омогућавао људима са тешким оштећењем слуха да чују. А 1973. године по први пут је званично употребљен термин „интерфејс мозак-рачунар“. Научник Филип Кенеди је 1998. године имплантирао први неуронски интерфејс пацијенту, музичару Џонију Реју. После можданог удара, Џони је изгубио способност кретања. Али захваљујући имплантацији, научио је да помера курсор само замишљајући покрете својих руку.

Пратећи научнике, идеју о стварању неуронског интерфејса покупиле су велике пословне корпорације и стартупи. Фејсбук и Елон Маск већ су најавили намеру да развију систем који ће помоћи у контроли објеката снагом мисли. Неки полажу наде у неуронске интерфејсе – технологије ће омогућити особама са инвалидитетом да обнове изгубљене функције, побољшају рехабилитацију особе која је претрпела мождани удар или трауматску повреду мозга. Други су скептични према таквом развоју, верујући да је њихова употреба препуна правних и етичких проблема.

Како год било, на тржишту постоји довољан број великих играча. Ако верујеш Википедиа, неки развоји су већ прекинути, али остали су прилично популарни и приступачни.

Шта је неуронски интерфејс и како може бити користан?

Врсте можданих таласа

Неурални интерфејс је систем за размену информација између људског мозга и електронског уређаја. Ово је технологија која омогућава особи интеракцију са спољним светом на основу снимања електричне активности мозга – електроенцефалограма (ЕЕГ). Жеља особе да изврши неку радњу огледа се у променама у ЕЕГ-у, који се заузврат дешифрује рачунаром.
Неуроинтерфејси могу бити једносмерни или двосмерни. Први или примају сигнале из мозга или му их шаљу. Потоњи могу слати и примати сигнале истовремено.
Постоји неколико метода за мерење можданих сигнала. Подијељени су у три типа.

• неинвазивни. Сензори се постављају на главу за мерење електричних потенцијала које стварају мозак (ЕЕГ) и магнетно поље (МЕГ).
• Полуинвазивна. Електроде се постављају на изложену површину мозга.
• Инвазиван. Микроелектроде се постављају директно у церебрални кортекс, мерећи активност једног неурона.

Кључна карактеристика неуронског интерфејса је да вам омогућава да се директно повежете са мозгом. Шта ово може учинити у пракси? Неурални интерфејси, на пример, могу олакшати или радикално променити животе парализованих људи. Неки не могу да пишу, крећу се или говоре. Али у исто време, њихов мозак прилично ради. Неурални интерфејс ће омогућити овим људима да изводе одређене радње читањем намера помоћу електрода повезаних са мозгом.

Још једну опцију за коришћење неуронског интерфејса измислили су амерички научници који су развили сајбер протезу способну да побољша људску меморију за 30%. Уређај генерише нервне импулсе који помажу пацијенту да формира нова сећања и памти лица рођака. Очекује се да ће развој помоћи у борби против сенилне деменције, Алцхајмерове болести и других проблема са памћењем.

Поред здравља, неуронски интерфејси се могу користити за лични развој особе, за посао и забаву, као и за интеракцију са другима. Дакле, које занимљиве ствари неуротехнологија може понудити у овим областима?

Селф-перфецтион

Можда најпопуларнија област примене неуронских интерфејса и свих врста апликација је развој било каквих људских способности. Томе су посвећени различити тренинзи, системи за развој менталних способности, системи за промену понашања, системи за превенцију стреса, АДХД, системи за рад са психо-емоционалним стањима и тако даље. Ова врста активности чак има и свој термин, „Мозак фитнес“.

Шта је суштина идеје? Као резултат бројних студија, формиране су неке доказане идеје о томе како ова или она активност мозга одговара стањима људске свести. Појавили су се алгоритми за одређивање нивоа пажње, концентрације и медитације, менталне релаксације. Додајте овоме могућност читања ЕЕГ-а и електромиографије (ЕМГ) и резултат је слика тренутног стања особе.

А када треба да научите како да изазовете одређено психо-емоционално стање, особа се обучава користећи уређај на који је повезан неуронски интерфејс. Постоји огроман број програма за визуелизацију ЕЕГ-а и психо-емоционалних стања, нећемо их све описивати. Обука за позивање особе у потребно стање свести врши се помоћу биофеедбацк ЕЕГ технологије (биофеедбацк заснован на електроенцефалографији).

Како то изгледа у пракси: Родитељи желе да побољшају академски учинак свог детета и превазиђу АДХД (поремећај хиперактивности дефицита пажње). Да бисте то урадили, користите посебан програм (на пример, фром НеуроПлус), одабир предефиниса за тренирање жељених стања: свесност, концентрација, релаксација, медитација, превенција хиперконцентрације. Изаберите програм тренинга нивоа концентрације. И лансирају га.

Програм нуди детету обуку у којој треба да задржи Алфа и Бета таласе изнад одређеног нивоа. Таласи не би требало да падају испод одређеног нивоа. Истовремено, у прозору програма пушта се видео материјал који су одабрали родитељи. На пример, ваш омиљени цртани филм. Дете једноставно гледа цртани филм, прати нивое Алфа и Бета таласа и ништа друго не ради. Затим, биофеедбацк долази у игру. Задатак детета је да одржава алфа и бета нивое током тренинга.

Ако један од нивоа падне испод потребног индикатора, цртани филм се прекида. На првим часовима дете ће покушати да се смислено врати у жељено стање како би погледало цртани филм. Али након неког времена, мозак ће научити да се самостално враћа у ово стање ако испадне из њега (под условом да је цртани филм занимљив детету, а стање гледања је „удобно“ за мозак). Као резултат, дете развија способност изазивања потребног стања концентрације, као и способност одржавања концентрације на одређеном нивоу.

Изгледа застрашујуће, али немојте журити да се уплашите и позовете органе старатељства. Постоје и једноставнија решења заснована на игрицама. На пример, Минд Тхе Ант од НеуроСки. Задатак играча је да натера мрава да гурне предмет према себи у мравињак. Али да би се мрав кретао без заустављања, потребно је одржавати одређени ниво концентрације изнад одређене тачке на одговарајућој скали.

Када се концентришете на процес, мрав гура предмет. Чим ниво концентрације падне, мрав се зауставља и губите време, погоршавајући резултат. Са сваким нивоом, игра постаје тежа како се повећава потребан ниво концентрације. Постоје и додатне сметње.

Као резултат редовне обуке, корисник развија способност да одржи ниво концентрације и пажње на задатку који му је у рукама, без обзира на спољашње или унутрашње сметње. Овде је све као у спорту, немогуће је стећи атлетско тело одласком пар пута у фитнес центар или једењем конзерве протеина. Истраживања у области биофеедбацк ЕЕГ-а су показала да се резултати оваквог тренинга појављују тек након 20 дана редовних сесија од по 20 минута.

забава

Неурослушалице такође пружају прилику за забаву. Али све игре и апликације за забаву су такође алати за саморазвој. Када играте игрице преко неуронског интерфејса, користите свесна стања своје свести да контролишете ликове. И тако научите да их контролишете.

Игра за више играча Тхров Труцкс Витх Иоур Минд направила је много буке у то време. Лик се контролише према стандардној шеми пуцача у првом лицу, али можете се борити против других играча само уз помоћ менталних напора. Да бисте то урадили, концентрација и параметри медитације играча се приказују на монитору игре.

Да бисте бацили кутију, камион или било који други предмет из окружења игре на противника, морате га подићи у ваздух користећи своју менталну снагу, а затим га бацити на противника. Може и да „долети“ до вас, тако да онај ко ефикасније искористи способност концентрације и медитације побеђује у окршају. Било је веома узбудљиво борити се снагом ума против правих противника. Међу новијим играма можемо поменути Зомбие Русх од МиндПлаи.

Произвођачи такође нуде тише опције игре. На пример, занимљив преглед неколико популарних апликација за игре одједном. Такође вреди поменути игру МиндПлаи Спортско стреличарство Лите. Једноставно је: потребно је да направите три ударца из лука и постигнете максималан број поена. За сваки ударац можете добити до 10 поена. Користећи визуелне елементе, игра вас урања у своје окружење, након чега ваш лик може да почне да циља на мету. Индикатор нивоа концентрације се појављује у прозору плејера. Што је већа концентрација, стрела ће погодити ближе десетици. Други снимак захтева да уђете у стање медитације да бисте погодили. Трећи ударац ће поново захтевати концентрацију. Овако игра јасно демонстрира занимљиве могућности неуронских интерфејса.

Поред игара, ту су и интерактивни неурофилмови. Замислите: сели сте на софу, ставили слушалице и укључили интерактивни филм о клизачима. У некој фази, настаје тренутак када клизач убрза и спрема се да скочи. У овом тренутку морате сами постати клизач да бисте се концентрисали на скок и одржали ниво концентрације свести док лик не заврши скок. Уз довољну концентрацију (упоредиву са стварним животом и нивоом који ће бити потребан у стварности), клизач у филму ће успешно направити скок и радња ће прећи на следећу интерактивну виљушку. Ако је концентрација била тако-тако, онда ће клизач пасти, а филм ће пратити другачију причу.

Већ снимљен на сличан начин акциони филм у стилу Гаја Ричија, као и низ других филмова. У ствари, радња и завршетак филма директно зависе од ваших напора. И изгледа веома занимљиво.

Једноставна и разграната логика развоја фабуле

Примена на послу

Поред програма обуке и забаве, програмери су креирали велики број апликација намењених професионалној употреби. Пример је програм МиндРец, који је креиран за медицинске, спортске, обичне психологе и психологе који раде са представницима агенција за спровођење закона.

Како се користи? Особа ставља неурослушалице, психолог покреће програм и почиње сесију. Током сесије у меморији рачунара се прате и бележе следеће информације, и то: ниво концентрације, пажње, ниво медитације, сирови ЕЕГ сигнал, у више видова визуелизације истовремено, у опсегу од 0 до 70 Хз. . Сигнали подељени на фреквентне опсеге који чине спектар главног сигнала. Подела је направљена у 8 опсега: Делта, Тхета, Лов Алпха, Хигх Алпха, Лов Бета, Хигх Бета, Лов Гамма, Хигх Гамма. По потреби се врше аудио и видео записи радњи психолога.

Снимљени материјал се може прегледати и видети све што је приказано у реалном времену током сесије. Ако психолог није одмах приметио нешто, онда када поново проучава сесију или тренинг, може да проучава промене у реакцијама можданих таласа и да их упореди са аудиовизуелним информацијама. Ово је веома вредан алат за сваког специјалисте у овој области.

Друга опција је неуромаркетинг. Неурослушалице вам омогућавају да спроводите маркетиншко истраживање јер показују емоционални одговор особе на одређене маркетиншке стимулусе. Ово је много ефикасније, јер током анкета и упитника људи нису увек искрени у својим одговорима. А неуростудија ће вам помоћи да видите прави одговор, искрен и непристрасан. Окупљањем фокус групе и спровођењем тестирања помоћу неурослушалица, можете добити резултате који су што је могуће ближи стварности.

Интеракција са спољним уређајима

Још једна занимљива област рада са неурослушалицама је даљинско управљање спољним уређајима. Међу децом су, на пример, веома популарне тркачке игре које омогућавају такмичење између два, три и четири учесника. Ево добро познатог примера таквих игара:

Да ли желите да се играте са нечим другим? Молим вас, ево и других развоја који су такође постали популарни.

Пуззлебок Орбит Хеликоптер

Хеликоптер играчка који се контролише снагом мисли. Стандардна верзија вам омогућава да контролишете висину лета хеликоптера, али постоји много додатака који ову играчку претварају у моћну машину за фитнес. Преглед био на Хабреу.

Зен лампа

Лампа одражава ваше психо-емоционално стање у облику сјаја одређене боје. Идеално за развој вештина медитације.

Форце Траинер ИИ

Најзабавнија ситница. Ствара холографску слику окружења игре и објеката унутар провидне пирамиде. А играч, користећи команде мозга, контролише ове објекте.

Нецомими

Слатке мачје уши постале су хит широм света. Уређај је потпуно самодовољан и не захтева везу са рачунаром или паметним телефоном. Корисник ставља уши, укључује их и добија прилику да померањем ових ушију демонстрира своје расположење (психо-емоционално стање). Иначе, сличан производ, у облику репа, није постао популаран ни у својој домовини, Јапану. Где су слушалице уметнуте у овом случају, можете сами да схватите.

Неуро-слушалице - забава или корисно средство?

Док читате чланак, може се чинити да су неуронски интерфејси и слушалице намењени углавном да забављају особу или забављају њену емоционалну невољу. Међутим, ово апсолутно није тачно. Неурослушалице, заједно са одговарајућим софтвером, могу помоћи у развоју екстремитета након тешке повреде и смањити негативне последице тешких повреда. Стога научници активно користе неуротехнологију да помогну људима.

На пример, 2016. године амерички научници са Универзитета Џонс Хопкинс креирали су неуронски интерфејс који помаже у контроли појединачних прстију биомеханичке протезе. Годину дана касније, њихове аустријске колеге са Универзитета у Грацу развиле су систем за писање музике помоћу моћи мисли. Намењен је музички надареним особама са инвалидитетом.

Специјалисти са Универзитета у Калифорнији користе неуронски интерфејс, неуромускуларну стимулацију и суспензију научио човека да ходапарализован од струка наниже. А бразилски истраживачи, заједно са колегама из САД, Швајцарске и Немачке, успели су делимично вратити кичмену мождину код пацијената који користе неуронски интерфејс, виртуелну стварност и егзоскелет. Такође је у току развој интеракције са пацијентима са синдромом закључавања. Технологија ће помоћи у идентификацији таквих пацијената, комуникацији са њима и повратку контроле над телом.

Фејсбук је започео рад на неинвазивном неуронском интерфејсу који ће корисницима помоћи да куцају без тастатуре. Ниссан је развио интерфејс мозак-машина за читање мисли током вожње како би побољшао време реакције. А Елон Муск чак жели да повеже мозак са компјутером како би избегао да вештачка интелигенција преузме свет.

Руске компаније се још не могу похвалити многим достигнућима у области неуротехнологија. Међутим, Ростец је недавно представио предпродукцијски узорак уређаја који ће помоћи у размјени информација између мозга и екстерног уређаја. Шлем је развио Институт за електронске управљачке машине (ИНЕУМ) назван по. И. С. Броок. Претпоставља се да ће неуронски интерфејс омогућити управљање електронским и електромеханичким уређајима: протетиком, возилима.

Шта чека тржиште неуронских интерфејса?

Према прогноза компаније Гранд Виев Ресеарцх, глобално тржиште рачунарских интерфејса достићи ће 2022 милијарде долара до 1,72. године. Сада је главна област примене неуронских интерфејса медицина, али се области забаве, као и војна и индустријска сфера, активно развијају. Неуро-слушалице за управљање борбеним роботом више нису само слатка фантазија високих људи у униформи, већ потпуно решив проблем.

Због чињенице да неуронске слушалице нуде отворено окружење које се може користити за креирање сопственог софтвера, развија се и приватно неуропрограмирање. На пример, СДК један од лидера на тржишту, НеуроСки, доступан је програмерима потпуно бесплатно. И као резултат тога, појављује се све више апликација које користе могућности ове платформе.

Напоменимо да иницијатива за широко увођење неуронских интерфејса и можданих чипова наилази не само на подршку, већ и на критике. С једне стране, неуронски интерфејси могу побољшати лечење трауматских повреда мозга, парализе, епилепсије или шизофреније. С друге стране, такве технологије могу погоршати друштвену неједнакост.

Постоји забринутост да тренутно не постоји законска или етичка основа за увођење електрода у здраву особу. Поред тога, неуронски интерфејс може учинити људски мозак објектом у који ће владе, оглашивачи, хакери, рептили и други појединци хтети да продру, што нормална особа вероватно неће бити задовољна. И уопште, неуронски интерфејс и слушалице могу променити карактеристике човека, утицати на његову психу и активност као појединца и искривити разумевање људи као физиолошких бића.

Генерално, јасно је да ће се неуротехнологије и даље развијати. Али немогуће је предвидети када ће они постати заиста доступни и још ефикаснији.

Шта је још занимљиво на блогу? Цлоуд4И
→ За "пар деценија" мозак ће бити повезан на интернет
→ Вештачка интелигенција за све
→ Светла, камера... облак: Како облаци мењају филмску индустрију
→ Фудбал у облацима - мода или потреба?
→ Биометрија: како ми и „они“ радимо с тим?

Извор: ввв.хабр.цом