För mer än 100 år sedan var forskare intresserade av hjärnans kapacitet och försökte förstå om det var möjligt att på något sätt påverka den. År 1875 kunde den engelske läkaren Richard Cato upptäcka ett svagt elektriskt fält på ytan av hjärnorna hos kaniner och apor. Sedan fanns det många upptäckter och forskning, men först 1950 uppfann Yale University fysiologiprofessor Jose Manuel Rodriguez Delgado Stimosiver-apparaten, som kunde implanteras i hjärnan och som styrdes med hjälp av radiosignaler.
Träning genomfördes på apor och katter. Således fick katten att höja baktassen genom att stimulera ett visst område av hjärnan genom en implanterad elektrod. Enligt Delgado visade djuret inga tecken på obehag under sådana experiment.
Och 13 år senare tillbringade forskaren — implanterade stimulatorer i hjärnan på en tjur och kontrollerade den genom en bärbar sändare.
Så började eran av neurala gränssnitt och teknologier som kan öka människans biologiska förmåga. Redan 1972 såldes ett cochleaimplantat som omvandlade ljud till en elektrisk signal, överförde det till hjärnan och faktiskt lät personer med grava hörselnedsättningar höra. Och 1973 användes termen "hjärn-datorgränssnitt" officiellt för första gången. År 1998 implanterade vetenskapsmannen Philip Kennedy det första neurala gränssnittet i en patient, musikern Johnny Ray. Efter stroken tappade Johnny förmågan att röra sig. Men tack vare implantation lärde han sig att flytta markören genom att bara föreställa sig händernas rörelse.
Efter forskarna togs idén om att skapa ett neuralt gränssnitt upp av stora företag och nystartade företag. Facebook och Elon Musk har redan meddelat sin avsikt att utveckla ett system som ska hjälpa till att kontrollera objekt med tankekraft. Vissa sätter sitt hopp till neurala gränssnitt - tekniker kommer att göra det möjligt för personer med funktionshinder att återställa förlorade funktioner, förbättra rehabiliteringen av en person som har drabbats av en stroke eller traumatisk hjärnskada. Andra är skeptiska till en sådan utveckling och anser att användningen av dem är fylld av juridiska och etiska problem.
Hur som helst så finns det tillräckligt många stora aktörer på marknaden. Om du tror , vissa utvecklingar har redan avbrutits, men resten är ganska populära och prisvärda.
Vad är ett neuralt gränssnitt och hur kan det vara användbart?
Typer av hjärnvågor
Ett neuralt gränssnitt är ett system för informationsutbyte mellan den mänskliga hjärnan och en elektronisk enhet. Detta är en teknik som gör att en person kan interagera med omvärlden baserat på att registrera hjärnans elektriska aktivitet - ett elektroencefalogram (EEG). En persons önskan att utföra någon handling återspeglas i förändringar i EEG, som i sin tur dechiffreras av datorn.
Neurogränssnitt kan vara enkelriktade eller dubbelriktade. De förra tar antingen emot signaler från hjärnan eller skickar dem till den. Den senare kan skicka och ta emot signaler samtidigt.
Det finns flera metoder för att mäta hjärnans signaler. De är indelade i tre typer.
- icke-invasiv. Sensorer placeras på huvudet för att mäta elektriska potentialer som genereras av hjärnan (EEG) och magnetfält (MEG).
- Semi-invasiv. Elektroder placeras på den exponerade ytan av hjärnan.
- Inkräktande. Mikroelektroder placeras direkt in i hjärnbarken och mäter aktiviteten hos en enda neuron.
Nyckelfunktionen i det neurala gränssnittet är att det låter dig ansluta direkt till hjärnan. Vad kan detta göra i praktiken? Neurala gränssnitt kan till exempel göra det lättare eller radikalt förändra livet för förlamade människor. Vissa kan inte skriva, röra sig eller prata. Men samtidigt fungerar deras hjärnor ganska bra. Det neurala gränssnittet kommer att tillåta dessa människor att utföra vissa handlingar genom att läsa avsikter med hjälp av elektroder anslutna till hjärnan.
Ett annat alternativ för att använda det neurala gränssnittet uppfanns av amerikanska forskare som utvecklade en cyberprotes som kan förbättra mänskligt minne med 30%. Enheten genererar nervimpulser som hjälper patienten att bilda nya minnen och komma ihåg anhörigas ansikten. Det förväntas att utvecklingen kommer att bidra till att bekämpa senil demens, Alzheimers sjukdom och andra minnesproblem.
Förutom hälsa kan neurala gränssnitt användas för en persons personliga utveckling, för arbete och underhållning, såväl som för interaktion med andra. Så, vilka intressanta saker kan neuroteknik erbjuda inom dessa områden?
Självförbättring
Det kanske mest populära tillämpningsområdet för neurala gränssnitt och alla typer av applikationer är utvecklingen av alla mänskliga förmågor. Olika utbildningar ägnas åt detta, system för utveckling av mentala förmågor, system för att förändra beteende, system för att förebygga stress, ADHD, system för att arbeta med psyko-emotionella tillstånd, och så vidare. Denna typ av aktivitet har till och med sin egen term, "Brain fitness".
Vad är kärnan i idén? Som ett resultat av många studier har några beprövade idéer bildats om hur den eller den här hjärnaktiviteten motsvarar tillstånd av mänskligt medvetande. Algoritmer har dykt upp för att bestämma nivån av uppmärksamhet, koncentration och meditation och mental avslappning. Lägg till detta förmågan att läsa EEG och elektromyografi (EMG), och resultatet är en bild av en persons nuvarande tillstånd.
Och när du behöver lära dig hur man inducerar ett specifikt psyko-emotionellt tillstånd, tränar en person sig själv med hjälp av en enhet som ett neuralt gränssnitt är anslutet till. Det finns ett stort antal program för att visualisera EEG och psyko-emotionella tillstånd; vi kommer inte att beskriva dem alla. Träning för att kalla en person till det erforderliga medvetandetillståndet utförs med hjälp av biofeedback EEG-teknik (biofeedback baserad på elektroencefalografi).
Hur det ser ut i praktiken: Föräldrar vill förbättra sitt barns akademiska prestationer och övervinna ADHD (attention deficit hyperactivity disorder). För att göra detta, använd ett speciellt program (till exempel från ), att välja förinställningar för att träna de önskade tillstånden: mindfulness, koncentration, avslappning, meditation, förebyggande av hyperkoncentration. Välj ett träningsprogram på koncentrationsnivå. Och de lanserar den.
Programmet erbjuder barnet träning där han behöver hålla alfa- och betavågorna över en viss nivå. Vågor bör inte falla under en viss nivå. Samtidigt spelas det videomaterial som föräldrarna valt ut i programfönstret. Till exempel din favorittecknade serie. Barnet tittar helt enkelt på den tecknade filmen, övervakar nivåerna av alfa- och betavågor och gör inget annat. Därefter kommer biofeedback in i bilden. Barnets uppgift är att upprätthålla alfa- och betanivåer under hela träningen.
Om en av nivåerna faller under den obligatoriska indikatorn avbryts den tecknade filmen. Under de första lektionerna kommer barnet att försöka att på ett meningsfullt sätt återgå till det önskade tillståndet för att se den tecknade filmen. Men efter en tid kommer hjärnan att lära sig att självständigt återgå till detta tillstånd om den faller ur det (förutsatt att den tecknade filmen är intressant för barnet och att visningstillståndet är "bekvämt" för hjärnan). Som ett resultat utvecklar barnet förmågan att inducera det erforderliga koncentrationstillståndet, såväl som förmågan att upprätthålla koncentrationen på en viss nivå.
Det ser läskigt ut, men skynda dig inte att bli rädd och ring vårdnadshavarna. Det finns även enklare lösningar baserade på spel. Till exempel, från NeuroSky. Spelarens uppgift är att få myran att trycka ett föremål mot sig själv i myrstacken. Men för att myran ska kunna röra sig utan att stanna är det nödvändigt att bibehålla en viss koncentrationsnivå över en viss punkt på motsvarande skala.
När du koncentrerar dig på processen, knuffar myran föremålet. Så fort koncentrationsnivån sjunker stannar myran och du slösar tid, vilket försämrar ditt resultat. Med varje nivå blir spelet svårare eftersom den nödvändiga koncentrationsnivån ökar. Det finns också ytterligare distraktioner.
Som ett resultat av regelbunden träning utvecklar användaren förmågan att upprätthålla en nivå av koncentration och uppmärksamhet på uppgiften, oavsett externa eller interna distraktioner. Här är allt som i sport, det är omöjligt att få en atletisk kropp genom att gå till gymmet ett par gånger eller äta en burk proteiner. Forskning inom området biofeedback EEG har visat att resultaten från träning av detta slag visas först efter 20 dagars regelbundna pass på 20 minuter vardera.
underhållning
Neuroheadset ger också en möjlighet att ha kul. Men alla spel och underhållningsapplikationer är också verktyg för självutveckling. När du spelar spel genom ett neuralt gränssnitt använder du medvetna tillstånd av ditt medvetande för att kontrollera karaktärerna. Och på så sätt lära sig att kontrollera dem.
Flerspelarspelet Throw Trucks With Your Mind gjorde mycket oväsen förr i tiden. Karaktären styrs enligt det vanliga first-person shooter-schemat, men du kan bara slåss mot andra spelare med hjälp av mentala ansträngningar. För att göra detta visas spelarens koncentrations- och meditationsparametrar på spelmonitorn.
För att kasta en låda, lastbil eller något annat föremål från spelets miljö på en motståndare måste du lyfta upp den i luften med din mentala kraft och sedan kasta den på motståndaren. Det kan också "flyga" till dig, så den som mer effektivt använder förmågan att koncentrera sig och meditera vinner skärmytslingen. Det var väldigt spännande att slåss med sinnets kraft mot riktiga motståndare. Bland nyare spel kan vi nämna från MyndPlay.
Tillverkare erbjuder också tystare spelalternativ. Till exempel, flera populära spelapplikationer samtidigt. Värt att nämna är också spelet MyndPlay . Det är enkelt: du måste göra tre skott från en båge och få maximalt antal poäng. För varje skott kan du få upp till 10 poäng. Med hjälp av bilder fördjupar spelet dig i sin miljö, varefter din karaktär kan börja sikta på målet. En koncentrationsindikator visas i spelarfönstret. Ju högre koncentration, desto närmare de tio kommer pilen att träffa. Det andra skottet kräver att du går in i ett meditationstillstånd för att träffa. Det tredje skottet kommer att kräva koncentration igen. Så här visar spelet tydligt de intressanta funktionerna hos neurala gränssnitt.
Förutom spel finns det även interaktiva neurofilmer. Föreställ dig: du satte dig i soffan, tog på dig ett headset och slog på en interaktiv film om skridskoåkare. I något skede uppstår ett ögonblick då skridskoåkaren har accelererat och ska hoppa. Vid det här laget måste du själv bli en skridskoåkare för att kunna koncentrera dig på hoppet och behålla koncentrationsnivån av medvetande tills karaktären slutför hoppet. Med tillräcklig koncentration (jämförbar med det verkliga livet och den nivå som kommer att behövas i verkligheten) kommer skridskoåkaren i filmen framgångsrikt att hoppa och handlingen kommer att gå vidare till nästa interaktiva gaffel. Om koncentrationen var så som så, kommer skridskoåkaren att falla, och filmen kommer att följa en annan handling.
Redan filmad på liknande sätt i stil med Guy Ritchie, samt en rad andra filmer. Faktum är att handlingen och slutet av filmen beror direkt på dina ansträngningar. Och det ser väldigt intressant ut.
Enkel och förgrenad logik för tomtutveckling
Ansökan på jobbet
Utöver utbildnings- och underhållningsprogram har utvecklare skapat ett stort antal applikationer avsedda för professionellt bruk. Ett exempel är MindRec-programmet, som skapats för medicinska, sport-, vanliga psykologer och psykologer som arbetar med företrädare för brottsbekämpande myndigheter.
Hur används den? Personen sätter på sig ett neuroheadset, psykologen startar programmet och påbörjar passet. Under sessionen övervakas och registreras följande information i datorns minne, nämligen: koncentrationsnivå, uppmärksamhet, meditationsnivå, rå EEG-signal, i flera typer av visualisering samtidigt, i intervallet från 0 till 70 Hz . Signaler uppdelade i frekvensområden som utgör huvudsignalens spektrum. Uppdelningen är uppdelad i 8 intervall: Delta, Theta, Low Alpha, High Alpha, Low Beta, High Beta, Low Gamma, High Gamma. Vid behov görs ljud- och bildupptagningar av psykologens agerande.
Det inspelade materialet kan granskas, se allt som visades i realtid under sessionen. Om psykologen inte märkte något omedelbart, kan han när han studerar om sessionen eller träningen studera förändringar i hjärnvågsreaktioner och jämföra dem med audiovisuell information. Detta är ett mycket värdefullt verktyg för alla specialister inom området.
Ett annat alternativ är neuromarketing. Neuroheadsetet låter dig genomföra marknadsundersökningar eftersom det visar en persons känslomässiga reaktion på vissa marknadsföringsstimuli. Detta är mycket mer effektivt, eftersom människor under undersökningar och frågeformulär inte alltid är ärliga i sina svar. Och neurostudier hjälper dig att se det verkliga svaret, ärligt och opartiskt. Genom att samla en fokusgrupp och genomföra tester med hjälp av ett neuroheadset kan du få resultat som ligger så nära verkligheten som möjligt.
Interaktion med externa enheter
Ett annat intressant område för att arbeta med neuroheadset är fjärrkontroll av externa enheter. Väldigt populära bland barn är till exempel racingspel som tillåter tävling mellan två, tre och fyra deltagare. Här är ett välkänt exempel på sådana spel:
Vill du leka med något annat? Snälla, här är andra utvecklingar som också har blivit populära.
Puzzlebox Orbit Helikopter
En leksakshelikopter som styrs av tankens kraft. Standardversionen låter dig styra helikopterns flyghöjd, men det finns många tillägg som gör den här leksaken till en kraftfull hjärnträningsmaskin. Recension .
Zen lampa
Lampan reflekterar ditt psyko-emotionella tillstånd i form av ett sken av en viss färg. Idealisk för att utveckla meditationsförmåga.
Force Trainer II
Det roligaste lilla. Skapar en holografisk bild av spelmiljön och objekt inuti en transparent pyramid. Och spelaren, med hjälp av hjärnkommandon, styr dessa objekt.
Necomimi
De söta kattöronen har blivit en hit över hela världen. Enheten är helt självförsörjande och kräver ingen anslutning till dator eller smartphone. Användaren sätter på sig öronen, sätter på dem och får möjlighet att visa sitt humör (psyko-emotionella tillstånd) genom att röra på dessa öron. Förresten, en liknande produkt, , blev inte populär ens i sitt hemland, Japan. Var headsetet satts in i det här fallet kan du ta reda på själv.
Neuro-headset - underhållning eller ett användbart verktyg?
När du läser artikeln kan det tyckas att neurala gränssnitt och headset främst är avsedda att underhålla en person eller roa hans känslomässiga nöd. Detta är dock absolut inte sant. Ett neuroheadset, tillsammans med lämplig programvara, kan mycket väl hjälpa till att utveckla en lem efter en allvarlig skada och minska de negativa konsekvenserna av allvarliga skador. Därför använder forskare aktivt neuroteknik för att hjälpa människor.
Till exempel, 2016, skapade amerikanska forskare från Johns Hopkins University ett neuralt gränssnitt som hjälper till att kontrollera enskilda fingrar på en biomekanisk protes. Ett år senare utvecklade deras österrikiska kollegor från universitetet i Graz ett system för att skriva musik med tankekraft. Den är designad för musikaliskt begåvade personer med funktionshinder.
Specialister från University of California som använder ett neuralt gränssnitt, neuromuskulär stimulering och suspension , förlamad från midjan och nedåt. Och brasilianska forskare, tillsammans med kollegor från USA, Schweiz och Tyskland, kunde delvis hos patienter som använder ett neuralt gränssnitt, virtuell verklighet och exoskelett. Utveckling pågår också för att interagera med patienter med inlåst syndrom. Tekniken kommer att hjälpa till att identifiera sådana patienter, kommunicera med dem och återställa kontrollen över kroppen.
Facebook har börjat arbeta med ett icke-invasivt neuralt gränssnitt som kommer att hjälpa användare att skriva utan tangentbord. Nissan har utvecklat ett hjärn-maskin-gränssnitt för att läsa tankar under körning för att förbättra reaktionstiderna. Och Elon Musk vill till och med koppla ihop hjärnan med en dator för att slippa ta över världen med artificiell intelligens.
Ryska företag kan ännu inte skryta med många prestationer inom neuroteknikområdet. Men Rostec presenterade nyligen ett förproduktionsprov av en enhet som kommer att hjälpa till att utbyta information mellan hjärnan och en extern enhet. Hjälmen utvecklades av Institute of Electronic Control Machines (INEUM) uppkallad efter. I.S. Brook. Det antas att det neurala gränssnittet kommer att göra det möjligt att styra elektroniska och elektromekaniska enheter: proteser, fordon.
Vad väntar marknaden för neurala gränssnitt?
Enligt , kommer den globala marknaden för datorgränssnitt att nå 2022 miljarder dollar år 1,72. Nu är det huvudsakliga tillämpningsområdet för neurala gränssnitt medicin, men underhållningsområden, såväl som militära och industriella sfärer, utvecklas aktivt. Ett neuro-headset för att styra en stridsrobot är inte längre bara en ljuv fantasi om högprydda människor i uniform, utan ett helt lösbart problem.
På grund av att neurala headset erbjuder en öppen miljö som kan användas för att skapa din egen mjukvara, utvecklas även privat neuroprogrammering. Till exempel, en av marknadsledarna, NeuroSky, är tillgänglig för utvecklare helt gratis. Och som ett resultat dyker det upp fler och fler applikationer som använder den här plattformens funktioner.
Låt oss notera att initiativet för det omfattande införandet av neurala gränssnitt och hjärnchips möter inte bara stöd utan också kritik. Å ena sidan kan neurala gränssnitt förbättra behandlingen av traumatiska hjärnskador, förlamning, epilepsi eller schizofreni. Å andra sidan kan sådan teknik förvärra social ojämlikhet.
Det finns farhågor om att det för närvarande inte finns någon juridisk eller etisk grund för att införa elektroder i en frisk person. Dessutom kan det neurala gränssnittet göra den mänskliga hjärnan till ett objekt som regeringar, annonsörer, hackare, reptiler och andra individer kommer att vilja penetrera, vilket en normal person sannolikt inte är nöjd med. Och i allmänhet kan det neurala gränssnittet och headseten förändra en persons egenskaper, påverka hans psyke och aktivitet som individ och förvränga förståelsen av människor som fysiologiska varelser.
Generellt sett är det klart att neuroteknik kommer att fortsätta att utvecklas. Men det är omöjligt att förutse när de kommer att bli verkligt tillgängliga och ännu mer effektiva.
Vad är mer intressant på bloggen?
→
→
→
→
→
Källa: will.com