Нейрокомпьютерный интерфейс - технология будущего?

Всем привет ✌

Недавно мы с друзьями обсуждали самые запоминающиеся события и случаи из мира высоких технологий за 2021 год. И кто-то упомянул о публикации 62-летним мужчиной, Филипом О'Кифом (Philip O’Keefe), первого сообщения в соц. сети Twitter через нейроинтерфейс:

«Привет, мир! Короткий твит. Монументальный прогресс. Я надеюсь, что я прокладываю путь для людей, чтобы они могли твитить силой мысли», – написал своем сообщении О'Киф.

Этот твит заставил меня задуматься о значимости и степени продвижения нейротехнологии в данной области.

Что такое, и как работает Нейрокомпьютерный Интерфейс (НКИ), откуда он берет свои истоки и на каком этапе технология сейчас, для чего она нужна и стоит ли нам ждать киборгов или телепатов в ближайшем будущем?

С чего все начиналось…

Зачатки Нейрокомпьютерного интерфейса уходят корнями в 19 век. Поначалу все измерения и эксперименты проводились только над животными. Например в 1875 году, доктору Ричарду Катону удалось обнаружит слабое электрическое поле на поверхности мозга обезьян и кроликов. Позже, великий русский ученый И.П. Павлов разработал свою теорию об условных рефлексах и регулирующей роли коры, поставив многим известный опыт над собакой.

В 1950 году эксперименты стали более направленными, и специализированными. Так, профессор физиологии Хосе Мануэль Родригес Дельгадо из Йельского университета проводил электростимуляцию определенной области головного мозга животных (в частности кошек и обезьян), благодаря вживленному электроду и устройству управления радиосигнала «Стимосивер». В ходе эксперимента, при использовании электрода, кошка поднимала заднюю лапу вверх.

Но на этом ученый не думал останавливаться. Спустя ровно 13 лет, в 1963 году профессор провел свой знаменитый эксперимент с быком. Прямо на арене, он остановил бегущего на него быка, продемонстрировав, что благодаря электростимуляции головного мозга можно подавлять агрессивное и девиантное поведение живых существ. Хоть посыл ученого был положительным, но многие правозащитники увидели в этом нарушение этических норм и угрозу для человечества.

Поэтому эксперименты в данном направлении свернули вплоть до 1970-ых годов (область продолжала активно изучаться, но по большей части в теории). Спустя чуть меньше 10 лет, в 1972 году появились устройства, способные передавать биологическую информацию от тела человека к компьютеру и успешно восстанавливать слух, зрение и некоторые двигательные навыки.

Один из самых значимых моментов произошел в 1998 году, когда ученый Филипп Кеннеди, имплантировал музыканту Джонни Рэю (потерявшему способность двигаться после перенесенного инсульта) первый нейрокомпьютерный интерфейс и дал возможность управлять курсором на мониторе компьютера.

После этого, прогрессивным направлением заинтересовалось больше людей, в частности гиганты информационных технологий.

Как устроена технология Нейрокомпьютерного интерфейса (НКИ)

Зачастую можно услышать опасения людей, связанные с возможностями Нейрокомпьютерного интерфейса (наибольшая часть приписываемых возможностей НКИ крайне завышены) . Опасение вызывает возможность управлять мыслями, чувствами и эмоциями людей через устройство, иногда достигая стадии маразма. Оправданно ли это отношение к технологии? Нет, не оправданно.

Нейроинтерфейс — это система для обмена информации и взаимодействии с внешним миром, регистрации электрической активности мозга — электроэнцефалограммы (ЭЭГ), используя схему: мозгом человека – электронное устройство. Т.е., нейроинтерфейс на данной стадии развития - это преимущественно технология считывания показателей мозга.

Традиционно их разделяют на три типа:

• Неинвазивные. Датчики помещаются на голову для измерения электрических потенциалов, создаваемых головным мозгом (ЭЭГ) и магнитным полем (МЭГ);
• Полуинвазивные. Электроды помещаются на открытую поверхность мозга;
• Инвазивные. Микроэлектроды помещаются непосредственно в кору головного мозга, измеряя активность одного нейрона.

Для объяснения работы Нейрокомпьютерного интерфейса и ответа на вопрос, почему нам не грозит восстание подконтрольных SkyNet киборгов, придется немного углубиться в наш мозг.

Как известно, внутри нашего с вами мозга ключевую роль играют нейроны и нейронные связи (синапсы). Главная задача нейронов – передача слабых электроимпульсов. Определенная последовательность стимулирования нейронов (нейрона) способна привести к определенным действиям – пошевелить пальцем или рукой/ногой, моргнуть и т.д.

Но не все так просто, как может показаться. Импульсы, подаваемые НКИ от одного нейрона, не только имеют разную амплитуду колебаний (мозговые волны), но и кодируются по разному, не давая ученым точно их расшифровать и управлять ими.

Вопрос стоит ребром. Как тогда НКИ считывает активность нашего мозга, да еще и подает команды в специальные устройства для выполнения определенных действий?

Великие умы решили пойти иначе. Они заметили, что мозговые колебания прекращаются, когда в мозг подается команда, к примеру – сжать кулак. Именно для выполнения этого действия, в коре головного мозга происходят кратковременное «затихание» мозговых волн (что собственно и является колебанием). Именно на «затухание» («замирание») колебаний и решили сделать акцент ученые (помогло им в этом машинное обучение, способное при множестве проб и ошибок правильно сопоставлять «затухания» с определенными действиями).

Но при рассмотрении этой темы я отметил немного иной, более интересный факт. Передовую роль в этой технологии играет не Нейрокомпьютерный Интерфейс, а сам мозг. Именно он в большинстве случаев подстраивается под работу устройства (к примеру роботизированного протеза), постепенно перепрограммируя импульсы мозговых волн. Это наиболее заметно в первые моменты освоения человеком любого интерфейса через НКИ. Например, при первом использовании механического протеза, зачастую человек совершает не те действия или двигает пальцем (курсором) не совсем так, как задумывал. Но мозг адаптируется и меняет свой привычный ход работы, подстраиваясь под новые особенности тела.

Где применяется Нейрокомпьютерный Интерфейс (НКИ)?

Медицина:

Ни для кого не секрет, что вживление нейроинтерфейса в первую очередь разрабатывалось для лечения людей: зрение, слух, протезирование, подключение к цифровым устройствам с возможностью вывода информации, как помощь людям, страдающим болезнью Альцгеймера.

Так же весьма интересное применение НКИ придумали психологи – при помощи специального ПО, они способны отслеживать уровень Альфа волн человека. Например, при просмотре фильма (или прохождении игры) главному герою требуется прыгнуть через обрыв используя только силу мысли. При достаточном уровне Альфа волн, ему это удается, и он идет дальше по сюжету, если нет – события развиваются иначе. Тем самым тренируется навык фокусировки внимания и концентрации на объекте или мысли, достаточно благотворно сказывается на развитие человека.

На этой системе основаны многие тренинги по улучшению памяти и внимания, лечения от стресса, зависимостей, фобий, СДВГ, разработка систем по работе с психоэмоциональными состояниями, тренировка нужных состояний: внимательности, концентрации, релаксации, медитации, профилактики гиперконцентрации.

Развлечение и игры:

Вполне интересные устройства разрабатываются многими IT-гигантами и обычными пользователями (например, недавно нейробиологу удалось добавить в Skyrim VR управление магией с помощью «силы мысли»).

В 2012 году лаборатория нейрокомпьютерных интерфейсов в Грацком университете Австрии представила НКИ для World of Warcraft.

«Обучение» интерфейса и игрока: чтобы связать сигнал от мозга с определенной командой, пользователю требуется сначала подвигать рукой, а во время игры просто подумать об этом движении.

Компания Meta (Facebook) собирается разрабатывать свою метавселенную с возможностью ввода текста без клавиатуры, для чего однозначно понадобиться технология НКИ; старина Гейб намекал в своем интервью 18 марта 2020 года, что Valve вовсю ведет нейробиологические исследования, добавив, что мы намного ближе к «Матрице», чем многие думают, а дружище А Илон Маск и вовсе хочет соединить мозг с компьютером, разрабатывая свою компанию Neuralink для вживления НКИ, чтобы избежать захвата мира искусственным интеллектом.

Применение в профессиональной (рабочей) среде:

Помимо медицинских (развивающих) и развлекательных программ, разработчики создали большое количество приложений, предназначенных для профессионального использования.

Например, ПО MindRec создано для медицинских, спортивных, обычных психологов и психологов, работающих с представителями силовых структур. Во время прохождения теста, выполняется мониторинг и запись в память компьютера информации: уровень концентрации, внимательности, уровень медитации, сырой ЭЭГ сигал, в нескольких видах визуализации единовременно, в диапазоне от 0 до 70Гцчистота рабюоты мозга в разных диапазонах: Дельта, Тета, Низкая Альфа, Высокая Альфа, Низкая Бета, Высокая Бета, Низкая Гамма, Высокая Гамма.

Так же отдельного внимания стоит уделить возможности участвовать НКИ в маркетинговых исследованиях (нейромаркейтинг), поскольку данная технология показывает эмоциональный отклик человека на определённые маркетинговые раздражители.

Каков вывод?

Вывод прост друзья. Технология крайне занимательна и интересна, а радиус ее применения крайне широк: от залипания в видеоигры, для потехи своего ЧСВ, через эксперименты по развитию своих умственных способностей до помощи людям с определенными болезнями или ограничениями. Не стоит забывать о промышленном или военном применении технологии – военные и рабочие роботы, управляемые на расстоянии силой мысли? Вполне могут быть.

Согласно прогнозу Grand View Research, объем глобального рынка компьютерных интерфейсов к 2022 году достигнет 1,72 млрд долларов. А благодаря открытой среде разработке и все большему охвату, технология может спокойно превысить ожидания.

В целом ясно, что нейротехнологии будут развиваться и дальше. Но когда они станут по-настоящему доступными и ещё более эффективными, предсказать невозможно.

На этом все друзья, поставь лайк и подписку, если вам помогла или понравилась эта статья. Оставьте отзыв, если есть что добавить или обсудить.

#Наука #Технологии #Нейрокомпьютерный интерфейс