Нейроинтерфейс — будущее, которое почти наступило

    image

    Нейроинтерфейс — система для обмена информацией между мозгом человека и электронным устройством. Это технология, которая позволяет человеку взаимодействовать с внешним миром на основе регистрации электрической активности мозга — электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Желание человека совершить какое-то действие отображается в изменениях ЭЭГ, что, в свою очередь, расшифровывает компьютер.

    Небольшая предыстория о развитии


    Первым нейроинтерфейсом можно считать Stimoceiver — электродное устройство, которое может управляться по беспроводной сети с помощью FM-радио. В 1950-е годы Хосе Дельгадо, нейрохирург из Йельского университета, испытал его на мозге быка и впервые изменил направление движения животного с помощью НКИ(нейрокомпьютерного интерфейса).

    В 1960-е годы нейрофизиолог Грей Уолтер, используя электроды на коже головы человека, зарегистрировал возбуждения от движения большого пальца человека. В 1972 году был создан кохлеарный имплант — первый нейропротез, ставший коммерчески успешным на рынке. Сегодня более 25 тысяч человек используют эти устройства, позволяющие глухим людям слышать.

    В 1998 году Филипп Кеннеди внедрил первый нейроинтерфейс в обследуемого человека. Им был художник и музыкант Джонни Рей. Думая или представляя движения рук, Рей управлял курсором на экране компьютера. В 1999 году группа Яна Дэна из Университета Калифорнии расшифровала сигналы зрительной системы кошки и воспроизвела изображения, воспринимаемые её мозгом. К 2000 году группа Николелиса создала НКИ, воспроизводящий движения обезьяны во время манипуляций джойстиком. А в июне 2004 года первый «человек-киборг» Мэтью Нэйгл получил полнофункциональный нейроимплант с нейроинтерфейсом от Cyberkinetics Inc.

    image

    Нейроинтерфейс сегодня и в скором будущем


    Над различными нейроинтерфейсам работает огромное количество различных компаний и стартапов. Французская компания NextMind выпустила первый коммерческий нейронный интерфейс Dev Kit. В отличие от нейроинтерфейсов, вроде Neuralink Илона Маска, система Dev Kit не инвазивна, то есть не имплантируется, а крепится к затылку с помощью обычной резинки.

    image

    Нейроинтерфейсы бывают однонаправленные и двунаправленные. Первые либо принимают сигналы от мозга, либо посылают их ему. Вторые могут посылать и принимать сигналы одновременно.

    Существует несколько методов измерения сигналов мозга. Их разделяют на три типа:

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

    Калибровка по визуальному образу длится в течение 45 секунд в центре экрана появляется круг с моргающим рисунком рандомно расположенных «палочек». По центру круга будет «прицел» из трех зеленых линий — это индикатор концентрации. Как только вы сконцентрировались на круге, линии сводятся вместе, образуя треугольник. Если вы отвлеклись, то они вновь разойдутся. Чтобы корректно откалибровать гарнитуру, нужно сохранять концентрацию на протяжении всего времени калибровки. После калибровки можно спокойно работать.

    image

    Гаджет преобразует сигналы мозга в цифровые команды и позволяет управлять компьютерами и AR/VR-гарнитурами. Работает он следующим образом: после того, как его наденут на затылочную часть, устройство снимает электроэнцефалограмму зрительной коры, понимая, что именно видит пользователь и чувствуя, когда он фокусируется на определенном предмете. Затем эта информация превращается в цифровые предметы. Однако, пока гарнитура работает лишь при открытых глазах пользователя, позже технологию будут усовершенствовать. При помощи гарнитуры можно управлять телевизором или компьютерными играми. Чтобы активировать элемент управления, достаточно сфокусировать на нем внимание.

    Ключевая особенность нейроинтерфейса состоит в том, что он позволяет подключиться к мозгу напрямую. Что это может дать на практике? Нейроинтерфейсы, например, способны облегчить или кардинально изменить жизнь парализованных людей. Кто-то не может, писать, двигаться или разговаривать. Но при этом мозг у них вполне рабочий. Нейроинтерфейс позволит совершать этим людям определенные действия, считывая намерения с помощью электродов, подключенных к мозгу.

    image

    Ещё один вариант использования нейроинтерфейса придумали американские учёные, разработавшие кибер-протез, способный улучшать человеческую память на 30%. Устройство формирует нервные импульсы, которые помогают пациенту формировать новые воспоминания, помнить лица родственников. Ожидается, что разработка поможет бороться со старческой деменцией, болезнью Альцгеймера и другими проблемами с памятью.

    Помимо здоровья, нейроинтерфейсы можно использовать для личного развития человека и развлечений. Нейрогарнитуры также дают возможность и развлекаться. Но все игры и развлекательные приложения параллельно являются и инструментами саморазвития. Играя в игры через нейроинтерфейс, вы используете осознанные состояния своего сознания для управления персонажами. И тем самым учитесь их контролировать.

    Список литературы:

    1. vc.ru/future/18995-neurointerfaces
    2. www.next-mind.com/technology
    3. venturebeat.com/2020/12/07/nextmind-real-time-brain-computer-interface-dev-kit

    Комментарии 17

      +6
      «В 1999 году группа Яна Дэна из Университета Калифорнии расшифровала сигналы зрительной системы кошки и воспроизвела изображения, воспринимаемые её мозгом. » Гуляет эта байка уже не один десяток лет. Не мог никак найти когда журналист изнасиловал ученого, но до сих пор нерешенная проблема.
        +1
        Ученый изнасиловал журналиста. Стрелочка не поворачивается
          +1

          Это завышенные ожидания. То, что они расшифровали в сигналах мозга на какую из фиксированного набора картинок кошка сейчас смотрит не отменяет того что они все таки расшифровали сигналы мозга и смогли воспроизвести это изображение.

          0
          Интересно, у чувака на КПДВ, сначала сгорит мозг или отрежет лишние пальцы?
            +1
            Все эти браслеты на башку — фуфло. Они никак не регистрируют «сигналы мозга», они регистрируют напряжение мышц вокруг черепа. То есть, в принципе как-то работает, и мужик на КДПВ тренировался не более пяти лет. Но есть куда более эффективные способы для здоровых пользователей, например, регистрировать движения пальцев.
              0
              Вообще-то ЭЭГ и миограмма имают разные частотные спектры, так что отличить одно от другого можно. Но ЭЭГ, снимаемая с черепа, — это интегрированный сигнал от кучи нейронов, т.е. «понимание» того, на что ты смотришь — будет весьма приблизительным. Для паралитика и это будет большой шаг во взаимодействии с миром, а вот для здорового чела — лишний головняк, который будет не ускорять/облегчать работу, а, скорее, наоборот.

              В этом отношении история с Кинект — классический пример. Тыкать кнопки на пульте юзерам оказалось проще, чем размахивать руками перед экраном. Ну и роль тактильной обратной связи (вес, твердость, шероховатьсть и т.п.) никто не отменял. Мы этой связью пользуемся на автомате, а в VR это все приходится воображать.
                +1
                ЭЭГ? Нет не слышал )))
                ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%8D%D0%BD%D1%86%D0%B5%D1%84%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%8F
                Именно с кожи отводятся электрические сигналы активности, фильтруются, делятся на ритмы.
                  +1
                  То, что с кожи можно снять ЭЭГ, ещё не значит, что человек эти значения может осознанно менять с контролем, достаточным для управления чем-либо. А вот мышцами шевелить — да.
                    +1
                    А вы сами пробовали?
                    Я два года с TGAM от NeuroSky игрался, устройство создавал для БОС.
                    Концентрация и расслабления вполне осознанно меняются. Детишки с первого раза осваивают прибор.
                    Хотя видимо кто чем привык работать )))
                    А вот мышцы сверху на голове еще поискать нужно. Миосигнал передается от нервного узла к мышце.
                      0
                      Ага, пробовал. Лет 5 назад. Концентрация уверенно распознаётся у тех, кто морщит лоб или напрягает глаза.
                        +1
                        Могу только посочувствовать )))
                        На самом деле очень много зависит от электродов и их правильной установки. Причем не только основного, но и референциального. А так же от проводимости кожи. Хороший результат достигается помещением под электрод ватки с физраствором.
                        Спасибо врачам-неврологам — научили правильно работать с ЭЭГ приборами
                          0
                          Собственно поэтому Маск и вживляет электроды — чтобы не так сильно зависеть от индивидуальных особенностей клиента (проводимости, умения смочить и надеть и т.п.). Пока, к сожалению, это наиболее коммерчески адекватный подход как кажется
                            0
                            Для людей с ограниченными возможностями — это выход.
                            А вот здоровому человеку нужна какая то мотивация для вживления электрода с риском стать идиотом или ослепнуть. Тем более, что для разных действий нужен контакт с разными областями мозга.
                            Мне кажется, до Марса Маску все таки ближе )))
                              0
                              Я согласен, что способ сильно инвазивный и прям сейчас отпугнет массового покупателя. Пока это скорее нишевая история. Но если технология будет развиваться, то и риски будут снижаться. Дойдут ли они до «общественно приемлемого» уровня — наверное главный вопрос :)
                          0
                          А не думали, что если морщить лоб и напрягать глаза — концентрация действительно может повыситься? Типа системы обратной связи.
                  0
                  Уже лет 10 такие игрушки в широкой продаже, каждый год «будущее, которое почти наступает», а всё равно дальше игрушек так и не продвинулось.
                    0
                    Ну там Valve сильно заинтересовались и тестируют что-то у себя. Гейб даже на конференции про это говорил. Одно время сильно хотел себе с али заказать электроды, интересная штука.

                  Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                  Самое читаемое