Tehnologija interfejsa mozak-kompjuter izlazi iz laboratorije i ulazi u naše živote

Povezivanje našeg mozga sa kompjuterima dočarava viziju uključivanja u Matrix ili trčanja kroz šume Pandore u Avataru. O povezivanju uma sa mašinom spekuliše se otkako smo počeli da razumemo zamršenosti nervnog sistema – i kako ga možemo integrisati sa kompjuterskom tehnologijom. To možemo vidjeti u ranim znanstveno-fantastičnim tropima, dok bestjelesni mozgovi kontroliraju brojne mašine kako bi izvršili zlonamjerne ponude nekog entiteta.  

Brain-Computer Interfaces (BCI) postoje već neko vrijeme. Jacques Vidal, profesor emeritus na UCLA, koji je proučavao ove sisteme tokom 1970-ih, skovao je termin BCI. Osnovna premisa je da je ljudski mozak CPU koji obrađuje senzorne informacije i šalje električne signale kao naredbe. Bio je kratak korak logike da se pretpostavi da se kompjuteri tada mogu programirati da tumače ove signale i šalju svoje signale na istom jeziku. Uspostavljanjem ovog zajedničkog jezika, teoretski, mozak i mašina mogu razgovarati jedni s drugima. 

Krećući se… sa osjećajem 

Mnoge primjene BCI-ja su u području neuralne rehabilitacije. Naučnici već dugo znaju da su specifične funkcije lokalizirane u određenim područjima u mozgu, a sa ovim poznavanjem "mape mozga" možemo stimulirati ta područja da obavljaju svoje funkcije. Ugradnjom elektroda u motorni korteks, na primjer, osobe s nedostajućim udovima mogu se naučiti da pomjeraju ili rukuju protezama tako što će „razmišljati“ o pomicanju ruke. Isto tako, elektrode se mogu postaviti duž oštećene kičmene moždine da šalju signale za pomicanje paraliziranih udova. Ova tehnologija se također koristi za vizualne proteze, za zamjenu ili vraćanje vida kod određenih osoba. 

Za neuroproteze, cilj nije samo oponašati izgubljenu motoričku funkciju. Na primjer, kada uzmemo jaje, naš mozak nam govori koliko čvrsto treba da bude naš stisak, kako ga ne bismo zgnječili. Sharlene Flesher je dio tima sa Univerziteta u Pittsburghu koji integriše ovu funkciju u svoje dizajne proteza. Ciljajući i područje mozga koje "osjeća" ili osjeća taktilnu stimulaciju (somatosenzorni korteks), Flesherov tim se nada da će ponovo stvoriti privid mehanizma povratne sprege koji nam omogućava da moduliramo dodir i pritisak - što je bitno za izvođenje finije motoričke pokrete ruke. 

Fiesher kaže, „da bismo u potpunosti obnovili funkciju gornjeg ekstremiteta znači da koristimo ruke za interakciju s okolinom i da možemo osjetiti šta te ruke dodiruju“, a da biste „stvarno manipulirali predmetima, morate znati koji su prsti u kontaktu, koliku silu svaki prst primjenjuje, a zatim upotrijebite tu informaciju da napravite sljedeći pokret.” 

Stvarni naponi pri kojima mozak šalje i prima impulse su vrlo niski – oko 100 milivolti (mV). Dobijanje i pojačavanje ovih signala je bila ogromna prepreka u istraživanju BCI. Tradicionalni put direktnog implantiranja elektroda u mozak ili kičmenu moždinu nosi neizbježne rizike hirurških zahvata, poput krvarenja ili infekcije. S druge strane, neinvazivne “neuralne korpe” poput onih koje se koriste u elektroencefalogramima (EEG) otežavaju prijem i prijenos signala zbog “šuma”. Koštana lubanja može difuzirati signale, a vanjsko okruženje može ometati usvajanje. Štaviše, povezivanje sa računarom zahteva zamršeno ožičenje koje ograničava mobilnost, tako da je većina BCI podešavanja trenutno unutar granica laboratorijskog okruženja. 

Flesher priznaje da su ova ograničenja također ograničila kliničke primjene na definiranu populaciju s pristupom ovim razvojima. Ona vjeruje da bi uključivanje većeg broja istraživača iz različitih oblasti moglo potaknuti razvoj i možda pružiti inovativna rješenja za ove prepreke. 

„Posao koji radimo trebao bi uzbuditi druge da istražuju ovu tehnologiju...stručnjaci u različitim oblastima koji rade na istom cilju je mnogo brži put u donošenju najboljih rješenja pacijentima.” 

Zapravo, istraživači i dizajneri dublje istražuju BCI, ne samo da bi prevazišli ova ograničenja, već i da bi razvili nove aplikacije koje su izazvale veći interes javnosti. 

Izađite iz laboratorije i uđite u igru 

Od svojih početaka kao studentski startup na Univerzitetu Michigan, Neurable sa sjedištem u Bostonu sada je postao jedan od najvidljivijih igrača u rastućem BCI polju istražujući drugačiji pristup BCI tehnologiji. Umjesto izgradnje vlastitog hardvera, Neurable je razvio vlasnički softver koji koristi algoritme za analizu i obradu signala iz mozga.  

“U Neurableu smo ponovo shvatili kako funkcioniraju moždani valovi,” objašnjava izvršni direktor i osnivač dr. Ramses Alcaide. „Sada možemo dobiti te signale iz standardnih EEG postavki i kombinovati ih s našim algoritmima učenja kako bismo smanjili buku i pronašli prave signale, na visokim razinama brzine i preciznosti.” 

Još jedna inherentna prednost, prema Alcaide-u, je to što njihov komplet za razvoj softvera (SDK) nije platformski agnostičan, što znači da se može primijeniti na bilo koji kompatibilan softver ili uređaj. Ovo odvajanje od kalupa 'istraživačke laboratorije' je svjesna poslovna odluka kompanije da otvori mogućnosti gdje i kako se BCI tehnologija može primijeniti. 

“Istorijski su BCI-ji bili sadržani u laboratoriji, a ono što radimo je stvaranje proizvoda od kojeg svi mogu imati koristi, budući da se naši SDK-ovi mogu koristiti u bilo kojem svojstvu, medicinski ili ne.” 

Ovo potencijalno oslobađanje čini BCI tehnologiju atraktivnom u brojnim aplikacijama. U opasnim zanimanjima kao što su provođenje zakona ili gašenje požara, simuliranje scenarija iz stvarnog života bez potrebne opasnosti može se pokazati neprocjenjivim za proces obuke. 

Potencijalna komercijalna primjena u polju igara također izaziva veliko uzbuđenje. Ljubitelji igara već sanjaju da budu potpuno uronjeni u virtuelni svijet u kojem je senzorno okruženje što bliže stvarnosti. Bez ručnog kontrolera, igrači mogu „razmišljati“ o izvođenju komandi u virtuelnom okruženju. Trka za stvaranjem što impresivnijeg iskustva igranja navela je mnoge kompanije da ispitaju komercijalne mogućnosti BCI-ja. Neurable vidi budućnost u komercijalnoj BCI tehnologiji i posvećuje resurse ovom putu razvoja. 

„Želimo da vidimo našu tehnologiju ugrađenu u što više softverskih i hardverskih aplikacija“, kaže Alcaide. “Omogućavanje ljudima da komuniciraju sa svijetom koristeći samo svoju moždanu aktivnost, ovo je pravo značenje našeg mota: svijet bez ograničenja.”