Cerbo-komputila interfaco teknologio moviĝas el la laboratorio, kaj en niajn vivojn

Interrilatigi niajn cerbojn per komputiloj elvokas viziojn ĉu konekti al la Matrico aŭ kuri tra la arbaroj de Pandora en Avataro. Ligi menson al maŝino estas konjektita pri de kiam ni komencis kompreni la komplikaĵojn de la nerva sistemo—kaj kiel ni povas integri ĝin kun komputila teknologio. Ni povas vidi tion en fruaj sciencfikciaj tropoj, kiel senkorpaj cerboj kontrolas multajn maŝinojn por fari la malbonvolan oferton de iu ento.  

Cerbo-Komputila Interfacoj (BCI) ekzistas de sufiĉe da tempo. Jacques Vidal, profesoro emerito ĉe UCLA, kiu studis ĉi tiujn sistemojn dum la 1970-aj jaroj, elpensis la esprimon BCI. La baza kondiĉo estas, ke la homa cerbo estas CPU kiu prilaboras sensajn informojn kaj sendas elektrajn signalojn kiel ordonojn. Estis mallonga logiko salto hipotezi ke komputiloj povas esti programitaj por interpreti ĉi tiujn signalojn, kaj sendi siajn proprajn signalojn en la sama lingvo. Establante ĉi tiun komunan lingvon, teorie, cerbo kaj maŝino povas paroli unu kun la alia. 

Movante ĝin ... kun sento 

Multaj aplikoj de BCI estas en la kampo de neŭrala rehabilitado. Sciencistoj delonge scias, ke specifaj funkcioj estas lokalizitaj en apartaj areoj en la cerbo, kaj kun ĉi tiu scio pri la "cerba mapo", ni povas stimuli ĉi tiujn areojn por plenumi siajn respektivajn funkciojn. Enplantante elektrodojn en la motorkortekso ekzemple, homoj kun mankantaj membroj povas esti instruitaj movi aŭ manipuli protezojn per "pensado" pri movado de sia brako. Same, elektrodoj povas esti metitaj laŭ difektita mjelo por sendi signalojn por movi paralizitajn membrojn. Ĉi tiu teknologio ankaŭ estas uzata por vidaj protezoj, por anstataŭigi aŭ restarigi vidon ĉe certaj individuoj. 

Por neŭro-protezoj, la celo ne estas nur imiti perditan movan funkcion. Ekzemple, kiam ni prenas ovon, niaj cerboj diras al ni kiom firma nia teno devus esti, por ke ni ne dispremu ĝin. Sharlene Flesher estas parto de teamo de la Universitato de Pittsburgh kiu integras ĉi tiun funkcion en siajn protezdezajnojn. Ankaŭ celante la areon de la cerbo, kiu "sentas" aŭ sentas palpan stimulon (la somatosensa kortekso), la teamo de Flesher esperas rekrei ŝajnon de realigomekanismo kiu ebligas al ni moduli tuŝon kaj premon—kio estas esenca por plenumi la pli fajnaj movoj de la mano. 

Fiesher diras, "plene restarigi la funkcion de supra membro estas uzi niajn manojn por interagi kun la medio, kaj povi senti tion, kion tiuj manoj tuŝas," kaj por, "por vere manipuli objektojn, vi devas sciu kiuj fingroj estas en kontakto, kiom da forto ĉiu fingro penas, kaj tiam uzu tiun informon por fari la sekvan movon." 

La faktaj tensioj ĉe kiuj la cerbo sendas kaj ricevas impulsojn estas tre malaltaj - proksimume 100 milivoltoj (mV). Akiro kaj plifortigo de ĉi tiuj signaloj estis granda malgluiĝo en BCI esploro. La tradicia vojo de rekte enplantado de elektrodoj en la cerbo aŭ mjelo portas la neeviteblajn riskojn de kirurgiaj proceduroj, kiel sangado aŭ infekto. Aliflanke, neinvasivaj "neŭralaj korboj" kiel tiuj uzataj en elektroencefalogramoj (EEG) malfaciligas signal-ricevon kaj transdonon pro "bruo". La osta kranio povas disvastigi la signalojn, kaj la ekstera medio povas malhelpi la konsumadon. Krome, konekti al komputilo postulas komplikan kablon kiu limigas moveblecon, do la plej multaj BCI-agordoj nun estas ene de la limoj de laboratorio. 

Flesher koncedas, ke ĉi tiuj limigoj ankaŭ limigis klinikajn aplikojn al difinita populacio kun aliro al ĉi tiuj evoluoj. Ŝi kredas ke impliki pli da esploristoj el malsamaj kampoj povus splori disvolviĝon kaj eble provizi novigajn solvojn al ĉi tiuj obstakloj. 

"La laboro, kiun ni faras, devas entuziasmigi aliajn esplori ĉi tiun teknologion... spertuloj en diversaj kampoj laborantaj al la sama celo estas multe pli rapida vojo por alporti la plej bonajn solvojn al pacientoj." 

Fakte, esploristoj kaj projektistoj esploras BCI pli profunde, ne nur por venki ĉi tiujn limojn, sed por disvolvi novajn aplikojn kiuj generis pli grandan publikan intereson. 

El la laboratorio, kaj en la ludon 

De ĝiaj komencoj kiel studenta starto ĉe la Universitato de Miĉigano, Boston-bazita Nurable nun fariĝis unu el la plej videblaj ludantoj en la kreskanta BCI-kampo per esplorante malsan aliron al BCI-teknologio. Anstataŭ konstrui sian propran aparataron, Neurable ellaboris proprietan programaron, kiu uzas algoritmojn por analizi kaj prilabori signalojn de la cerbo.  

"Ĉe Neurable, ni rekomprenis kiel funkcias cerbaj ondoj," klarigas CEO kaj fondinto d-ro Ramses Alcaide. "Ni nun povas akiri tiujn signalojn de normaj EEG-agordoj kaj kombini ĉi tion kun niaj lernalgoritmoj por tranĉi la bruon por trovi la ĝustajn signalojn, je altaj niveloj de rapideco kaj precizeco." 

Alia propra avantaĝo, laŭ Alcaide, estas, ke ilia programaro-disvolva kompleto (SDK) estas platformagnostika, kio signifas, ke ĝi povas esti aplikata al iu ajn kongrua programaro aŭ aparato. Ĉi tiu disiĝo de la "esplorlaboratorio" ŝimo estas konscia komerca decido de la firmao por malfermi la eblecojn de kie kaj kiel BCI-teknologio povas esti aplikata. 

"Historie BCIoj estis enhavitaj ene de la laboratorio, kaj kion ni faras estas krei produkton, de kiu ĉiuj povas profiti, ĉar niaj SDK-oj povas esti uzataj en ajna kapablo, medicina aŭ ne." 

Ĉi tiu ebla malkatenado faras BCI-teknologion alloga en multaj aplikoj. En danĝeraj okupoj kiel policoj aŭ fajroestingado, simulado de realvivaj scenaroj sen la postula danĝero povas montriĝi valorega por la trejna procezo. 

La ebla komerca apliko en la kampo de videoludado ankaŭ generas multe da ekscito. Lud-entuziasmuloj jam revas de esti tute mergitaj en virtuala mondo kie la sensa medio estas kiel eble plej proksima al realeco. Sen tenebla regilo, ludantoj povas "pensi" plenumi komandojn ene de virtuala medio. La vetkuro por krei la plej mergan videoludan sperton instigis multajn kompaniojn ekzameni la komercajn eblecojn de BCI. Neurable vidas la estonton en komerca BCI-teknologio kaj dediĉas resursojn al ĉi tiu vojo de evoluo. 

"Ni volas vidi nian teknologion enigita en kiel eble plej multe da programaro kaj aparataro," diras Alcaide. "Permesante al homoj interagi kun la mondo uzante nur sian cerban agadon, ĉi tio estas la vera signifo de nia devizo: mondo sen limoj."