ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისის ტექნოლოგია გადადის ლაბორატორიიდან და ჩვენს ცხოვრებაში

ჩვენი ტვინების კომპიუტერთან დაკავშირება წარმოშობს ხედვას მატრიცაში შეერთების ან ავატარის პანდორას ტყეებში გავლის შესახებ. გონების მანქანასთან დაკავშირება მას შემდეგ დაიწყო, რაც ჩვენ დავიწყეთ ნერვული სისტემის სირთულეების გაგება - და როგორ შეგვიძლია მისი ინტეგრირება კომპიუტერულ ტექნოლოგიასთან. ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ ეს ადრეულ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ტროპებში, რადგან უსხეულო ტვინი აკონტროლებს უამრავ მანქანას, რათა შეასრულოს ზოგიერთი პირის ბოროტი შეთავაზება.  

ტვინის-კომპიუტერის ინტერფეისები (BCI) საკმაოდ დიდი ხანია არსებობს. ჟაკ ვიდალმა, UCLA-ს დამსახურებულმა პროფესორმა, რომელიც სწავლობდა ამ სისტემებს 1970-იან წლებში, გამოიგონა ტერმინი BCI. ძირითადი წინაპირობა ის არის, რომ ადამიანის ტვინი არის CPU, რომელიც ამუშავებს სენსორულ ინფორმაციას და აგზავნის ელექტრულ სიგნალებს ბრძანებების სახით. ლოგიკის მოკლე ნახტომი იყო ჰიპოთეზის გამოთქმა, რომ კომპიუტერი შეიძლება დაპროგრამდეს ამ სიგნალების ინტერპრეტაციისთვის და საკუთარი სიგნალების გაგზავნა იმავე ენაზე. ამ საერთო ენის დამკვიდრებით, თეორიულად, ტვინსა და მანქანას შეუძლიათ ერთმანეთთან საუბარი. 

გადაადგილება ... გრძნობით 

BCI-ის მრავალი გამოყენება არის ნერვული რეაბილიტაციის სფეროში. მეცნიერებმა დიდი ხანია იცოდნენ, რომ სპეციფიკური ფუნქციები ლოკალიზებულია თავის ტვინის კონკრეტულ უბნებზე და ამ ცოდნით „ტვინის რუქის“ შესახებ, ჩვენ შეგვიძლია ამ უბნების სტიმულირება შეასრულონ შესაბამისი ფუნქციები. მაგალითად, საავტომობილო ქერქში ელექტროდების დანერგვით, კიდურების გამოტოვების მქონე ადამიანებს შეიძლება ასწავლონ პროთეზების მოძრაობა ან მანიპულირება მკლავის მოძრაობაზე „ფიქრით“. ანალოგიურად, ელექტროდები შეიძლება განთავსდეს დაზიანებული ზურგის ტვინის გასწვრივ, რათა გაგზავნონ სიგნალები პარალიზებული კიდურების გადაადგილებისთვის. ეს ტექნოლოგია ასევე გამოიყენება ვიზუალური პროთეზებისთვის, რათა შეცვალოს ან აღდგეს მხედველობა გარკვეულ ადამიანებში. 

ნეირო-პროთეზებისთვის მიზანი არ არის უბრალოდ დაკარგული საავტომობილო ფუნქციის მიბაძვა. მაგალითად, როდესაც კვერცხს ვიღებთ, ჩვენი ტვინი გვეუბნება, თუ რამდენად მტკიცე უნდა გვქონდეს ხელი, ასე რომ არ დავჭყლიტოთ. შარლინ ფლეშერი არის პიტსბურგის უნივერსიტეტის გუნდის ნაწილი, რომელიც აერთიანებს ამ ფუნქციას პროთეზის დიზაინში. ფლეშერის გუნდი იმედოვნებს, რომ ხელახლა შექმნიან უკუკავშირის მექანიზმის მსგავსებას, რომელიც საშუალებას მოგვცემს მოვახდინოთ შეხებისა და წნევის მოდულირება, რაც აუცილებელია შეხებისა და წნევის მოდულირებით, ტვინის იმ უბნის მიმართვით, რომელიც „გრძნობს“ ან გრძნობს ტაქტილურ სტიმულაციას (სომატოსენსორული ქერქი). ხელის დახვეწილი საავტომობილო მოძრაობები. 

ფიშერი ამბობს: „ზედა კიდურის ფუნქციის სრულად აღსადგენად არის ხელების გამოყენება გარემოსთან ურთიერთობისთვის და შეგვეძლოს ვიგრძნოთ რას ეხებიან ეს ხელები“ ​​და იმისათვის, რომ „ნამდვილად მანიპულიროთ საგნებით, საჭიროა იცოდეთ რომელი თითებია კონტაქტში, რამდენ ძალას ახდენს თითოეული თითი და შემდეგ გამოიყენეთ ეს ინფორმაცია შემდეგი მოძრაობის გასაკეთებლად“. 

ფაქტობრივი ძაბვები, რომლითაც ტვინი აგზავნის და იღებს იმპულსებს, არის ძალიან დაბალი - დაახლოებით 100 მილივოლტი (მვ). ამ სიგნალების მოპოვება და გაძლიერება BCI-ის კვლევაში დიდი პრობლემაა. თავის ტვინში ან ზურგის ტვინში ელექტროდების უშუალო იმპლანტაციის ტრადიციული გზა შეიცავს ქირურგიული პროცედურების გარდაუვალ რისკებს, როგორიცაა სისხლდენა ან ინფექცია. მეორეს მხრივ, არაინვაზიური „ნერვული კალათები“, როგორიცაა ელექტროენცეფალოგრამებში (EEG) გამოყენებული, ართულებს სიგნალის მიღებას და გადაცემას „ხმაურის“ გამო. ძვლის თავის ქალას შეუძლია სიგნალების გავრცელება, ხოლო გარე გარემომ შეიძლება ხელი შეუშალოს შეწოვას. უფრო მეტიც, კომპიუტერთან დაკავშირება მოითხოვს რთულ გაყვანილობას, რომელიც ზღუდავს მობილობას, ამიტომ BCI-ის დაყენების უმეტესობა ამჟამად ლაბორატორიის ფარგლებშია. 

ფლეშერი აღიარებს, რომ ამ შეზღუდვებმა ასევე შეზღუდა კლინიკური აპლიკაციები განსაზღვრულ პოპულაციაზე, რომელსაც აქვს წვდომა ამ განვითარებაზე. იგი თვლის, რომ სხვადასხვა სფეროს მეტი მკვლევარის ჩართვამ შეიძლება ხელი შეუწყოს განვითარებას და შესაძლოა უზრუნველყოს ამ დაბრკოლებების ინოვაციური გადაწყვეტილებები. 

„მუშაობამ, რომელსაც ჩვენ ვაკეთებთ, უნდა გაახაროს სხვები ამ ტექნოლოგიის შესწავლით… სხვადასხვა დარგის ექსპერტები, რომლებიც მუშაობენ იმავე მიზნისკენ, ბევრად უფრო სწრაფი გზაა პაციენტებისთვის საუკეთესო გადაწყვეტილებების მიწოდებისთვის“. 

ფაქტობრივად, მკვლევარები და დიზაინერები უფრო ღრმად იკვლევენ BCI-ს, არა მხოლოდ ამ შეზღუდვების დასაძლევად, არამედ ახალი აპლიკაციების შესამუშავებლად, რომლებმაც უფრო დიდი საზოგადოების ინტერესი გამოიწვია. 

ლაბორატორიიდან და თამაშში 

მიჩიგანის უნივერსიტეტის სტუდენტური სტარტაპის დაწყებიდან, ბოსტონში დაფუძნებული Neurable ახლა გახდა ერთ-ერთი ყველაზე თვალსაჩინო მოთამაშე მზარდი BCI სფეროში, BCI ტექნოლოგიის განსხვავებული მიდგომის შესწავლით. საკუთარი აპარატურის შექმნის ნაცვლად, Neurable-მა შეიმუშავა საკუთრების პროგრამული უზრუნველყოფა, რომელიც იყენებს ალგორითმებს ტვინის სიგნალების ანალიზისა და დამუშავებისთვის.  

"Neurable-ში ჩვენ ხელახლა გავიგეთ, თუ როგორ მუშაობს ტვინის ტალღები", - განმარტავს აღმასრულებელი დირექტორი და დამფუძნებელი დოქტორი რამსეს ალკაიდი. „ახლა ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ ეს სიგნალები სტანდარტული EEG დაყენებიდან და გავაერთიანოთ ეს ჩვენს სასწავლო ალგორითმებთან, რათა შევამციროთ ხმაური, რათა ვიპოვოთ სწორი სიგნალები, მაღალი სიჩქარისა და სიზუსტის დონეზე. 

კიდევ ერთი თანდაყოლილი უპირატესობა, Alcaide-ის მიხედვით, არის ის, რომ მათი პროგრამული უზრუნველყოფის განვითარების ნაკრები (SDK) არის პლატფორმის აგნოსტიკა, რაც ნიშნავს, რომ მისი გამოყენება შესაძლებელია ნებისმიერ თავსებადი პროგრამული უზრუნველყოფის ან მოწყობილობისთვის. ეს განცალკევება „კვლევითი ლაბორატორიიდან“ არის კომპანიის შეგნებული ბიზნეს გადაწყვეტილება, რათა გახსნას შესაძლებლობები იმის შესახებ, თუ სად და როგორ შეიძლება გამოიყენოს BCI ტექნოლოგია. 

”ისტორიულად BCI–ები იყო შენახული ლაბორატორიაში და რასაც ჩვენ ვაკეთებთ არის პროდუქტის შექმნა, საიდანაც ყველას შეუძლია ისარგებლოს, რადგან ჩვენი SDK–ები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებისმიერი ფუნქციით, სამედიცინო თუ არა.” 

ეს პოტენციური გაუქმება BCI ტექნოლოგიას მიმზიდველს ხდის მრავალ აპლიკაციაში. სახიფათო პროფესიებში, როგორიცაა სამართალდამცავები ან ხანძარსაწინააღმდეგო სამსახური, რეალური სცენარების სიმულაცია აუცილებელი საფრთხის გარეშე შეიძლება ფასდაუდებელი აღმოჩნდეს სასწავლო პროცესისთვის. 

პოტენციური კომერციული აპლიკაცია სათამაშო სფეროში ასევე იწვევს დიდ აღფრთოვანებას. თამაშების მოყვარულები უკვე ოცნებობენ ვირტუალურ სამყაროში სრულად ჩაძირვაზე, სადაც სენსორული გარემო რაც შეიძლება ახლოსაა რეალობასთან. ხელის კონტროლერის გარეშე, მოთამაშეებს შეუძლიათ "იფიქრონ" ბრძანებების შესრულებაზე ვირტუალურ გარემოში. რბოლამ სათამაშო გამოცდილების შესაქმნელად, აიძულა მრავალი კომპანია შეესწავლა BCI-ის კომერციული შესაძლებლობები. Neurable ხედავს მომავალს კომერციულ BCI ტექნოლოგიაში და უთმობს რესურსებს განვითარების ამ გზას. 

„ჩვენ გვინდა ვიხილოთ ჩვენი ტექნოლოგია რაც შეიძლება მეტ პროგრამულ და აპარატურულ აპლიკაციებში ჩანერგილი“, ამბობს ალკაიდი. „ადამიანებს სამყაროსთან ურთიერთობის უფლება მხოლოდ მათი ტვინის აქტივობის გამოყენებით, ეს არის ჩვენი დევიზის ნამდვილი მნიშვნელობა: სამყარო შეზღუდვების გარეშე“.