Ang teknolohiya ng interface ng utak-computer ay lumalabas sa lab, at papunta sa ating buhay

Ang interfacing ng ating utak sa mga computer ay nagdudulot ng mga pangitain ng alinman sa pagsaksak sa Matrix, o pagtakbo sa mga kagubatan ng Pandora sa Avatar. Ang pag-uugnay ng isip sa makina ay pinag-isipan tungkol sa simula pa noong nagsimula kaming maunawaan ang mga salimuot ng nervous system—at kung paano namin ito maisasama sa teknolohiya ng computer. Nakikita natin ito sa mga unang bahagi ng science-fiction, dahil ang mga walang katawan na utak ay kumokontrol sa maraming makina upang maisagawa ang masamang pag-bid ng ilang entity.  

Ang Brain-Computer Interfaces (BCIs) ay medyo matagal na. Si Jacques Vidal, Propesor Emeritus sa UCLA, na nag-aral ng mga sistemang ito noong dekada ng 1970, ay lumikha ng terminong BCI. Ang pangunahing saligan ay ang utak ng tao ay isang CPU na nagpoproseso ng pandama na impormasyon at nagpapadala ng mga de-koryenteng signal bilang mga utos. Ito ay isang maikling hakbang ng lohika upang i-hypothesize na ang mga computer ay maaaring ma-program upang bigyang-kahulugan ang mga signal na ito, at magpadala ng sarili nitong mga signal sa parehong wika. Sa pamamagitan ng pagtatatag ng ibinahaging wikang ito, ayon sa teorya, ang utak at makina ay maaaring makipag-usap sa isa't isa. 

Inilipat ito ... na may pakiramdam 

Maraming mga aplikasyon ng BCI's ay nasa larangan ng neural rehabilitation. Matagal nang alam ng mga siyentipiko na ang mga partikular na function ay naisalokal sa mga partikular na lugar sa utak, at sa kaalamang ito ng "mapa ng utak," maaari nating pasiglahin ang mga lugar na ito upang maisagawa ang kani-kanilang mga tungkulin. Sa pamamagitan ng pagtatanim ng mga electrodes sa motor cortex halimbawa, ang mga taong may nawawalang mga limbs ay maaaring turuan na ilipat o manipulahin ang mga prostheses sa pamamagitan ng "pag-iisip" ng paggalaw ng isang braso. Gayundin, ang mga electrodes ay maaaring ilagay sa kahabaan ng isang nasirang spinal cord upang magpadala ng mga senyales upang ilipat ang mga paralisadong paa. Ginagamit din ang teknolohiyang ito para sa mga visual prostheses, upang palitan o ibalik ang paningin sa ilang indibidwal. 

Para sa neuro-prostheses, ang layunin ay hindi lamang gayahin ang nawawalang paggana ng motor. Halimbawa, kapag pumitas tayo ng isang itlog, sinasabi sa atin ng ating utak kung gaano katibay ang ating pagkakahawak, para hindi natin ito madurog. Si Sharlene Flesher ay bahagi ng isang koponan mula sa University of Pittsburgh na isinasama ang function na ito sa kanilang mga disenyo ng prosthesis. Sa pamamagitan din ng pag-target sa bahagi ng utak na “nararamdaman” o nakadarama ng tactile stimulation (ang somatosensory cortex), umaasa ang koponan ni Flesher na muling likhain ang isang pagkakahawig ng mekanismo ng feedback na nagbibigay-daan sa amin na baguhin ang pagpindot at presyon—na mahalaga sa pagsasagawa ng mas pinong motor na paggalaw ng kamay. 

Sinabi ni Fisher, "upang ganap na maibalik ang pag-andar ng itaas na paa ay ang paggamit ng ating mga kamay upang makipag-ugnayan sa kapaligiran, at maramdaman kung ano ang hinahawakan ng mga kamay na iyon," at upang, "upang talagang manipulahin ang mga bagay, kailangan mong alamin kung aling mga daliri ang nakikipag-ugnayan, kung gaano kalakas ang puwersa ng bawat daliri, at pagkatapos ay gamitin ang impormasyong iyon upang gawin ang susunod na paggalaw." 

Ang aktwal na mga boltahe kung saan ang utak ay nagpapadala at tumatanggap ng mga impulses ay napakababa - humigit-kumulang 100 millivolts (mV). Ang pagkuha at pagpapalakas ng mga signal na ito ay naging isang malaking punto sa pagsasaliksik ng BCI. Ang tradisyonal na ruta ng direktang pagtatanim ng mga electrodes sa utak o spinal cord ay nagdadala ng mga hindi maiiwasang panganib ng mga surgical procedure, tulad ng pagdurugo o impeksyon. Sa kabilang banda, ang mga hindi invasive na "neural basket" tulad ng mga ginagamit sa electro-encephalograms (EEG's) ay nagpapahirap sa pagtanggap at paghahatid ng signal dahil sa "ingay." Ang buto-buto na bungo ay maaaring magpakalat ng mga senyales, at ang panlabas na kapaligiran ay maaaring makagambala sa pagkuha. Bukod dito, ang pagkonekta sa isang computer ay nangangailangan ng masalimuot na mga wiring na naglilimita sa kadaliang kumilos, kaya karamihan sa mga BCI set-up sa ngayon ay nasa loob ng isang setting ng laboratoryo. 

Inamin ni Flesher na ang mga limitasyong ito ay naghigpit din sa mga klinikal na aplikasyon sa isang tinukoy na populasyon na may access sa mga pag-unlad na ito. Naniniwala siya na ang pagsali sa mas maraming mananaliksik mula sa iba't ibang larangan ay maaaring mag-udyok sa pag-unlad at maaaring magbigay ng mga makabagong solusyon sa mga hadlang na ito. 

“Ang gawaing ginagawa namin ay dapat makapagpasaya sa iba na tuklasin ang teknolohiyang ito...ang mga eksperto sa iba't ibang larangan na nagtatrabaho patungo sa parehong layunin ay isang mas mabilis na landas sa pagdadala ng pinakamahusay na mga solusyon sa mga pasyente." 

Sa katunayan, ang mga mananaliksik at taga-disenyo ay nag-e-explore ng BCI nang mas malalim, hindi lamang upang madaig ang mga limitasyong ito, ngunit upang bumuo ng mga bagong application na nakabuo ng higit na interes ng publiko. 

Sa labas ng lab, at sa laro 

Mula sa mga simula nito bilang isang startup ng mag-aaral sa University of Michigan, ang Neurable na nakabase sa Boston ay naging isa na ngayon sa mga nakikitang manlalaro sa lumalagong larangan ng BCI sa pamamagitan ng pagtuklas ng ibang diskarte sa teknolohiya ng BCI. Sa halip na bumuo ng sarili nilang hardware, ang Neurable ay bumuo ng proprietary software na gumagamit ng mga algorithm upang pag-aralan at iproseso ang mga signal mula sa utak.  

"Sa Neurable, muli naming naunawaan kung paano gumagana ang mga brain-wave," paliwanag ng CEO at founder na si Dr. Ramses Alcaide. "Maaari na naming makuha ang mga signal na iyon mula sa karaniwang mga set-up ng EEG at pagsamahin ito sa aming mga algorithm sa pag-aaral upang maputol ang ingay upang mahanap ang mga tamang signal, sa mataas na antas ng bilis at katumpakan." 

Ang isa pang likas na bentahe, ayon kay Alcaide, ay ang kanilang software development kit (SDK) ay platform agnostic, na nangangahulugan na maaari itong ilapat sa anumang katugmang software o device. Ang paghihiwalay na ito mula sa amag na 'research lab' ay isang mulat na desisyon ng negosyo ng kumpanya na buksan ang mga posibilidad kung saan at paano mailalapat ang teknolohiya ng BCI. 

"Sa kasaysayan, ang mga BCI ay nasa loob ng lab, at ang ginagawa namin ay ang paglikha ng isang produkto na maaaring makinabang ng lahat, dahil ang aming mga SDK ay magagamit sa anumang kapasidad, medikal o hindi." 

Ang potensyal na unshackling na ito ay ginagawang kaakit-akit ang teknolohiya ng BCI sa maraming aplikasyon. Sa mga mapanganib na trabaho tulad ng pagpapatupad ng batas o paglaban sa sunog, ang pagtulad sa mga totoong sitwasyon sa buhay na walang kinakailangang panganib ay maaaring mapatunayang napakahalaga sa proseso ng pagsasanay. 

Ang potensyal na komersyal na aplikasyon sa larangan ng paglalaro ay nagdudulot din ng labis na kaguluhan. Ang mga mahilig sa paglalaro ay nangangarap na maging ganap sa isang virtual na mundo kung saan ang sensory environment ay malapit sa realidad hangga't maaari. Kung walang handheld controller, ang mga manlalaro ay maaaring "mag-isip" ng pagsasagawa ng mga utos sa loob ng isang virtual na kapaligiran. Ang karera upang lumikha ng pinaka nakaka-engganyong karanasan sa paglalaro ay nag-udyok sa maraming kumpanya na suriin ang mga komersyal na posibilidad ng BCI. Nakikita ng Neurable ang hinaharap sa komersyal na teknolohiya ng BCI at naglalaan ng mga mapagkukunan sa landas na ito ng pag-unlad. 

"Gusto naming makita ang aming teknolohiya na naka-embed sa pinakamaraming software at hardware application hangga't maaari," sabi ni Alcaide. "Pinapayagan ang mga tao na makipag-ugnayan sa mundo gamit lamang ang kanilang aktibidad sa utak, ito ang tunay na kahulugan ng ating motto: isang mundo na walang limitasyon."