Ваші мозкові хвилі незабаром керуватимуть машинами та тваринами навколо вас

Уявіть, що ви можете замінити кожен контролер у своєму житті одним простим пристроєм. Більше ніяких посібників з експлуатації та клавіатур чи кнопок. Однак ми не говоримо про модний новий пульт дистанційного керування. Не тоді, коли ваш мозок уже здатний взаємодіяти з технологіями. 

За словами Едварда Бойдена, професора Benesse з розвитку кар’єри в MIT Media Lab, «Мозок — це електричний пристрій. Електрика – загальна мова. Це те, що дозволяє нам зв’язувати мозок з електронними пристроями». По суті, мозок — це складний, добре запрограмований комп’ютер. Усім керують електричні імпульси, які посилаються від нейрона до нейрона.

Одного разу ви зможете втручатися в цей сигнал, як у фільмі про Джеймса Бонда, де ви можете використовувати годинник, щоб втручатися в певний сигнал. Можливо, одного разу ви зможете перекрити думки тварин або навіть інших людей. Хоча здатність керувати тваринами та об’єктами за допомогою розуму виглядає як щось із науково-фантастичного фільму, розумовий контроль може бути ближчим до реалізації, ніж здається.

Технологія

Дослідники з Гарварду розробили неінвазивну технологію під назвою Brain Control Interface (BCI), яка дозволяє людям контролювати рух хвоста щура. Звичайно, це не означає, що дослідники повністю контролюють мозок щура. Щоб дійсно мати можливість маніпулювати сигналами мозку, ми повинні повністю зрозуміти, як ці сигнали кодуються. Це означає, що ми повинні розуміти мову мозку.

Наразі все, що ми можемо робити, це маніпулювати мовою через переривання. Уявіть, що ви слухаєте, як хтось говорить іноземною мовою. Ви не можете вказувати їм, що або як говорити, але ви можете маніпулювати їхньою мовою, перебиваючи їх або демонструючи, що ви їх не чуєте. У цьому сенсі ви можете подати сигнали іншій людині, щоб змусити її змінити свою мову.

Чому я не можу отримати це зараз?

Щоб вручну втручатися в роботу мозку, вчені використовують пристрій під назвою електроенцефалограма (ЕЕГ), який може виявляти електричні сигнали, що проходять через ваш мозок. Вони виявляються за допомогою невеликих плоских металевих дисків, які прикріплюються до вашої голови та служать електродами.

Наразі технологія BCI неймовірно неточна, насамперед через складність мозку. Поки технологія не зможе бездоганно інтегруватися з електричними сигналами мозку, дані, що передаються від нейрона до нейрона, не оброблятимуться належним чином. Нейрони, які розташовані близько один до одного в мозку, часто видають подібні сигнали, що й обробляється технологією, але будь-які викиди створюють статику, яку технологія BCI не може проаналізувати. Через цю складність нам важко просто розробити алгоритм для опису шаблону. Однак у майбутньому ми зможемо симулювати більш складні довжини хвиль, аналізуючи патерни мозкових хвиль,

Можливості безмежні

Уявіть, що вашому телефону потрібен новий чохол, і вам не хочеться втрачати ще тридцять доларів на новий у магазині. Якби ви могли уявити необхідні розміри та вивести дані в a 3D принтер, ви отримаєте свій новий футляр за невелику частку ціни та майже не докладете жодних зусиль. Або на більш простому рівні, ви можете змінити канал, навіть не тягнучись до пульта дистанційного керування. У цьому сенсі BCI можна запрограмувати на взаємодію з машинами та керування ними, а не на мозок.

Дозвольте мені спробувати

Настільні та відеоігри почали включати технологію ЕЕГ, щоб дозволити вам перевірити свій мозок. Системи, які використовують технологію ЕЕГ, варіюються від простих систем, таких як Зоряні війни Science Force Trainer, до складних систем, як-от Емоційний EPOC. 

У Star Wars Science Force Trainer користувач зосереджується на левітації м’яча подумки, спонуканий Йодою. The Привід нейронних імпульсів, ігровий аксесуар, що продається Windows, який можна запрограмувати на клацання лівою кнопкою миші та іншим чином керувати грою через напругу в голові, є трохи складнішим.

Медичні досягнення

Хоча ця технологія може здатися дешевим трюком, можливості справді безмежні. Наприклад, хворий на параліч міг повністю контролювати протези кінцівок за допомогою думки. Втрата руки чи ноги не повинна бути обмеженням чи незручністю, оскільки придаток можна замінити вдосконаленою системою з ідентичними процедурами роботи.

Ці типи вражаючих протезів вже були створені та випробувані в лабораторіях пацієнтами, які втратили контроль над своїм тілом. Ян Шойерманн один із 20 людей, які брали участь у тестуванні цієї технології. Уже 14 років Шойерманн паралізований рідкісною хворобою під назвою спіно-мозочкова дегенерація. Ця хвороба фактично замикає Джан у її тілі. Її мозок може надсилати команди її кінцівкам, але зв’язок на цьому етапі припиняється. Через це захворювання вона не може рухати кінцівками.

Коли Джен почула про дослідження, яке могло б дозволити їй відновити контроль над своїми придатками, вона негайно погодилася. Виявивши, що вона може рухати робототехнічною рукою своїм розумом, коли вона була підключена до мережі, вона каже: «Я рухала щось у своєму оточенні вперше за багато років. Це було захоплюючим і захоплюючим. Дослідники теж тижнями не могли стерти посмішку зі своїх облич».

Протягом останніх трьох років навчання з робототехнічною рукою, яку вона називає Гектором, Ян почала виявляти більш точний контроль над рукою. Вона досягла своєї власної мети — змогла нагодувати себе плиткою шоколаду та виконала багато інших завдань, поставлених дослідницькою групою Піттсбурзького університету.

З часом Ян почав втрачати контроль над рукою. Мозок є надзвичайно ворожим середовищем для електронних пристроїв, які необхідно імплантувати хірургічним шляхом. В результаті навколо імплантату може утворюватися рубцева тканина, що перешкоджає читанню нейронів. Джен розчарована тим, що вона ніколи не зможе стати кращою, ніж була, але «прийняла [цей факт] без гніву чи гіркоти». Це свідчить про те, що технологія ще довго не буде готова до використання в полі.

Невдачі

Щоб технологія була того варта, вигода має перевищувати ризик. Хоча пацієнти могли виконувати основні завдання за допомогою протезів кінцівок, наприклад чистити зуби, рука не пропонує достатньо різноманітних рухів, щоб коштувати грошей і фізичного болю, пов’язаного з операцією на мозку.

Якщо здатність пацієнта рухати кінцівкою з часом погіршується, час, необхідний для освоєння протеза кінцівки, може бути не вартим зусиль. Після подальшого розвитку ця технологія може бути надзвичайно корисною, але наразі вона непрактична для реального світу.

Більше ніж відчуття

Оскільки ці протези працюють, отримуючи сигнали, що надсилаються від мозку, процес сигналу також може бути зворотним. Нерви, коли їх спонукає дотик, посилають електронні імпульси в мозок, щоб повідомити вам, що вас торкаються. Можливо, електронні імпульси всередині нервів посилають сигнали в протилежному напрямку назад до мозку. Уявіть, що ви втратили ногу та отримали нову, яка все ще дозволяє відчувати дотик.