Miya-kompyuter interfeysi texnologiyasi laboratoriyadan chiqib, hayotimizga kirib bormoqda

Bizning miyamizni kompyuterlar bilan bog'lash, Matritsaga ulanish yoki Avatardagi Pandora o'rmonlari bo'ylab yugurish haqidagi tasavvurlarni uyg'otadi. Asab tizimining nozik tomonlarini va uni kompyuter texnologiyalari bilan qanday integratsiya qilishimizni tushuna boshlaganimizdan beri aqlni mashina bilan bog'lash haqida taxminlar mavjud. Biz buni erta ilmiy-fantastik tropiklarda ko'rishimiz mumkin, chunki ajralmas miyalar ba'zi bir mavjudotning yomon niyatlarini bajarish uchun ko'plab mashinalarni boshqaradi.  

Miya-kompyuter interfeyslari (BCI) ancha vaqtdan beri mavjud. 1970-yillarda ushbu tizimlarni o'rgangan UCLA faxriy professori Jak Vidal BCI atamasini kiritdi. Asosiy shart shundaki, inson miyasi sensorli ma'lumotlarni qayta ishlaydigan va elektr signallarini buyruqlar sifatida yuboradigan protsessordir. Kompyuterlar keyinchalik ushbu signallarni sharhlash va o'z signallarini bir xil tilda yuborish uchun dasturlashtirilishi mumkin degan faraz qilish mantiqning qisqa sakrashi edi. Ushbu umumiy tilni o'rnatish orqali, nazariy jihatdan, miya va mashina bir-biri bilan gaplashishi mumkin. 

Uni ko'chirish ... tuyg'u bilan 

BCI ning ko'plab ilovalari asabiy reabilitatsiya sohasida. Olimlar uzoq vaqtdan beri miyaning ma'lum sohalarida o'ziga xos funktsiyalar mahalliylashtirilganligini bilishadi va "miya xaritasi" haqidagi bu bilim bilan biz ushbu hududlarni o'zlarining tegishli funktsiyalarini bajarish uchun rag'batlantirishimiz mumkin. Masalan, motor korteksiga elektrodlarni o'rnatish orqali oyoq-qo'llari yo'qolgan odamlarga qo'llarini harakatlantirish haqida "o'ylash" orqali protezlarni harakatlantirish yoki manipulyatsiya qilishni o'rgatish mumkin. Xuddi shunday, elektrodlar shikastlangan orqa miya bo'ylab falaj bo'lgan oyoq-qo'llarni harakatlantirish uchun signallarni yuborish uchun joylashtirilishi mumkin. Ushbu texnologiya, shuningdek, ko'rish protezlari uchun, ayrim shaxslarning ko'rish qobiliyatini almashtirish yoki tiklash uchun ham qo'llaniladi. 

Neyro-protezlar uchun maqsad shunchaki yo'qolgan vosita funktsiyasini taqlid qilish emas. Misol uchun, tuxumni ko'targanimizda, miyamiz bizning ushlashimiz qanchalik mustahkam bo'lishi kerakligini aytadi, shuning uchun biz uni ezib tashlamaymiz. Sharlen Flesher bu funktsiyani protez dizayniga integratsiyalashgan Pitsburg universiteti jamoasining bir qismidir. Miyaning taktil stimulyatsiyani (somatosensor korteks) "sezadigan" yoki his qiladigan sohasiga ham yo'naltirish orqali Flesher jamoasi teginish va bosimni modulyatsiya qilish imkonini beruvchi qayta aloqa mexanizmining o'xshashini qayta yaratishga umid qilmoqda - bu esa harakatni amalga oshirishda muhim ahamiyatga ega. qo'lning nozik motorli harakatlari. 

Fisherning ta'kidlashicha, "yuqori oyoq-qo'lning funktsiyasini to'liq tiklash - bu atrof-muhit bilan o'zaro ta'sir qilish uchun qo'llarimizdan foydalanish va bu qo'llar nimaga tegayotganini his qilishdir" va "ob'ektlarni haqiqatan ham manipulyatsiya qilish uchun siz buni qilishingiz kerak. qaysi barmoqlar bir-biriga tegayotganini, har bir barmoq qancha kuch sarflayotganini bilib oling va keyingi harakatni amalga oshirish uchun ushbu ma'lumotdan foydalaning. 

Miya impulslarni yuboradigan va qabul qiladigan haqiqiy kuchlanish juda past - taxminan 100 millivolt (mV). Ushbu signallarni olish va kuchaytirish BCI tadqiqotlarida katta to'siq bo'ldi. Elektrodlarni miya yoki orqa miyaga to'g'ridan-to'g'ri joylashtirishning an'anaviy usuli qon ketish yoki infektsiya kabi jarrohlik muolajalarning muqarrar xavfini o'z ichiga oladi. Boshqa tomondan, elektroensefalogrammalarda (EEG) ishlatiladigan invaziv bo'lmagan "neyron savatlari" "shovqin" tufayli signalni qabul qilish va uzatishni qiyinlashtiradi. Suyak bosh suyagi signallarni tarqatishi mumkin va tashqi muhit qabul qilinishiga xalaqit berishi mumkin. Bundan tashqari, kompyuterga ulanish harakatchanlikni cheklaydigan murakkab simlarni talab qiladi, shuning uchun hozirda ko'pchilik BCI sozlamalari laboratoriya sozlamalari chegarasida. 

Flesherning tan olishicha, ushbu cheklovlar klinik qo'llanmalarni ushbu o'zgarishlarga kirish huquqiga ega bo'lgan aniqlangan aholi uchun ham cheklagan. Uning fikricha, turli sohalardan ko'proq tadqiqotchilarni jalb qilish rivojlanishni rag'batlantirishi va ehtimol bu to'siqlarga innovatsion yechimlarni taqdim etishi mumkin. 

"Biz qilayotgan ish boshqalarni ushbu texnologiyani o'rganishga qiziqtirishi kerak ... bir maqsad sari ishlayotgan turli sohalardagi mutaxassislar bemorlarga eng yaxshi echimlarni taqdim etishda ancha tezroq yo'ldir." 

Darhaqiqat, tadqiqotchilar va dizaynerlar nafaqat ushbu cheklovlarni bartaraf etish, balki jamoatchilikning katta qiziqishini uyg'otgan yangi ilovalarni ishlab chiqish uchun BCIni chuqurroq o'rganmoqdalar. 

Laboratoriyadan chiqib, o'yinga 

Bostonda joylashgan Neurable Michigan universitetida talaba startapi sifatida boshlanganidan beri BCI texnologiyasiga boshqacha yondashuvni o‘rganib, o‘sib borayotgan BCI sohasida eng ko‘zga ko‘ringan o‘yinchilardan biriga aylandi. Neurable o'z apparatlarini yaratish o'rniga, miyadan keladigan signallarni tahlil qilish va qayta ishlash uchun algoritmlardan foydalanadigan xususiy dasturiy ta'minotni ishlab chiqdi.  

"Neurable'da biz miya to'lqinlari qanday ishlashini qayta tushundik", deb tushuntiradi bosh direktor va asoschi doktor Ramses Alcaide. "Endi biz ushbu signallarni standart EEG sozlamalaridan olishimiz va yuqori tezlik va aniqlik darajasida to'g'ri signallarni topish uchun shovqinni kesish uchun buni o'rganish algoritmlarimiz bilan birlashtira olamiz." 

Alcaidening so'zlariga ko'ra, yana bir o'ziga xos afzallik shundaki, ularning dasturiy ta'minotni ishlab chiqish to'plami (SDK) agnostik platforma hisoblanadi, ya'ni u har qanday mos keladigan dasturiy ta'minot yoki qurilmaga qo'llanilishi mumkin. "Tadqiqot laboratoriyasi" qolipidan bu ajratish kompaniyaning BCI texnologiyasini qayerda va qanday qo'llash imkoniyatlarini ochishga qaratilgan ongli biznes qaroridir. 

"Tarixiy ravishda BCIlar laboratoriyada mavjud edi va biz qilayotgan narsa hamma foyda ko'rishi mumkin bo'lgan mahsulotni yaratishdir, chunki bizning SDKlarimiz tibbiy yoki yo'q holda har qanday quvvatda ishlatilishi mumkin." 

Ushbu potentsial qulfni ochish BCI texnologiyasini ko'plab ilovalarda jozibador qiladi. Huquqni muhofaza qilish yoki o't o'chirish kabi xavfli kasblarda, haqiqiy hayot stsenariylarini kerakli xavfsiz simulyatsiya qilish o'quv jarayoni uchun bebaho bo'lishi mumkin. 

O'yin sohasidagi potentsial tijorat ilovasi ham katta hayajonni keltirib chiqarmoqda. O'yin ixlosmandlari allaqachon sensorli muhit haqiqatga imkon qadar yaqin bo'lgan virtual dunyoga to'liq sho'ng'ib ketishni orzu qilmoqdalar. Qo'l boshqaruvchisi bo'lmasa, geymerlar virtual muhitda buyruqlarni bajarish haqida "o'ylashlari" mumkin. Eng ta'sirchan o'yin tajribasini yaratish poygasi ko'plab kompaniyalarni BCI tijoriy imkoniyatlarini o'rganishga undadi. Neurable kelajakni tijorat BCI texnologiyasida ko'radi va ushbu rivojlanish yo'liga resurslarni sarflamoqda. 

"Biz o'z texnologiyamizni iloji boricha ko'proq dasturiy ta'minot va apparat ilovalariga kiritilganligini ko'rishni istaymiz", deydi Alcaide. "Odamlarga faqat miya faolligidan foydalangan holda dunyo bilan o'zaro munosabatda bo'lishga imkon berish, bu bizning shiorimizning haqiqiy ma'nosi: cheklovsiz dunyo."