Postepeno, mnoge nove stvari ulaze u naše živote. Razvoj tehnologije ne miruje, a sutra će možda biti moguće ono o čemu juče nismo smeli da sanjamo. Neurokompjuterski interfejs (NCI) stvara stvarnu vezu između ljudskog mozga i tehnologije, njihovu delimičnu interakciju.
Šta je NCI?
NCI je sistem za razmjenu informacija između ljudskog mozga i elektronskog uređaja. Razmjena može biti dvosmjerna, kada električni impulsi dolaze iz uređaja u mozak i obrnuto, ili jednosmjerna, kada samo jedan objekt prima informaciju. Jednostavnije rečeno, NCI je ono što se naziva "upravljanje moći misli". Veoma važno otkriće, koje se već naširoko koristi u mnogim oblastima života.
Kako radi NCI?
Neuroni mozga prenose informacije jedni drugima pomoću električnih impulsa. Ovo je veoma složena i zamršena mreža koju naučnici još ne mogu u potpunosti analizirati. Ali uz pomoć NCI-a postalo je moguće pročitati dio informacija moždanih impulsa i prenijeti ih na elektronske uređaje. Oni se, zauzvrat, mogu transformisatiimpulsi u akciju.
Istorija studiranja NCI
Važno je da su radovi ruskog naučnika IP Pavlova o uslovnim refleksima postali osnova za razvoj NC interfejsa. Također je važnu ulogu u proučavanju NCI odigrao i njegov vlastiti rad na regulatornoj ulozi moždane kore. Istraživanja IP Pavlova obavljena su početkom dvadesetog veka na Institutu za eksperimentalnu medicinu u Sankt Peterburgu. Kasnije su Pavlovljeve ideje u pravcu NC interfejsa razvili sovjetski fiziolog P. K. Anokhin i sovjetski i ruski neurofiziolog N. P. Bekhtereva. Globalna NCI istraživanja započela su tek 1970-ih u Sjedinjenim Državama. Eksperimenti su izvedeni na majmunima, pacovima i drugim životinjama. Tokom istraživanja, naučnici koji rade sa eksperimentalnim majmunima otkrili su da su određena područja mozga odgovorna za pokrete njihovih udova. Od ovog otkrića, kasnija sudbina NCI je zapečaćena.
Elektroencefalografija (EEG)
Elektroencefalografija je metoda očitavanja elektronskih impulsa mozga neinvazivnim pričvršćivanjem elektroda na glavu osobe. Neinvazivna metoda je metoda u kojoj se elektrode pričvršćuju na glavu osobe ili životinje, bez direktnog umetanja u moždanu koru. EEG metoda se pojavila relativno davno i dala je veliki doprinos razvoju sučelja mozak-računar. EEG metoda se i danas koristi jer je jeftina i efikasna.
Faze NCI
Informacije koje dolaze iz ljudskog mozga se obrađujuelektronski uređaj u četiri koraka:
- Primi signal.
- Pretretman.
- Tumačenje i klasifikacija podataka.
- Izlaz podataka.
Prva faza
U prvoj fazi, elektrode se ili ubacuju direktno u moždanu koru (invazivna metoda) ili se pričvršćuju na površinu glave (neinvazivna metoda). Počinje proces čitanja informacija iz moždanih stanica. Elektrode prikupljaju podatke iz pojedinačnih sistema neurona odgovornih za različite akcije.
Pretretman
U drugoj fazi interfejsa mozak-kompjuter, primljeni signali se prethodno obrađuju. Uređaj izdvaja karakteristike signala kako bi pojednostavio složenu kompoziciju podataka, izbacio nepotrebne informacije i šum koji ometa jasne signale mozga.
Treća faza
U trećoj fazi NDT interfejsa, informacije se interpretiraju iz električnih impulsa u digitalni kod. Označava akciju, signal na koji je mozak dao. Rezultirajući kodovi se zatim klasificiraju.
Izlaz podataka
Izlaz informacija se javlja u četvrtoj fazi. Digitalizovani podaci izlaze na uređaj povezan sa mozgom, koji izvršava mentalno datu komandu.
Neuroprotetika
Jedno od glavnih područja implementacije moždanog interfejsa je medicina. Neuralne proteze su dizajnirane da obnove vezu između ljudskog mozga i djelovanja njegovih organa, da zamjene organe oštećene bolešću ili ozljedom, uz naknadnu obnovu funkcija zdravog tijela. NCI može biti posebno dobar za osobe sa paralizom ili gubitkom udova. U upotrebi neuralnih proteza koristi se princip rada interfejsa mozak-računalo. Najjednostavnije rečeno, čovjeku se postavljaju proteze ruku ili nogu iz kojih elektronski implantati vode do područja mozga odgovornog za kretanje ovog ekstremiteta. Neuroprotetika je prošla mnoge testove, ali poteškoća njene masovne upotrebe leži u činjenici da NCI ne može u potpunosti očitati moždane signale, a kontrola proteza u svakodnevnom životu van laboratorija je otežana. Prije nekoliko godina Rusija je željela uspostaviti proizvodnju neuroproteza, ali do sada to nije implementirano.
Slušne proteze
Ako se protetski udovi još nisu pojavili na masovnom tržištu, onda se kohlearni implantat (proteza koja pomaže vraćanju sluha) koristi već duže vrijeme. Da bi ga primio, pacijent mora imati izražen stepen senzorineuralnog gubitka sluha (odnosno takav gubitak sluha kod kojeg je narušena sposobnost slušnog aparata da prima i analizira zvukove). Obnavljanje sluha kohlearnim implantom koristi se kada konvencionalni slušni aparat ne daje očekivane rezultate. Implantat se ugrađuje u ušni aparat i susjedni dio glave kao rezultat hirurške operacije. Kao i svaki drugi interfejs mozak-mašina, kohlearni implantat mora u potpunosti odgovarati korisniku. Da bi naučio kako ga koristiti i počeo doživljavati implantat kao novo uho, pacijent mora proći dugi kurs rehabilitacije.
Budućnost NCI
Odnedavno svuda možete čuti i čitati o umjetnoj inteligenciji. To znači da se san mnogih ljudi ostvaruje - uskoro će naš mozak ući u simbiozu sa tehnologijom. Bez sumnje, ovo će biti nova era u razvoju čovječanstva. Novi nivo znanja i mogućnosti. Zahvaljujući sučelju mozak-računalo pojavit će se veliki broj novih i važnih otkrića u mnogim područjima nauke. Osim što se koristi u medicinske svrhe, NCI već može povezati korisnika sa uređajima virtuelne stvarnosti. Kao što su virtuelni kompjuterski miš, tastatura, likovi u igricama virtuelne stvarnosti, itd.
Upravljanje bez ruku
Glavni zadatak neurokompjuterskog interfejsa je pronaći mogućnost upravljanja opremom bez pomoći mišića. Otkrića u ovoj oblasti će osobama sa paralizom dati više mogućnosti u kretanju, vožnji i spravama. NCI već sada neprimjetno kombinuje ljudski mozak i kompjutersku umjetnu inteligenciju. To je postalo moguće zahvaljujući dubokom proučavanju principa ljudskog mozga. Na njihovoj osnovi se sastavljaju programi na kojima rade NCI i umjetna inteligencija.
NTI u robotici
Pošto su naučnici otkrili da su određena područja mozga odgovorna za kretanje mišića, odmah im je došla ideja da ljudski mozak može kontrolirati ne samo svoje tijelo, već i humanoidnu mašinu. Sada se stvaraju mnoge različite robotske mašine. Uključujući humanoide. Robotičari se trude u svojim humanoidnim radovimaoponašaju ponašanje stvarnih ljudi. Ali do sada se programiranje i umjetna inteligencija s tim zadatkom nose malo lošije od NCI. Koristeći NC sučelje, možete kontrolirati robotske udove iz daljine. Na primjer, na mjestima gdje je ljudski pristup nemoguć. Ili u poslovima koji zahtijevaju preciznost u izradi nakita.
NCI za paralizu
Nesumnjivo, najtraženiji je interfejs mozak-kompjuter u medicini. Kontrola protetskih ruku, nogu, upravljanje invalidskim kolicima umom, upravljanje informacijama na pametnim telefonima, kompjuterima bez ruku, itd. Ako ove inovacije postanu sveprisutne, poboljšat će se životni standard ljudi koji su trenutno ograničeni u mogućnosti kretanja. Mozak će odmah prenositi komande uređajima, zaobilazeći tijelo, što će pomoći osobi sa invaliditetom da se bolje prilagodi okolini. Ali kada probaju neuroprotetiku, specijalisti se suočavaju s problemima za koje do danas ne mogu pronaći rješenja.
Prednosti i nedostaci interfejsa mozak-kompjuter
Uprkos činjenici da postoje mnoge prednosti korištenja NC sučelja, postoje i nedostaci u njegovoj upotrebi. Prednost u razvoju NCI u medicini je činjenica da se ljudski mozak (posebno njegov korteks) vrlo dobro prilagođava promjenama, zbog čega su mogućnosti NCI interfejsa gotovo neograničene. Pitanje je samo iza razvoja i otkrivanja novih tehnologija. Ali ovdje ima nekih problema.
Nekompatibilnost tjelesnih tkiva sa uređajima
Prvo, ako uđeteimplantata na invazivan način (unutar tkiva), vrlo je teško postići njihovu punu kompatibilnost sa tkivima pacijenta. Oni materijali i vlakna koja se moraju u potpunosti usaditi u organsko tkivo samo se stvaraju.
Nesavršena tehnika u poređenju sa mozgom
Drugo, elektrode su i dalje mnogo jednostavnije od neurona mozga. Oni još nisu u stanju da prenose i primaju sve informacije koje nervne ćelije mozga mogu sa lakoćom da podnesu. Stoga je kretanje udova zdrave osobe mnogo brže i preciznije od kretanja neuroproteza, a zdravo uho jasnije i pravilnije percipira zvukove od uha s kohlearnim implantom. Ako naš mozak zna koje informacije treba filtrirati, a koje smatrati glavnom, onda u uređajima s umjetnom inteligencijom to rade algoritmi koje je napisao čovjek. Dok ne uspiju replicirati složene algoritme ljudskog mozga.
Previše varijabli za kontrolu
Neki naučni instituti planiraju u bliskoj budućnosti da kreiraju ne zasebnu neuroprotezu noge ili ruke, već čitav egzoskelet za osobe sa cerebralnom paralizom. Uz ovaj oblik proteze, egzoskelet mora primati informacije ne samo iz mozga, već i iz kičmene moždine. S takvim uređajem, povezanim sa svim važnim nervnim završecima tijela, osoba se može nazvati pravim kiborgom. Nošenje egzoskeleta omogućit će potpuno paraliziranoj osobi da povrati sposobnost kretanja. Ali problem je što implementacija pokreta nije sve što se traži od NCI. Egzoskeletmora voditi računa i o ravnoteži, koordinaciji pokreta, orijentaciji u prostoru. Dok je zadatak istovremenog sprovođenja svih ovih komandi težak.
Strah ljudi od novog
Neinvazivna metoda ugradnje implantata je efikasna u laboratorijskim uslovima, ali u običnom životu ova metoda teško da će ispuniti očekivanja koja se na nju postavljaju. Kontakt s takvom vezom je slab, koristi se uglavnom za očitavanje signala. Stoga se u medicini i neuroprotetici u pravilu koriste kirurški metodi uvođenja elektroda u tijelo. Ali malo ljudi će pristati da kombinuju svoje telo i nepoznatu tehniku. Čuvši za terminatore i kiborge iz holivudskih filmova, ljudi se plaše napretka i inovacija, posebno kada se direktno tiču osobe.
