A poco a poco, molte cose nuove stanno entrando nelle nostre vite. Lo sviluppo della tecnologia non si ferma e domani potrebbe essere possibile ciò che ieri non abbiamo osato sognare. L'interfaccia del neurocomputer (NCI) rende reale la connessione tra il cervello umano e la tecnologia, la loro parziale interazione.
Cos'è NCI?
NCI è un sistema per lo scambio di informazioni tra il cervello umano e un dispositivo elettronico. Lo scambio può essere bidirezionale, quando gli impulsi elettrici arrivano dal dispositivo al cervello e viceversa, o unidirezionale, quando un solo oggetto riceve informazioni. In termini più semplici, NCI è ciò che viene chiamato "gestione del potere del pensiero". Una scoperta molto importante, già ampiamente utilizzata in molti ambiti della vita.
Come funziona NCI?
I neuroni del cervello si trasmettono informazioni l'un l' altro usando impulsi elettrici. Questa è una rete molto complessa e intricata che gli scienziati non possono ancora analizzare completamente. Ma con l'aiuto dell'NCI, è diventato possibile leggere parte delle informazioni degli impulsi cerebrali e trasferirle su dispositivi elettronici. Loro, a loro volta, possono trasformarsiimpulsi in azione.
Storia dello studio dell'NCI
È interessante notare che i lavori dello scienziato russo IP Pavlov sui riflessi condizionati sono diventati la base per lo sviluppo dell'interfaccia NC. Anche un ruolo importante nello studio dell'NCI è stato svolto dal suo stesso lavoro sul ruolo regolatorio della corteccia cerebrale. La ricerca di IP Pavlov si è svolta all'inizio del XX secolo presso l'Istituto di Medicina Sperimentale di San Pietroburgo. Successivamente, le idee di Pavlov nella direzione dell'interfaccia NC furono sviluppate dal fisiologo sovietico P. K. Anokhin e dal neurofisiologo sovietico e russo N. P. Bekhtereva. La ricerca globale dell'NCI è iniziata solo negli anni '70 negli Stati Uniti. Sono stati condotti esperimenti su scimmie, ratti e altri animali. Nel corso della ricerca, gli scienziati che lavorano con scimmie sperimentali hanno scoperto che alcune aree del cervello sono responsabili dei movimenti dei loro arti. Da questa scoperta, il successivo destino di NCI è stato segnato.
Elettroencefalografia (EEG)
L'elettroencefalografia è un metodo per leggere gli impulsi elettronici del cervello collegando in modo non invasivo elettrodi alla testa di una persona. Un metodo non invasivo è un metodo in cui gli elettrodi sono attaccati alla testa di una persona o di un animale, senza inserimento diretto nella corteccia cerebrale. Il metodo EEG è apparso relativamente tempo fa e ha dato un grande contributo allo sviluppo dell'interfaccia cervello-computer. Il metodo EEG è ancora utilizzato oggi perché è economico ed efficace.
Stadi dell'NCI
Le informazioni provenienti dal cervello umano vengono elaboratedispositivo elettronico in quattro passaggi:
- Ricevi segnale.
- Pretrattamento.
- Interpretazione e classificazione dei dati.
- Emissione dati.
Prima fase
Nella prima fase, gli elettrodi vengono inseriti direttamente nella corteccia cerebrale (metodo invasivo) o attaccati alla superficie della testa (metodo non invasivo). Inizia il processo di lettura delle informazioni dalle cellule cerebrali. Gli elettrodi raccolgono dati dai singoli sistemi di neuroni responsabili di varie azioni.
Pre-trattamento
Nel secondo stadio dell'interfaccia cervello-computer, i segnali ricevuti vengono pre-elaborati. Il dispositivo estrae le caratteristiche del segnale per semplificare la complessa composizione dei dati, eliminare le informazioni non necessarie e il rumore che interferisce con i segnali cerebrali chiari.
Terza fase
Nella terza fase dell'interfaccia NDT, le informazioni vengono interpretate da impulsi elettrici in un codice digitale. Denota un'azione, un segnale a cui dava il cervello. I codici risultanti vengono quindi classificati.
Emissione dati
L'output delle informazioni avviene al quarto stadio. I dati digitalizzati vengono inviati a un dispositivo collegato al cervello, che esegue un comando impartito mentalmente.
Neuroprotesi
Una delle principali aree di implementazione dell'interfaccia cerebrale è la medicina. Le protesi neurali sono progettate per ripristinare la connessione tra il cervello umano e l'azione dei suoi organi, per sostituire organi danneggiati da malattie o lesioni, con il successivo ripristino delle funzioni di un corpo sano. L'NCI può essere particolarmente utile per le persone con paralisi o perdita di arti. Nell'uso delle protesi neurali, viene utilizzato il principio di funzionamento dell'interfaccia cervello-computer. Per dirla molto semplicemente, una persona è dotata di braccia o gambe protesiche, da cui gli impianti elettronici portano all'area del cervello responsabile del movimento di questo arto. La neuroprotesi ha superato molti test, ma la difficoltà del suo utilizzo di massa risiede nel fatto che l'NCI non è in grado di leggere completamente i segnali cerebrali e il controllo delle protesi nella vita di tutti i giorni fuori dal laboratorio è difficile. Alcuni anni fa la Russia voleva avviare la produzione di neuroprotesi, ma finora questa non è stata implementata.
Protesi acustiche
Se gli arti protesici non sono ancora apparsi sul mercato di massa, allora l'impianto cocleare (una protesi che aiuta a ripristinare l'udito) è stato utilizzato per molto tempo. Per riceverlo, il paziente deve avere un grado pronunciato di perdita dell'udito neurosensoriale (cioè una tale perdita dell'udito in cui è compromessa la capacità dell'apparecchio acustico di ricevere e analizzare i suoni). La protesizzazione dell'udito con un impianto cocleare viene utilizzata quando un apparecchio acustico convenzionale non fornisce i risultati attesi. L'impianto viene impiantato nell'apparato auricolare e nella parte adiacente della testa a seguito di un'operazione chirurgica. Come qualsiasi altra interfaccia cervello-macchina, un impianto cocleare deve adattarsi completamente a chi lo indossa. Per imparare ad usarlo e cominciare a percepire l'impianto come un nuovo orecchio, il paziente ha bisogno di un lungo percorso riabilitativo.
Futuro di NCI
Di recente puoi ascoltare e leggere informazioni sull'intelligenza artificiale ovunque. Ciò significa che il sogno di molte persone si sta avverando: presto il nostro cervello entrerà in simbiosi con la tecnologia. Indubbiamente, questa sarà una nuova era nello sviluppo dell'umanità. Nuovo livello di conoscenza e opportunità. Grazie all'interfaccia cervello-computer, un gran numero di nuove e importanti scoperte appariranno in molte aree della scienza. Oltre ad essere utilizzato per scopi medici, NCI può già collegare l'utente a dispositivi di re altà virtuale. Come il mouse del computer virtuale, la tastiera, i personaggi dei giochi di re altà virtuale, ecc.
Gestione senza mani
Il compito principale dell'interfaccia del neurocomputer è trovare la possibilità di controllare le apparecchiature senza l'aiuto dei muscoli. Le scoperte in quest'area daranno alle persone con paralisi maggiori opportunità di movimento, guida e gadget. Già ora NCI combina perfettamente il cervello umano e l'intelligenza artificiale del computer. Ciò è diventato possibile grazie ad uno studio approfondito dei principi del cervello umano. È sulla loro base che vengono compilati i programmi su cui funzionano NCI e intelligenza artificiale.
NTI nella robotica
Da quando gli scienziati hanno scoperto che alcune aree del cervello sono responsabili del movimento muscolare, hanno subito avuto l'idea che il cervello umano può controllare non solo il proprio corpo, ma anche una macchina umanoide. Ora vengono create molte diverse macchine robotiche. Compresi gli umanoidi. I robotici si impegnano nelle loro opere umanoidiimitare il comportamento di persone reali. Ma finora, la programmazione e l'intelligenza artificiale affrontano questo compito un po' peggio di NCI. Utilizzando l'interfaccia NC, puoi controllare gli arti robotici a distanza. Ad esempio, in luoghi in cui l'accesso umano è impossibile. O in lavori che richiedono precisione nella gioielleria.
NCI per paralisi
Indubbiamente, la più richiesta è l'interfaccia cervello-computer in medicina. Controllare braccia, gambe protesiche, controllare una sedia a rotelle con la mente, gestire le informazioni su smartphone, computer senza mani, ecc. Se queste innovazioni diventeranno onnipresenti, il tenore di vita delle persone attualmente limitate nella loro capacità di movimento migliorerà. Il cervello trasmetterà immediatamente comandi ai dispositivi, bypassando il corpo, che aiuterà una persona con disabilità ad adattarsi meglio all'ambiente. Ma quando provano le neuroprotesi, gli specialisti affrontano alcuni problemi ai quali non riescono a trovare soluzioni fino ad oggi.
Pro e contro dell'interfaccia cervello-computer
Nonostante il fatto che ci siano molti vantaggi nell'usare l'interfaccia NC, ci sono anche degli svantaggi nel suo utilizzo. Un vantaggio nello sviluppo dell'NCI in medicina è il fatto che il cervello umano (in particolare la sua corteccia) si adatta molto bene ai cambiamenti, per cui le possibilità dell'interfaccia NCI sono quasi illimitate. La domanda è solo dietro lo sviluppo e la scoperta di nuove tecnologie. Ma ci sono alcuni problemi qui.
Incompatibilità dei tessuti corporei con i dispositivi
Prima, se entriimpianti in modo invasivo (all'interno dei tessuti), è molto difficile ottenere la loro piena compatibilità con i tessuti del paziente. Quei materiali e fibre che devono essere completamente impiantati nel tessuto organico vengono solo creati.
Tecnica imperfetta rispetto al cervello
In secondo luogo, gli elettrodi sono ancora molto più semplici dei neuroni cerebrali. Non sono ancora in grado di trasmettere e ricevere tutte le informazioni che le cellule nervose del cervello possono gestire con facilità. Pertanto, il movimento degli arti di una persona sana è molto più veloce e preciso del movimento delle neuroprotesi e un orecchio sano percepisce i suoni in modo più chiaro e corretto rispetto a un orecchio con impianto cocleare. Se il nostro cervello sa quali informazioni filtrare e cosa considerare come principali, nei dispositivi con intelligenza artificiale ciò viene fatto da algoritmi scritti dall'uomo. Finché non potranno replicare i complessi algoritmi del cervello umano.
Troppe variabili da controllare
Alcuni istituti scientifici stanno pianificando nel prossimo futuro di creare non una neuroprotesi separata di una gamba o di un braccio, ma un intero esoscheletro per le persone con paralisi cerebrale. Con questa forma di protesi, l'esoscheletro deve ricevere informazioni non solo dal cervello, ma anche dal midollo spinale. Con un tale dispositivo, collegato a tutte le importanti terminazioni nervose del corpo, una persona può essere definita un vero cyborg. Indossare un esoscheletro consentirà a una persona completamente paralizzata di riacquistare la capacità di muoversi. Ma il problema è che l'attuazione del movimento non è tutto ciò che è richiesto all'NCI. Esoscheletrodeve anche tener conto dell'equilibrio, del coordinamento dei movimenti, dell'orientamento nello spazio. Anche se il compito di implementare simultaneamente tutti questi comandi è difficile.
La gente ha paura del nuovo
Il metodo non invasivo di posizionamento dell'impianto è efficace in condizioni di laboratorio, ma nella vita normale è improbabile che questo metodo soddisfi le aspettative che si sono poste su di esso. Il contatto con tale connessione è debole, viene utilizzato principalmente per leggere i segnali. Pertanto, in medicina e in neuroprotesi, di norma, usano il metodo chirurgico per introdurre elettrodi nel corpo. Ma poche persone accetteranno di combinare il loro corpo e la tecnica sconosciuta. Avendo sentito parlare dei terminator e dei cyborg dei film di Hollywood, le persone hanno paura del progresso e delle innovazioni, specialmente quando riguardano direttamente una persona.
