Não há limite para a perfeição: como as interfaces neurais ajudam a humanidade

Mais de 100 anos atrás, os cientistas estavam interessados ​​nas capacidades do cérebro e tentaram entender se era possível influenciá-lo de alguma forma. Em 1875, o médico inglês Richard Caton conseguiu detectar um campo elétrico fraco na superfície do cérebro de coelhos e macacos. Houve muitas descobertas e estudos, mas apenas em 1950 José Manuel Rodriguez Delgado, professor de fisiologia da Universidade de Yale, inventou o dispositivo Stimosiver, que poderia ser implantado no cérebro e controlado por sinais de rádio.

O treinamento foi realizado em macacos e gatos. Assim, a estimulação de uma determinada área do cérebro através de um eletrodo implantado forçou o gato a levantar sua pata traseira. Segundo Delgado, o animal não mostrou nenhum sinal de desconforto durante tais experimentos.



E 13 anos depois, o cientista conduziu o famoso experimento - implantou stimosivers no cérebro de um touro e o controlou através de um transmissor portátil.

Assim começou a era das interfaces e tecnologias neurais que podem aprimorar as capacidades biológicas humanas. Já em 1972, um implante coclear foi colocado à venda, que converteu o som em um sinal elétrico, o transmitiu ao cérebro e, de fato, permitiu que pessoas com graves deficiências auditivas ouvissem. E em 1973, o termo "interface cérebro-computador" foi oficialmente usado pela primeira vez - uma neurointerface de computador. Em 1998, o cientista Philip Kennedy implantou a primeira interface neural no paciente - músico Johnny Ray. Após um derrame, Johnny perdeu a capacidade de se mover. Mas, graças à implantação, aprendi a mover o cursor, representando apenas o movimento das mãos.

Seguindo os cientistas, a idéia de criar uma interface neural foi adotada por grandes empresas e startups. A intenção de desenvolver um sistema que ajude a gerenciar objetos com o poder do pensamento já foi anunciada pelo Facebook e Elon Musk. Alguns têm esperanças de neurointerfaces - a tecnologia permitirá que pessoas com deficiência restaurem funções perdidas, melhorem a reabilitação de uma pessoa que sofreu um derrame ou um ferimento na cabeça. Outros são céticos em relação a esses desenvolvimentos, acreditando que seu uso é repleto de problemas éticos e legais.

Seja como for, existem players grandes o suficiente no mercado. Se você acredita na Wikipedia , parte do desenvolvimento já foi descontinuada, mas o restante é bastante popular e acessível.

O que é uma interface neural e como ela pode ser útil?

Tipos de ondas cerebrais

Neurointerface - um sistema para troca de informações entre o cérebro humano e um dispositivo eletrônico. Esta é uma tecnologia que permite que uma pessoa interaja com o mundo exterior com base no registro da atividade elétrica do cérebro - um eletroencefalograma (EEG). O desejo de uma pessoa de executar alguma ação é refletido nas alterações do EEG, que por sua vez descriptografam o computador.
As interfaces neurais são unidirecionais e bidirecionais. O primeiro recebe sinais do cérebro ou os envia para ele. O segundo pode enviar e receber sinais ao mesmo tempo.
Existem vários métodos para medir sinais cerebrais. Eles são divididos em três tipos.

• Não invasivo Os sensores são colocados na cabeça para medir os potenciais elétricos criados pelo cérebro (EEG) e pelo campo magnético (MEG).
• Semi-invasivo Eletrodos são colocados na superfície aberta do cérebro.
• Invasivo . Os microeletrodos são colocados diretamente no córtex cerebral, medindo a atividade de um neurônio.

Uma característica fundamental da neurointerface é que ela permite que você se conecte diretamente ao cérebro. O que isso pode dar na prática? As interfaces Neuro, por exemplo, são capazes de facilitar ou mudar radicalmente a vida de pessoas paralisadas. Alguém não pode escrever, mover ou falar. Mas, ao mesmo tempo, o cérebro deles está funcionando. A interface neural permitirá que essas pessoas realizem determinadas ações, lendo intenções com a ajuda de eletrodos conectados ao cérebro.

Outra opção para o uso da interface neural foi inventada por cientistas americanos que desenvolveram uma prótese cibernética que pode melhorar a memória humana em 30%. O dispositivo gera impulsos nervosos que ajudam o paciente a formar novas memórias, lembrar os rostos dos parentes. Espera-se que o desenvolvimento ajude a combater a demência senil, a doença de Alzheimer e outros problemas de memória.

Além da saúde, as interfaces neurais podem ser usadas para o desenvolvimento pessoal de uma pessoa, para trabalho e entretenimento, bem como para interagir com outras pessoas. Então, o que as neurotecnologias podem oferecer nessas áreas de interesse?

Auto-aperfeiçoamento

Talvez a área de aplicação mais popular para interfaces neurais e todos os tipos de aplicações seja o desenvolvimento de quaisquer habilidades humanas. Vários treinamentos, sistemas para o desenvolvimento de habilidades mentais, sistemas para mudança de comportamento, sistemas de prevenção de estresse, TDAH, sistemas para trabalhar com estados psicoemocionais etc. são dedicados a isso. Esse tipo de atividade ainda tem seu próprio termo, "Brain Fitness".

Qual é a essência da ideia? Como resultado de numerosos estudos, algumas idéias comprovadas foram formadas sobre como uma atividade cerebral específica corresponde aos estados da consciência humana. Algoritmos para determinar o nível de atenção plena, concentração e meditação, relaxamento mental apareceram. Acrescente a isso a capacidade de ler EEG e eletromiografia (EMG) e, como resultado, temos uma idéia da condição humana no momento.

E quando você precisa aprender a causar um estado psicoemocional específico, uma pessoa se treina com a ajuda de um dispositivo ao qual a neurointerface está conectada. Há um grande número de programas de visualização de EEG e estados psicoemocionais, não os descreveremos todos. O treinamento do chamado de uma pessoa para o estado de consciência necessário é realizado usando a tecnologia EEG de biofeedback (feedback biológico baseado na eletroencefalografia).

Como fica na prática: os pais querem melhorar o desempenho acadêmico de seus filhos e derrotar o TDAH (transtorno do déficit de atenção e hiperatividade). Para fazer isso, use um programa especial (por exemplo, do NeuroPlus ), escolhendo predefinições para treinar os estados necessários: atenção plena, concentração, relaxamento, meditação e prevenção de hiperconcentração. Escolha um programa de treinamento de concentração. E eles o lançam.

O programa oferece à criança um treino no qual você precisa manter a contagem de ondas alfa e beta acima de um determinado nível. As ondas não devem cair abaixo de um determinado nível. Ao mesmo tempo, o vídeo selecionado pelos pais é reproduzido na janela do programa. Por exemplo, um desenho animado favorito. A criança apenas assiste o desenho animado, monitora os níveis das ondas Alfa e Beta e não faz mais nada. BFB entra em jogo. A tarefa da criança é manter os níveis alfa e beta durante o treino.



Se um dos níveis cair abaixo do indicador necessário, o desenho animado é interrompido. Nas primeiras lições, a criança tentará conscientemente retornar ao estado desejado para assistir ao desenho animado. Mas, depois de algum tempo, o cérebro aprenderá a retornar a esse estado independentemente quando cair fora dele (desde que o desenho animado seja interessante para a criança e o estado de visualização seja "confortável" para o cérebro). Como resultado, a criança desenvolve a capacidade de evocar o estado requerido de concentração, bem como a capacidade de manter a concentração em um determinado nível.

Parece assustador, mas não se apresse para ficar com medo e ligar para as autoridades da tutela. Existem soluções mais simples, baseadas em jogos. Por exemplo, Mind The Ant, da NeuroSky. A tarefa do jogador é fazer com que a formiga empurre o objeto em sua direção no formigueiro. Mas para que a formiga se mova sem parar, você precisa manter um certo nível de concentração acima de uma certa marca na escala correspondente.



Quando você se concentra no processo, a formiga empurra o assunto. Assim que o nível de concentração cai, a formiga para e você perde tempo, piorando o resultado. A cada nível, o jogo se torna mais difícil, à medida que o nível de concentração necessário aumenta. Distrações adicionais também aparecem.

Como resultado do treinamento regular, o usuário desenvolve a capacidade de manter um nível de concentração e atenção na tarefa, independentemente de distrair fatores externos ou internos. Tudo é como nos esportes, é impossível conseguir um corpo esportivo indo ao centro de fitness algumas vezes ou comendo uma lata de proteína. Estudos no campo do biofeedback de EEG mostraram que o resultado desse treinamento aparece somente após 20 dias de aulas regulares de 20 minutos cada.

Entretenimento

Os fones de ouvido Neuro também tornam possível se divertir. Mas todos os aplicativos de jogos e entretenimento em paralelo também são ferramentas para o autodesenvolvimento. Ao jogar através da interface neural, você usa os estados conscientes de sua consciência para controlar os personagens. E, assim, aprender a controlá-los.

O jogo multiplayer Throw Trucks With Your Mind fez muito barulho ao mesmo tempo. O controle de personagem é realizado de acordo com o esquema padrão de tiro em primeira pessoa; no entanto, você pode lutar contra outros jogadores apenas com a ajuda de esforços mentais. Para fazer isso, os parâmetros de concentração e meditação do jogador são exibidos no monitor do jogo.

Para jogar uma caixa, caminhão ou qualquer outro objeto do ambiente do jogo em um oponente, você deve levantá-lo no ar com a ajuda de sua força mental e depois jogá-lo no oponente. Você também pode "voar", portanto, no conflito, o vencedor é aquele que usa a capacidade de se concentrar e meditar com mais eficiência. Lutar contra o poder da mente com oponentes reais foi muito emocionante. Dos jogos mais recentes, pode-se mencionar o Zombie Rush do MyndPlay.

Os fabricantes oferecem opções de jogo mais relaxadas. Aqui, por exemplo, uma revisão interessante de vários aplicativos populares de jogos ao mesmo tempo. Também vale mencionar o jogo MyndPlay Sports Archery Lite . É simples: você precisa fazer três disparos de arco e flecha e marcar o máximo de pontos. Para cada tiro você pode obter até 10 pontos. Usando a sequência de vídeo, o jogo mergulha você em seu ambiente, após o qual seu personagem pode começar a mirar no alvo. Um indicador do nível de concentração aparece na janela do player. Quanto maior a concentração, mais próxima a flecha atingirá os dez primeiros. No segundo tiro, para entrar é necessário entrar em um estado de meditação. No terceiro tiro, a concentração é novamente necessária. É assim que o jogo demonstra características interessantes das interfaces neurais.

Além dos jogos, existem filmes neurais interativos. Imagine: você sentou em um sofá, colocou um fone de ouvido e ativou um filme interativo sobre skatistas. Em algum momento, surge um momento em que o skatista acelera e está prestes a pular. Nesse ponto, você deve se tornar um skatista para se concentrar no salto e manter o nível de concentração de consciência até que o personagem termine o salto. Com concentração suficiente (proporcional à vida real e ao nível que será necessário na realidade), o skatista do filme fará o salto com sucesso e o enredo irá além do próximo garfo interativo. Se a concentração foi tão baixa, o skatista cairá e o filme seguirá uma história diferente.

De maneira semelhante, um filme de ação no estilo de Guy Ritchie, assim como vários outros filmes, já foram gravados. De fato, o enredo e o final do filme dependem diretamente de seus esforços. E parece muito interessante.


Lógica simples e ramificada do desenvolvimento da trama

Aplicação no trabalho

Além dos programas de treinamento e entretenimento, os desenvolvedores criaram um grande número de aplicativos projetados para uso profissional. Um exemplo é o programa MindRec, criado para médicos, esportes, psicólogos comuns e psicólogos que trabalham com representantes de órgãos policiais.

Como é usado? Um homem coloca um fone de ouvido neuro, um psicólogo lança um programa e inicia uma sessão. Durante a sessão, as seguintes informações são monitoradas e registradas na memória do computador, a saber: nível de concentração, atenção, nível de meditação, sinal bruto do EEG, em vários tipos de visualização de cada vez, na faixa de 0 a 70 Hz. Sinais, divididos por faixas de frequência que compõem o espectro do sinal principal. A divisão é feita em 8 intervalos: Delta, Theta, Alfa Baixo, Alfa Alto, Beta Baixo, Beta Alto, Gamma Baixo, Gamma Alto. Se necessário, gravação em áudio e vídeo das ações do psicólogo do paciente.

O material gravado pode ser revisado vendo tudo o que foi exibido em tempo real durante a sessão. Se o psicólogo não percebeu algo de uma vez, durante o segundo estudo da sessão ou treinamento, ele pode estudar as mudanças nas reações das ondas cerebrais, compará-las com as informações audiovisuais. Esta é uma ferramenta muito valiosa para qualquer especialista neste campo.

Outra opção é o neuromarketing. O fone de ouvido neuro permite realizar pesquisas de marketing, porque mostra a resposta emocional de uma pessoa a determinados estímulos de marketing. Isso é muito mais eficaz, porque ao entrevistar e questionar as pessoas estão longe de ser sempre honestas em suas respostas. E a neurociência o ajudará a ver a resposta real, honesta e imparcial. Depois de reunir um grupo de foco e testar usando um fone de ouvido neuro, você pode obter resultados mais consistentes com a realidade.

Interação com dispositivos externos

Outra área interessante de trabalho com fones de ouvido neuro é o controle remoto de dispositivos externos. Jogos de corrida, que permitem a competição entre dois, três e quatro participantes, são muito populares entre as crianças, por exemplo. Aqui está um exemplo bem conhecido de tais jogos:


Deseja entrar em outra coisa? Por favor, aqui estão outros desenvolvimentos que também se tornaram populares.

Helicóptero da órbita do Puzzlebox



Um helicóptero de brinquedo controlado pelo poder do pensamento. A versão padrão permite que você controle a altitude de vôo do helicóptero, mas há muitas adições que transformam esse brinquedo em um poderoso instrutor para a aptidão do cérebro. A revisão foi sobre Habré .

Lâmpada Zen



A lâmpada reflete seu estado psicoemocional na forma de um brilho de uma determinada cor. Ideal para o desenvolvimento de habilidades de meditação.

Forçar treinador ii



A coisa mais divertida. Cria uma imagem holográfica do ambiente do jogo e objetos dentro de uma pirâmide transparente. E o jogador, usando os comandos do cérebro, controla esses objetos.

Necomimi



As orelhas de gato Mi-mi-bear se tornaram um sucesso em todo o mundo. O dispositivo é completamente auto-suficiente e não requer conexão com um computador ou smartphone. O usuário coloca os ouvidos, os liga e tem a oportunidade de demonstrar seu humor (estado psicoemocional) movendo esses ouvidos. A propósito, um produto similar, feito na forma de uma cauda , não se tornou popular nem em casa, no Japão. Onde, neste caso, o fone de ouvido foi inserido, você pode pensar nele.

Fone de ouvido Neuro - entretenimento ou uma ferramenta útil?

Ao ler o artigo, pode parecer que as interfaces e fones de ouvido neurais se destinam principalmente a entreter uma pessoa ou diverti-la com o FAC. No entanto, isso está completamente errado. Um fone de ouvido neuro, juntamente com o software apropriado, pode muito bem ajudar a desenvolver um membro após danos graves, reduzir as consequências negativas de ferimentos graves. Portanto, os cientistas estão usando ativamente a neurotecnologia para ajudar as pessoas.

Por exemplo, em 2016, cientistas americanos da Universidade Johns Hopkins criaram uma interface neural que ajuda a controlar os dedos individuais de uma prótese biomecânica. E um ano depois, seus colegas austríacos da Universidade de Graz desenvolveram um sistema para escrever músicas usando o poder do pensamento. Foi concebido para pessoas com deficiência musical.

Especialistas da Universidade da Califórnia, com a ajuda da interface neuro, estimulação neuromuscular e suspensão, ensinaram a andar com uma pessoa paralisada abaixo da cintura. E pesquisadores brasileiros, juntamente com colegas dos Estados Unidos, Suíça e Alemanha, conseguiram restaurar parcialmente a medula espinhal em pacientes usando a neurointerface, realidade virtual e exoesqueleto. Também estão em andamento desenvolvimentos para interagir com pacientes com a síndrome do "homem trancado". A tecnologia ajudará a identificar esses pacientes, a se comunicar com eles e a restaurar o controle sobre o corpo.

O Facebook começou a trabalhar em uma interface neuro não invasiva que ajudará os usuários a digitar sem teclado. A Nissan desenvolveu uma interface cérebro-máquina para ler mentes enquanto dirigia para reduzir o tempo de reação. Mas Elon Musk quer conectar o cérebro ao computador para evitar a captura do mundo pela inteligência artificial.

Até agora, as empresas russas não podem se orgulhar de um grande número de conquistas no campo da neurotecnologia. No entanto, a Rostec introduziu recentemente um modelo de pré-produção de um dispositivo que ajudará a trocar informações entre o cérebro e um dispositivo externo. O capacete foi desenvolvido pelo Instituto de Máquinas de Controle Eletrônico (INEUM), em homenagem a I. S. Brook. Supõe-se que a interface neural permita o controle de dispositivos eletrônicos e eletromecânicos: próteses, veículos.

O que aguarda o mercado de interfaces neurais

Segundo a previsão da Grand View Research , o mercado global de interfaces de computador até 2022 chegará a 1,72 bilhão de dólares. Agora, o principal campo de aplicação das interfaces neurais é a medicina, mas as áreas de entretenimento, assim como os setores militar e industrial, estão se desenvolvendo ativamente. O fone de ouvido neuro para controlar um robô de combate não é mais apenas as doces fantasias de pessoas altas de uniforme, mas uma tarefa completamente solucionável.

Devido ao fato de os fones de ouvido neuro oferecerem um ambiente aberto que pode ser usado para criar seu próprio software, o neuroprograma também está em desenvolvimento. Por exemplo, SDKUm dos líderes de mercado, NeuroSky, está disponível para desenvolvedores de forma absolutamente gratuita. E, como resultado, há mais e mais aplicativos que usam os recursos desta plataforma.

Observe que a iniciativa da introdução generalizada de interfaces e chips neurais para o cérebro é confrontada não apenas com apoio, mas também com críticas. Por um lado, as neurointerfaces podem melhorar o tratamento de lesões cerebrais traumáticas, paralisia, epilepsia ou esquizofrenia. Por outro lado, essas tecnologias podem exacerbar a desigualdade social.

Preocupações estão sendo expressas de que, para a introdução de eletrodos em uma pessoa saudável, não existe uma base legal nem ética. Além disso, a interface neural pode tornar o cérebro humano um objeto no qual governos, anunciantes, hackers, reptilianos e outras personalidades que dificilmente serão felizes com uma pessoa normal desejam penetrar. E, em geral, a neurointerface e os fones de ouvido podem alterar as características de uma pessoa, afetar sua psique e atividade como indivíduo, distorcer a compreensão das pessoas como criaturas fisiológicas.

Em geral, é claro que as neurotecnologias continuarão a se desenvolver. Mas quando eles se tornam realmente acessíveis e ainda mais eficazes, é impossível prever.

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