完美无止境:神经接口如何帮助人类


一百多年前,科学家对大脑的功能感兴趣,并试图了解它是否有可能以某种方式影响大脑。 1875年,英国医生理查德·卡顿(Richard Caton)能够检测到兔子和猴子大脑表面的弱电场。 然后有许多发现和研究,但是直到1950年,耶鲁大学生理学教授Jose Manuel Rodriguez Delgado发明了Stimosiver设备,该设备可以植入大脑并受到无线电信号的控制。

对猴子和猫进行了培训。 因此,通过植入的电极对大脑的特定区域的刺激迫使猫抬起其后爪。 据德尔加多说,在这种实验过程中,动物没有任何不适的迹象。



13年后,这位科学家进行了著名的实验 -将止痛剂植入公牛的大脑,并通过便携式发射器对其进行控制。

这样就开始了可以增强人类生物学能力的神经接口和技术时代。 早在1972年,一种人工耳蜗就开始销售,它将声音转换为电信号,然后将其传输到大脑,并且实际上使患有严重听力障碍的人能够听到。 1973年,“脑计算机接口”一词首次正式使用-计算机神经接口。 1998年,科学家菲利普·肯尼迪(Philip Kennedy)将第一个神经接口植入患者-音乐家约翰尼·雷(Johnny Ray)。 中风后,约翰尼失去了移动的能力。 但是由于植入,我学会了移动光标,仅表示手的移动。

跟随科学家,创建神经接口的想法被大型商业公司和初创公司接受。 Facebook和Elon Musk已经宣布了开发一种系统的意图,该系统将以思想的力量帮助管理对象。 一些人对神经接口抱有希望-技术将使残疾人能够恢复失去的功能,改善中风或头部受伤人士的康复能力。 其他人则对这种事态发展持怀疑态度,认为它们的使用充满法律和道德问题。

即便如此,市场上也有足够的大型公司。 如果您相信Wikipedia ,那么其中的一些开发已经中止了,但是其余的相当流行并且负担得起。

什么是神经接口?它有什么用?



脑电波的类型

神经接口-一种用于在人脑和电子设备之间交换信息的系统。 这是一项技术,可让人们在记录大脑的电活动-脑电图(EEG)的基础上与外界互动。 一个人执行某些动作的愿望反映在EEG的变化中,这反过来又对计算机进行了解密。
神经接口是单向和双向的。 第一个要么从大脑接收信号,要么将其发送给他。 第二个可以同时发送和接收信号。
有几种测量大脑信号的方法。 它们分为三种类型。

  • 非侵入性 传感器放置在头部,以测量由大脑(EEG)和磁场(MEG)产生的电势。
  • 半侵入性 电极放置在大脑的开放表面上。
  • 侵略性的 。 微电极直接放置在大脑皮层中,测量一个神经元的活性。

神经接口的关键功能是它允许您直接连接到大脑。 这可以给实践带来什么? 例如,神经接口能够促进或从根本上改变瘫痪者的生活。 某人无法书写,移动或讲话。 但与此同时,他们的大脑却运转良好。 神经接口将允许这些人执行某些动作,借助连接到大脑的电极读取意图。

使用神经接口的另一种选择是由美国科学家发明的,他们开发了一种可以将人类记忆力提高30%的网络假肢。 该设备会产生神经冲动,帮助患者形成新的记忆,记住亲戚的脸。 该开发有望帮助对抗老年性痴呆,阿尔茨海默氏病和其他记忆问题。

除了健康以外,神经接口还可以用于人的个人发展,工作和娱乐以及与他人互动。 那么,神经技术可以在这些感兴趣的领域提供什么?

自我完善




神经接口和各种应用程序最流行的应用领域可能是人类能力的发展。 为此进行了各种培训,心理能力发展系统,行为改变系统,压力预防系统,多动症,与心理情绪状态合作的系统等。 这种活动甚至有其自己的术语“大脑健身”。

这个想法的本质是什么? 作为大量研究的结果,已经形成了关于特定大脑活动如何与人类意识状态相对应的一些经过验证的想法。 已经出现了确定正念,专注力和冥想,精神放松水平的算法。 加上阅读脑电图和肌电图(EMG)的能力,结果我们现在了解了人类的状况。

当您需要学习如何引起特定的心理情绪状态时,一个人可以在与神经接口相连的设备的帮助下进行自我训练。 有大量的EEG可视化程序和心理情绪状态,我们不会一一列举。 使用生物反馈EEG技术(基于脑电图的生物反馈)来训练人们对必要意识状态的呼唤。

在实践中的外观:父母希望改善孩子的学习成绩,并克服多动症(注意力缺陷多动障碍)。 为此,请使用特殊程序(例如,来自NeuroPlus的程序 ),在其中选择预设以训练必要的状态:正念,专注,放松,冥想和防止过度集中。 选择一个集中训练计划。 他们启动了它。

该程序为孩子提供了锻炼,您需要在其中保持alpha和beta波动计数高于一定水平。 波浪不应降到一定水平以下。 同时,在程序窗口中播放父母选择的视频。 例如,喜欢的动画片。 孩子只是看动画片,监视Alpha和Beta波的水平,什么也不做。 BFB开始发挥作用。 孩子的任务是在整个锻炼过程中保持Alpha和Beta水平。



如果其中一个级别低于要求的指标,则卡通被中断。 在第一节课中,孩子将尝试有意识地返回所需的状态以观看动画片。 但是过了一段时间,大脑会跌落时会学会独立返回此状态(前提是卡通对孩子来说很有趣,并且观看状态对大脑来说“很舒服”)。 结果,孩子发展了唤起所需注意力集中状态的能力,以及将注意力保持在一定水平上的能力。

它看起来很吓人,但不要急于害怕并致电监护当局。 有更简单的基于游戏的解决方案。 例如,来自NeuroSky的Mind The Ant 。 玩家的任务是使蚂蚁在蚁丘中将物体推向他。 但是,要使蚂蚁不停地移动,就需要在相应刻度上的一定标记之上保持一定的集中度。



当您专注于过程时,蚂蚁会推动主题。 一旦浓度降低,蚂蚁就会停止运动,您会浪费时间,从而使结果恶化。 对于每个级别,随着所需专注程度的提高,游戏变得更加困难。 还会出现其他干扰。

定期培训的结果是,无论分散外部还是内部因素,用户都可以保持专注和专注于任务的能力。 一切都像在运动中一样,要去健身中心几次或吃一罐蛋白质是不可能获得运动体的。 脑电生物反馈领域的研究表明,这种训练的结果仅在常规训练20天(每次20分钟)后出现。

娱乐类



神经头戴式耳机也使玩得开心。 但是,所有并行的游戏和娱乐应用程序也是自我开发的工具。 通过神经接口玩游戏时,您使用意识的意识状态来控制角色。 从而学会控制它们。

多人游戏《随心所欲扔卡车》一次发出了很多声响。 角色控制是根据标准的第一人称射击游戏进行的,但是,您只有在脑力劳动下才能与其他玩家战斗。 为此,玩家的注意力和冥想参数会显示在游戏的监视器上。

要将盒子,卡车或任何其他物体从游戏环境中扔给对手,您必须借助自己的智力将其举到空中,然后将其扔向对手。 您也可以“飞入”,因此,在小规模冲突中,获胜者是使用更有效地专注和冥想的人。 与真正的对手搏斗心灵的力量非常令人兴奋。 在最近的游戏中,可能会提到MyndPlay的Zombie Rush

厂商提供了更轻松的游戏选择。 例如,这里一次有趣地回顾了几种流行的游戏应用程序。 同样值得一提的是MyndPlay Sports Archery Lite游戏。 这很简单:您需要进行三场射箭射击并获得最高分。 对于每一个镜头,您最多可以得到10分。 使用视频序列,游戏将您沉浸在环境中,之后您的角色就可以开始瞄准目标了。 浓度水平的指示器出现在播放器窗口中。 浓度越高,箭头越接近前十名。 在第二镜头中,要进入,需要进入冥想状态。 在第三枪中,再次需要集中注意力。 这就是游戏演示神经接口有趣特征的方式。

除游戏外,还有互动式神经电影。 想象一下:您坐在沙发上,戴上耳机并打开了有关滑冰者的互动电影。 在某个阶段,溜冰者加速并即将跳跃时会出现片刻。 在这一点上,您必须自己成为一名速滑运动员,以专注于跳跃并保持意识集中水平,直到角色完成跳跃为止。 只要有足够的专注力(与现实生活和现实中需要的水平相称),电影中的溜冰者就可以成功地进行跳跃,并且情节将进一步发展到下一个交互式叉子。 如果专心马马虎虎,那么滑冰者将跌倒,这部电影将在不同的故事情节上进行。

同样,已经拍摄了盖伊·里奇(Guy Ritchie)风格的动作片以及其他许多电影。 实际上,电影的情节和结局直接取决于您的努力。 它看起来非常有趣。


情节开发的简单分枝逻辑

在工作中的应用




除了培训和娱乐节目外,开发人员还创建了许多专业设计的应用程序。 例如MindRec程序,该程序是为与执法机构代表合作的医学,体育,普通心理学家和心理学家创建的。

如何使用? 一个男人戴上神经耳机,心理学家启动程序并开始会议。 在会议期间,以下信息将被监视并记录在计算机的内存中,即:浓度水平,注意力水平,冥想水平,原始EEG信号,一次可通过多种可视化方式显示,范围为0至70 Hz。 信号除以构成主信号频谱的频率范围。 细分分为8个范围:Delta,Theta,低Alpha,高Alpha,低Beta,高Beta,低Gamma,高Gamma。 如有必要,对患者心理医生的行为进行音频和视频记录。

可以通过查看会话中实时显示的所有内容来查看记录的材料。 如果心理学家没有立即注意到某件事,那么在第二次学习课程或训练期间,他可以研究大脑波动反应的变化,并将其与视听信息进行比较。 对于该领域的任何专家来说,这都是非常有价值的工具。

另一个选择是神经营销。 神经耳机使您可以进行市场研究,因为它可以显示一个人对某些市场刺激的情感反应。 这是更有效的方法,因为在面试和提问时,人们的回答并非总是诚实。 神经科学将帮助您看到真实,公正和公正的答案。 聚集了一个焦点小组并使用神经耳机进行了测试,您可以获得与现实最一致的结果。

与外部设备的交互


神经耳机的另一个有趣的工作领域是外部设备的远程控制。 例如,赛车游戏允许两个,三个和四个参与者之间的比赛,在儿童中非常受欢迎。 这是此类游戏的著名示例:


想沉迷于其他事物吗? 拜托,这里还有其他一些也很流行的发展。

拼图盒轨道直升机



由思想力量控制的玩具直升机。 标准版本允许您控制直升机的飞行高度,但是有许多附加功能可以使此玩具变成强大的脑部训练器。 这篇评论是关于哈布雷的

禅灯



灯以某种颜色的辉光形式反射您的心理状态。 培养冥想技巧的理想选择。

力量训练师II



最有趣的小事情。 在透明金字塔内创建游戏环境和对象的全息图像。 玩家使用大脑的命令来控制这些对象。

奈科米



Mi-mi-bear猫耳朵已在世界范围内广受欢迎。 该设备完全是自给自足的,不需要连接到计算机或智能手机。 用户戴上耳朵,打开它们的耳朵,并有机会通过移动这些耳朵来展示他们的情绪(心理情感状态)。 顺便说一下,以尾巴形式制成的类似产品即使在日本国内也没有流行。 在这种情况下,如果将耳机插入,您可以自己考虑一下。

神经耳机-娱乐还是有用的工具?




在阅读文章时,似乎神经接口和头戴式耳机主要是为了娱乐他人或使他们与FAC娱乐。 但是,这是完全错误的。 神经耳机与适当的软件配合使用,可以很好地帮助严重受损后的肢体发育,减少严重伤害的负面后果。 因此,科学家正在积极使用神经技术来帮助人们。

例如,2016年,约翰·霍普金斯大学的美国科学家创造了一种神经接口,可帮助控制生物机械假肢的各个手指。 一年后,来自格拉茨大学的奥地利同事开发了一种利用思想力量创作音乐的系统。 它是为有音乐天赋的残疾人而设计的。

加利福尼亚大学的专家在神经接口,神经肌肉刺激和悬架的帮助下教他们使瘫痪在腰部以下的人行走 。 巴西研究人员以及来自美国,瑞士和德国的同事能够使用神经接口,虚拟现实和外骨骼部分恢复患者的脊髓 。 与“锁人”综合症患者互动的发展也在进行中。 该技术将有助于识别此类患者,与他们沟通并恢复对身体的控制。

Facebook已经开始研究一种非侵入性的神经界面,该界面将帮助用户无需键盘即可输入内容。 日产开发了一种脑机界面,可以在驾驶时读取思想,以减少反应时间。 但是埃隆·马斯克(Elon Musk)确实希望将大脑连接到计算机,以避免被人工智能捕获。

迄今为止,俄罗斯公司不能在神经技术领域拥有大量成就。 但是,俄罗斯技术公司(Rostec)最近推出了一种设备的生产前模型,该模型将帮助大脑和外部设备之间交换信息。 该头盔由电子控制机器研究所(INEUM)研发,命名为 I. S.布鲁克。 假定神经接口将允许您控制电子和机电设备:假肢,车辆。

等待神经接口市场的是什么


根据Grand View Research预测,到2022年,全球计算机接口市场将达到17.2亿美元。现在,神经接口的主要应用领域是医学,但是娱乐领域以及军事和工业领域也在积极发展。用于控制战斗机器人的神经头戴设备不再只是身穿制服的高个子面孔的甜美幻想,而是一项完全可解决的任务。

由于神经耳机提供了可用于创建自己的软件的开放环境,因此私有神经程序也在不断发展。例如,SDK市场领先者之一NeuroSky可完全免费提供给开发人员。结果,越来越多的应用程序使用了该平台的功能。

请注意,为大脑广泛引入神经接口和芯片的倡议不仅面临支持,而且还面临批评。一方面,神经接口可以改善创伤性脑损伤,瘫痪,癫痫或精神分裂症的治疗。另一方面,此类技术会加剧社会不平等。

人们担心将电极引入健康的人既没有法律依据也没有道德依据。此外,神经接口可以使人脑成为一个对象,政府,广告商,黑客,爬行动物和其他不太可能享受正常人的性格将渗透到该对象中。通常,神经接口和头戴式耳机会改变一个人的特征,影响他的心理和个体活动,扭曲人们对生理生物的理解。

通常,很明显,神经技术将继续发展。但是,当它们变得真正负担得起并且更加有效时,就无法预测。Cloud4Y

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN458330/


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