Gradvist kommer der mange nye ting ind i vores liv. Teknologiens udvikling står ikke stille, og i morgen kan det lade sig gøre, hvad vi i går ikke turde drømme om. Neurocomputergrænsefladen (NCI) gør forbindelsen mellem den menneskelige hjerne og teknologi, deres delvise interaktion, virkelighed.
Hvad er NCI?
NCI er et system til udveksling af information mellem den menneskelige hjerne og en elektronisk enhed. Udvekslingen kan være tovejs, når elektriske impulser kommer fra enheden til hjernen og omvendt, eller envejs, når kun ét objekt modtager information. I enklere vendinger er NCI det, der kaldes "forv altning af tankens kraft." En meget vigtig opdagelse, som allerede er meget brugt på mange områder af livet.
Hvordan fungerer NCI?
Hjernens neuroner transmitterer information til hinanden ved hjælp af elektriske impulser. Dette er et meget komplekst og indviklet netværk, som videnskabsmænd endnu ikke kan analysere fuldt ud. Men ved hjælp af NCI blev det muligt at læse en del af informationen om hjerneimpulser og overføre dem til elektroniske enheder. De kan til gengæld forvandle sigimpulser til handling.
NCI-studiehistorie
Det er bemærkelsesværdigt, at den russiske videnskabsmand IP Pavlovs værker på betingede reflekser blev grundlaget for udviklingen af NC-grænsefladen. Også en vigtig rolle i studiet af NCI blev spillet af hans eget arbejde med den regulerende rolle af hjernebarken. IP Pavlovs forskning fandt sted i begyndelsen af det tyvende århundrede på Institut for Eksperimentel Medicin i St. Petersborg. Senere blev Pavlovs ideer i retning af NC-grænsefladen udviklet af den sovjetiske fysiolog P. K. Anokhin og den sovjetiske og russiske neurofysiolog N. P. Bekhtereva. Global NCI-forskning begyndte først i 1970'erne i USA. Forsøg blev udført på aber, rotter og andre dyr. I løbet af forskningen fandt forskere, der arbejder med eksperimentelle aber, ud af, at visse områder af hjernen er ansvarlige for bevægelserne af deres lemmer. Siden denne opdagelse er den efterfølgende skæbne for NCI blevet beseglet.
Elektroencefalografi (EEG)
Elektroencefalografi er en metode til at aflæse de elektroniske impulser i hjernen ved ikke-invasivt at fastgøre elektroder til en persons hoved. En ikke-invasiv metode er en metode, hvor elektroder fastgøres til hovedet på en person eller et dyr, uden direkte indsættelse i hjernebarken. EEG-metoden dukkede op for relativt længe siden og ydede et stort bidrag til udviklingen af hjerne-computer-grænsefladen. EEG-metoden bruges stadig i dag, fordi den er billig og effektiv.
Stages of NCI
Information, der kommer fra den menneskelige hjerne, behandleselektronisk enhed i fire trin:
- Modtag signal.
- Forbehandling.
- Fortolkning og klassificering af data.
- Dataoutput.
Første etape
I det første trin indsættes elektroder enten direkte i hjernebarken (invasiv metode) eller fastgøres til overfladen af hovedet (ikke-invasiv metode). Processen med at læse information fra hjerneceller begynder. Elektroderne indsamler data fra individuelle neuronsystemer, der er ansvarlige for forskellige handlinger.
Forbehandling
På det andet trin af hjerne-computer-grænsefladen forbehandles de modtagne signaler. Enheden udtrækker signalkarakteristika for at forenkle den komplekse sammensætning af data, luge ud unødvendig information og støj, der forstyrrer klare hjernesignaler.
Tredje etape
På den tredje fase af NDT-grænsefladen fortolkes information fra elektriske impulser til en digital kode. Det betegner en handling, et signal, som hjernen gav. De resulterende koder klassificeres derefter.
Dataoutput
Informationsoutput finder sted på det fjerde trin. De digitaliserede data udsendes til en enhed forbundet til hjernen, som udfører en ment alt givet kommando.
Neuroprosthetics
Et af hovedområderne for implementering af hjernegrænsefladen er medicin. Neurale proteser er designet til at genoprette forbindelsen mellem den menneskelige hjerne og virkningen af dens organer, for at erstatte organer, der er beskadiget af sygdom eller skade, med den efterfølgende genoprettelse af en sund krops funktioner. NCI kan især være godt for mennesker med lammelser eller tab af lemmer. Ved brug af neurale proteser anvendes princippet om driften af hjerne-computer-grænsefladen. For at sige det meget enkelt er en person udstyret med protese arme eller ben, hvorfra elektroniske implantater fører til det område af hjernen, der er ansvarlig for bevægelsen af dette lem. Neuroproteser har bestået mange tests, men vanskeligheden ved dens masseanvendelse ligger i, at NCI ikke kan læse hjernens signaler fuldt ud, og kontrollen af proteser i hverdagen uden for laboratoriet er vanskelig. For nogle år siden ønskede Rusland at etablere produktion af neuroproteser, men det er indtil videre ikke blevet implementeret.
Høreproteser
Hvis protetiske lemmer endnu ikke er dukket op på massemarkedet, så har cochleaimplantatet (en protese, der hjælper med at genoprette hørelsen) blevet brugt i lang tid. For at modtage det skal patienten have en udt alt grad af sensorineur alt høretab (det vil sige et sådant høretab, hvor høreapparatets evne til at modtage og analysere lyde er svækket). Hørerestaurering med et cochleaimplantat bruges, når et konventionelt høreapparat ikke giver de forventede resultater. Implantatet implanteres i øreapparatet og den tilstødende del af hovedet som følge af en kirurgisk operation. Som enhver anden hjerne-maskine-grænseflade skal et cochleaimplantat passe fuldstændigt til bæreren. For at lære at bruge det og begynde at opfatte implantatet som et nyt øre, skal patienten gennemgå et langt genoptræningsforløb.
Future of NCI
For nylig kan du høre og læse om kunstig intelligens over alt. Det betyder, at mange menneskers drøm går i opfyldelse – snart vil vores hjerne gå i symbiose med teknologi. Uden tvivl vil dette være en ny æra i menneskehedens udvikling. Nyt niveau af viden og muligheder. Takket være hjerne-computer-grænsefladen vil en lang række nye og vigtige opdagelser dukke op inden for mange områder af videnskaben. Ud over at blive brugt til medicinske formål, kan NCI allerede forbinde brugeren med virtual reality-enheder. Såsom virtuel computermus, tastatur, figurer i virtual reality-spil osv.
Ledelse uden hænder
Neurocomputerens hovedopgave er at finde muligheden for at styre udstyr uden hjælp fra muskler. Opdagelser i dette område vil give folk med lammelse flere muligheder i bevægelse, kørsel og gadgets. Allerede nu kombinerer NCI problemfrit den menneskelige hjerne og computerens kunstige intelligens. Dette blev muligt takket være en dyb undersøgelse af principperne i den menneskelige hjerne. Det er på deres grundlag, at der udarbejdes programmer, som NCI og kunstig intelligens arbejder på.
NTI i robotteknologi
Siden forskerne fandt ud af, at visse områder af hjernen er ansvarlige for muskelbevægelser, fik de straks den idé, at den menneskelige hjerne ikke kun kan kontrollere sin egen krop, men også styre en menneskelig maskine. Mange forskellige robotmaskiner bliver skabt nu. Inklusiv humanoider. Robotikere stræber i deres humanoide værkerefterligne virkelige menneskers adfærd. Men indtil videre klarer programmering og kunstig intelligens denne opgave lidt dårligere end NCI. Ved hjælp af NC-grænsefladen kan du styre robotlemmer på afstand. For eksempel på steder, hvor menneskelig adgang er umulig. Eller i job, der kræver smykkepræcision.
NCI for lammelse
Utvivlsomt, det mest efterspurgte er hjerne-computer-grænsefladen i medicin. Styring af proteser, arme, ben, styring af en kørestol med dit sind, håndtering af information i smartphones, computere uden hænder osv. Hvis disse innovationer bliver allestedsnærværende, vil levestandarden for mennesker, der i øjeblikket er begrænset i deres evne til at bevæge sig, forbedres. Hjernen vil straks sende kommandoer til enheder, omgå kroppen, hvilket vil hjælpe en person med et handicap til bedre at tilpasse sig miljøet. Men når de prøver neuroproteser, står specialister over for nogle problemer, som de ikke kan finde løsninger på i dag.
Fordele og ulemper ved hjerne-computer-grænsefladen
På trods af at der er mange fordele ved at bruge NC-grænsefladen, er der også ulemper ved dens brug. En fordel ved udviklingen af NCI inden for medicin er det faktum, at den menneskelige hjerne (især dens cortex) tilpasser sig meget godt til forandringer, på grund af hvilke mulighederne for NCI-grænsefladen er næsten ubegrænsede. Spørgsmålet ligger kun bag udviklingen og opdagelsen af nye teknologier. Men der er nogle problemer her.
Inkompatibilitet af kropsvæv med enheder
Først, hvis du indtasterimplantater på en invasiv måde (inde i vævene), er det meget vanskeligt at opnå deres fulde kompatibilitet med patientens væv. De materialer og fibre, der skal implanteres fuldt ud i organisk væv, bliver kun skabt.
Ufuldkommen teknik sammenlignet med hjernen
For det andet er elektroder stadig meget enklere end hjerneneuroner. De er endnu ikke i stand til at transmittere og modtage al den information, som hjernens nerveceller kan håndtere med lethed. Derfor er bevægelsen af lemmerne hos en rask person meget hurtigere og mere præcis end bevægelsen af neuroproteser, og et sundt øre opfatter lyde mere tydeligt og mere korrekt end et øre med et cochleært implantat. Hvis vores hjerne ved, hvilken information der skal filtreres fra, og hvad den skal betragtes som den vigtigste, så sker det i enheder med kunstig intelligens ved hjælp af menneskeskrevne algoritmer. Indtil de kan replikere de komplekse algoritmer i den menneskelige hjerne.
For mange variabler til at kontrollere
Nogle videnskabelige institutter planlægger i den nærmeste fremtid ikke at skabe en separat neuroprotese af et ben eller en arm, men et helt eksoskelet til mennesker med cerebral parese. Med denne form for protese skal eksoskelettet modtage information ikke kun fra hjernen, men også fra rygmarven. Med en sådan enhed, forbundet med alle de vigtige nerveender i kroppen, kan en person kaldes en rigtig cyborg. At bære et eksoskelet vil give en fuldstændig lammet person mulighed for at genvinde evnen til at bevæge sig. Men problemet er, at implementeringen af bevægelsen ikke er alt, hvad der kræves af NCI. Eksoskeletskal også tage højde for balance, koordinering af bevægelser, orientering i rummet. Selvom opgaven med at implementere alle disse kommandoer samtidigt er vanskelig.
Folks frygt for det nye
Den ikke-invasive metode til implantatplacering er effektiv under laboratorieforhold, men i det almindelige liv er det usandsynligt, at denne metode opfylder de forventninger, der stilles til den. Kontakten med en sådan forbindelse er svag, den bruges hovedsageligt til at læse signaler. Derfor bruger de i medicin og i neuroprotetik som regel den kirurgiske metode til at indføre elektroder i kroppen. Men få mennesker vil gå med til at kombinere deres krop og ukendte teknik. Efter at have hørt om terminatorerne og cyborgs fra Hollywood-film, er folk bange for fremskridt og innovationer, især når de vedrører en person direkte.
