Pirmā daļa: Cilvēka koloss
Otrā daļa: smadzenes
Trešā daļa: Lidošana pāri Neironu ligzdai
Ceturtā daļa: neirodatoru saskarnes
Piektā daļa: Neuaralink problēma
Sestā daļa: Burvju vecums 1
Sestā daļa: Burvju vecums 2
Septītā daļa: Lielā saplūšana
Reklāmas video:
1969. gadā zinātnieks, vārdā Eberhards Fecs, savienoja vienu pērtiķa smadzeņu neironu ar ciparnīcu tā sejas priekšā. Bultām bija jākustas, kad neirons izšāva. Kad pērtiķis domāja, ka neirons ir aktivizēts un bultas nobīdījušās, viņa saņēma konfektes ar banānu garšu. Laika gaitā mērkaķis sāka pilnveidoties šajā spēlē, jo viņš vēlējās vairāk garšīgu saldumu. Pērtiķis iemācījās aktivizēt atsevišķu neironu un kļuva par pirmo varoni, kurš saņēma neirodatora saskarni.
Nākamo vairāku gadu desmitu laikā progress bija diezgan lēns, bet 90. gadu vidū situācija sāka mainīties, un kopš tā laika viss ir paātrinājies.
Tā kā mūsu izpratne par smadzenēm un elektrodu aprīkojumu ir diezgan primitīva, mūsu centieni parasti ir vērsti uz tādu vienkāršu saskarņu izveidi, kuras tiks izmantotas smadzeņu apgabalos, kurus mēs vislabāk saprotam, piemēram, motora garozā un redzes garozā.
Tā kā eksperimentēšana ar cilvēkiem ir iespējama tikai cilvēkiem, kuri cenšas izmantot NCI, lai mazinātu savas ciešanas - un tāpēc, ka tirgus pieprasījums ir uz to vērsts - mūsu centieni gandrīz pilnībā ir veltīti zaudēto funkciju atjaunošanai cilvēkiem ar invaliditāti.
Nākotnes lielākās NCI nozares, kas cilvēkiem nodrošinās maģiskas lielvaras un pārveidos pasauli, tagad atrodas embrija stāvoklī - un mums tas ir jāvadās, kā arī mūsu pašu minējumiem, domājot par to, kāda varētu būt pasaule 2040., 2060. vai 2100. gadā.
Ejam cauri viņiem.
Šis ir dators, kuru 1950. gadā izveidoja Alans Tūrings. To sauc par Pilot ACE. Tā laika šedevrs.
Tagad apskatiet šo:
Lasot tālāk minētos piemērus, es vēlos, lai jūs saglabātu šo līdzību acu priekšā -
Pilot ACE ir vienāds ar iPhone 7
nekā
katrs zemāk redzamais piemērs ir domāts _
- un mēģiniet iedomāties, kādai jābūt domuzīmei. Pie tā mēs atgriezīsimies vēlāk.
Jebkurā gadījumā no visa, ko esmu lasījis un pārrunājis ar cilvēkiem šajā jomā, izstrādē pašlaik ir trīs galvenās neirodatoru saskarņu kategorijas:
Pirmais NCI tips # 1: motora garozas izmantošana kā tālvadības pults
Ja esat aizmirsis, motora garozā ir šis puisis:
Daudzas smadzeņu zonas mums nav saprotamas, bet motoriskā garoza mums ir mazāk saprotama nekā citas. Un vēl svarīgāk, tas ir labi kartēts, tā atsevišķās daļas kontrolē atsevišķas ķermeņa daļas.
Svarīgi ir tas, ka šis ir viens no lielajiem smadzeņu reģioniem, kas ir atbildīgs par mūsu darbu. Kad cilvēks kaut ko dara, motora garoza gandrīz noteikti velk stīgas (vismaz darbības fiziskā puse). Tāpēc cilvēka smadzenēm nav jāiemācās izmantot motora garozu kā tālvadības pulti, jo smadzenes to jau izmanto kā tādu.
Paceliet roku. Tagad noliec. Redzi? Jūsu roka ir kā mazs rotaļu bezpilota lidaparāts, un jūsu smadzenes vienkārši izmanto motora garozu kā tālvadības pulti, lai dronu noņemtu un noņemtu.
NCI, kuras pamatā ir motora garoza, mērķis ir izveidot savienojumu ar to, un pēc tam, kad tālvadības pults iedarbina komandu, dzirdiet šo komandu un nosūtiet to uz kādu ierīci, kas uz to var reaģēt. Piemēram, uz rokas. Nervu saišķis ir starpnieks starp jūsu garozu un roku. NCI ir starpnieks starp jūsu motora garozu un datoru. Tas ir vienkārši.
Viens no šiem saskarņu veidiem ļauj personai - parasti personai, kas ir paralizēta no kakla vai ar amputētu ekstremitāti, - ar prātu pārvietot kursoru uz ekrāna.
Viss sākas ar 100 kontaktu daudzelektrodu matricu, kas tiek implantēta cilvēka motora garozā. Paralizēta cilvēka motora garoza darbojas lieliski - tikai muguras smadzenes, kas kalpoja kā starpnieks starp garozu un ķermeni, pārstāja darboties. Tādējādi ar implantēto elektrodu bloku pētnieki ļāva personai pārvietoties ar roku dažādos virzienos. Pat ja viņš to nevar izdarīt, motora garoza darbojas normāli, it kā viņš to varētu.
Kad kāds pārvieto roku, viņa motora garoza eksplodē ar aktivitāti - bet katru neironu parasti interesē tikai viena veida kustības. Tāpēc viens neirons var izšaut ikreiz, kad cilvēks pārvieto roku pa labi, bet, virzoties citos virzienos, viņam būs garlaicīgi. Tad tikai viens no šī neirona varēja noteikt, kad cilvēks vēlas pārvietot roku pa labi, un kad nē. Bet ar 100 elektrodu elektrodu bloku katrs klausīsies atsevišķu neironu. Tāpēc testu laikā, kad personai tiek lūgts pārvietot roku pa labi, piemēram, 38 no 100 neironiem reģistrē neironu darbību. Kad cilvēks vēlas pārvietot roku pa kreisi, tiek aktivizēti 41 citi. Veicot kustības dažādos virzienos un ar dažādu ātrumu,dators saņem datus no elektrodiem un sintezē tos vispārīgā izpratnē par neironu aktivācijas modeli, kas atbilst nodomiem pārvietoties pa XY asīm.
Tad, parādot šos datus datora ekrānā, cilvēks ar domu spēku var "mēģināt" pārvietot kursoru faktiski kontrolēt kursoru. Un tas darbojas. BrainGate ļāva zēnam spēlēt videospēli tikai ar domu spēku, izmantojot NCI, kas savienoti ar motora garozu.
Un, ja 100 neironi var pateikt, kur viņi vēlas pārvietot kursoru, kāpēc viņi to nevar pateikt, kad vēlas paņemt kafiju un iedzert malku? Tā rīkojās šī paralizētā sieviete:
Vēl vienai paralizētai sievietei izdevās lidot F-35 iznīcinātāja simulatorā, un pērtiķis nesen ar viņa smadzeņu palīdzību brauca ratiņkrēslā.
Un kāpēc aprobežoties tikai ar rokām? NKI brazīliešu pionieris Migels Nikolelis un viņa komanda uzbūvēja veselu skeletu, kas ļāva paralizētai personai veikt atklāšanas sitienu Pasaules kausa izcīņā.
Šie notikumi ietver citu nākotnes revolucionāru tehnoloģiju sēklas, piemēram, smadzeņu un smadzeņu saskarnes.
Nikolelis veica eksperimentu, kurā vienas žurkas motora garoza Brazīlijā, kas sprostā nospieda vienu no divām svirām - no kurām žurka zināja, ka viņai tas patiks, ar interneta starpniecību tika savienota ar citas žurkas motora garozu Amerikas Savienotajās Valstīs. Žurka Amerikas Savienotajās Valstīs atradās līdzīgā būrī, izņemot to, ka atšķirībā no Brazīlijas žurkas viņai nebija informācijas par to, kura no divām svirām viņai patiks, izņemot signālus, ko viņa saņēma no Brazīlijas žurkas. Eksperimenta gaitā, ja amerikāņu žurka pareizi izvēlējās sviru, to pašu, kuru Brazīlijā pavilka žurka, abas žurkas saņēma atlīdzību. Ja viņi izvilka nepareizo, viņi to nesaņēma. Interesanti, ka laika gaitā žurkas kļuva labākas un labākas, strādāja kopā kā viena nervu sistēma - kaut arī tām nebija ne jausmas par viena otras esamību. Amerikas žurkas panākumi bez informācijas bija 50%. Ar signāliem, kas nāk no Brazīlijas žurkas smadzenēm, panākumu līmenis pieauga līdz 64%. Lūk, video.
Daļēji tas darbojās arī cilvēkiem. Divi cilvēki dažādās ēkās strādāja kopā, spēlējot videospēli. Viens redzēja spēli, otrs turēja kontrolieri. Izmantojot vienkāršas EEG austiņas, spēlētājs, kurš redzēja spēli, varēja, nepārvietojot rokas, domāt par rokas kustināšanu, lai “šautu” uz kontroliera - un, tā kā viņu smadzenes sazinājās savā starpā, spēlētājs ar kontrolieri sajuta signālu pirkstā un nospieda pogu.
Pirmais NCI tips Nr. 2: mākslīgās ausis un acis
Ir vairāki iemesli, kāpēc neredzīgo redze un nedzirdīgie ir vieni no vispieejamākajiem neirodatoru interfeisu veidiem.
Pirmkārt, tāpat kā motora garoza, maņu garoza ir smadzeņu daļas, kuras mēs saprotam diezgan labi, daļēji tāpēc, ka tām ir tendence labi kartēt.
Otrkārt, starp daudzām pirmajām pieejām mums nebija jārisina smadzenes - mēs varējām mijiedarboties ar vietām, kur ausis un acis savienojas ar smadzenēm, jo tieši tur traucējumi bija visizplatītākie.
Un, lai gan smadzeņu motora garozas darbība galvenokārt bija saistīta ar neironu lasīšanu, lai iegūtu informāciju no smadzenēm, mākslīgās maņas darbojas citādi - stimulējot neironus sūtīt informāciju uz iekšu.
Pēdējo gadu desmitu laikā mēs esam pieredzējuši neticamu kohleāro implantu attīstību.
Kohleārais implants ir mazs dators, kura vienā galā ir mikrofons (kas atrodas uz auss), bet otrā - vads, kas savienojas ar elektrodu bloku, kas apšuvis gliemežnīcu.
Skaņa iekļūst mikrofonā (mazais āķis auss augšdaļā) un nonāk brūnā krāsā, kas skaņu apstrādā, lai filtrētu mazāk noderīgas frekvences. Pēc tam brūnā krāsa caur ādu caur elektrisko indukciju pārraida informāciju uz citu datora komponentu, kas pārveido informāciju elektriskos impulsos un nosūta to gliemežnīcai. Elektrodi filtrē impulsus biežumā kā gliemežnīca un stimulē dzirdes nervu kā matiņi gliemežnīcā. Tā tas izskatās no ārpuses:
Citiem vārdiem sakot, mākslīgā auss veic to pašu funkciju, kā pārveidot skaņu impulsos un pārnest uz dzirdes nervu kā parastā auss.
Bet tas nav ideāli. Kāpēc? Jo, lai skaņu uz smadzenēm nosūtītu ar tādu pašu kvalitāti kā parastā auss, jums ir nepieciešami 3500 elektrodi. Lielākajā daļā kohleāro implantu ir tikai 16. Rupji.
Bet mēs esam izmēģinājuma ACE laikmetā - protams, rupji.
Neskatoties uz to, mūsdienu kohleārais implants ļauj cilvēkiem dzirdēt runu un runāt, kas jau ir labi.
Daudzi nedzirdīgo bērnu vecāki saņem kohleārus implantus, kad viņiem ir viens gads.
Akluma pasaulē līdzīga revolūcija notiek tīklenes implanta formā.
Aklums bieži ir tīklenes slimības rezultāts. Šajā gadījumā implants var veikt līdzīgu redzes funkciju kā kohleārais implants dzirdei (lai gan ne tik tieši). Tas dara to pašu, ko parastā acs, elektrisko impulsu veidā nododot informāciju nerviem, tāpat kā acis.
Sarežģītāka saskarne nekā kohleārais implants, pirmo tīklenes implantu FDA apstiprināja 2011. gadā - Argus II implantu, ko izgatavoja Second Sight. Tīklenes implants izskatās šādi:
Un tas darbojas šādi:
Tīklenes implantā ir 60 sensori. Tīklenē ir apmēram miljons neironu. Rupji. Bet redzēt neskaidras malas, formas, gaismas un tumsas spēli ir daudz labāk nekā neko neredzēt vispār. Īpaši interesanti ir tas, ka laba redzes sasniegšanai vispār nav vajadzīgs miljons sensoru - modelēšana liecina, ka sejas atpazīšanai un lasīšanai pietiks ar 600–1000 elektrodiem.
Pirmais NCI tips Nr. 3: dziļa smadzeņu stimulācija
Kopš astoņdesmito gadu beigām dziļa smadzeņu stimulēšana ir kļuvusi par vēl vienu neapstrādātu instrumentu, kas daudziem cilvēkiem joprojām mainās dzīvē.
Tā ir arī NCI kategorija, kas nav saistīta ar ārpasauli - tā ir neirodatoru saskarņu izmantošana, lai dziedinātu vai uzlabotu sevi, kaut ko mainot iekšpusē.
Šeit notiek viens vai divi elektrodu vadi, parasti ar četrām atsevišķām elektrodu vietām, kas nonāk smadzenēs un bieži nonāk kaut kur limbiskajā sistēmā. Pēc tam neliels elektrokardiostimulators tiek implantēts krūtis augšdaļā un savienots ar elektrodiem. Kā šis:
Pēc tam elektrodi pēc vajadzības var piegādāt nelielu lādiņu, kas ir noderīgs daudzām svarīgām lietām. Piemēram:
- trīce samazinās cilvēkiem ar Parkinsona slimību
- uzbrukumu smaguma samazināšana
- obsesīvi kompulsīvo traucējumu mazināšana
Veicot eksperimentus (tas ir, līdz šim bez FDA apstiprinājuma), zinātnieki ir spējuši mazināt noteiktus hronisku sāpju veidus, piemēram, migrēnas vai fantomas sāpes ekstremitātēs, izārstēt trauksmi vai depresiju PTSS vai kopā ar muskuļu stimulāciju atjaunot noteiktas traucētas smadzeņu ķēdes, kas pēc tam ir sadalījušās. insults vai neiroloģiska slimība.
* * *
Tāds ir NCI joprojām nepietiekami attīstītā apgabala stāvoklis. Un šajā brīdī tajā ienāk Elons Musks. Viņam un Neuralink mūsdienu NCI nozare ir punkts A. Kamēr mēs šajos rakstos esam pētījuši pagātni, lai nonāktu pie šī brīža. Tagad ir pienācis laiks ieskatīties nākotnē - uzzināt, kas ir punkts B un kā mēs varam pie tā nokļūt.
ILYA KHEL
Pirmā daļa: Cilvēka koloss
Otrā daļa: smadzenes
Trešā daļa: Lidošana pāri Neironu ligzdai
Ceturtā daļa: neirodatoru saskarnes
Piektā daļa: Neuaralink problēma
Sestā daļa: Burvju vecums 1
Sestā daļa: Burvju vecums 2
Septītā daļa: Lielā saplūšana