Postopoma v naša življenja vstopa veliko novih stvari. Razvoj tehnologije ne miruje in jutri bo morda mogoče tisto, o čemer si včeraj nismo upali sanjati. Nevroračunalniški vmesnik (NCI) ustvarja resnično povezavo med človeškimi možgani in tehnologijo, njihovo delno interakcijo.
Kaj je NCI?
NCI je sistem za izmenjavo informacij med človeškimi možgani in elektronsko napravo. Izmenjava je lahko dvosmerna, ko električni impulzi prihajajo iz naprave v možgane in obratno, ali enosmerna, ko informacije prejme samo en predmet. Preprosteje povedano, NCI je tisto, kar imenujemo »upravljanje moči misli«. Zelo pomembno odkritje, ki se že pogosto uporablja na številnih področjih življenja.
Kako deluje NCI?
Nevroni možganov prenašajo informacije drug drugemu z uporabo električnih impulzov. To je zelo zapleteno in zapleteno omrežje, ki ga znanstveniki še ne morejo v celoti analizirati. Toda s pomočjo NCI je postalo mogoče prebrati del informacij možganskih impulzov in jih prenesti na elektronske naprave. Ti pa se lahko preoblikujejoimpulzi v akcijo.
Zgodovina študija NCI
Omeniti velja, da so dela ruskega znanstvenika IP Pavlova o pogojenih refleksih postala osnova za razvoj NC vmesnika. Pomembno vlogo pri preučevanju NCI je imelo tudi njegovo lastno delo o regulacijski vlogi možganske skorje. Raziskave IP Pavlova so potekale v začetku dvajsetega stoletja na Inštitutu za eksperimentalno medicino v Sankt Peterburgu. Kasneje sta Pavlovove ideje v smeri NC vmesnika razvila sovjetski fiziolog P. K. Anohin ter sovjetski in ruski nevrofiziolog N. P. Bekhtereva. Globalne raziskave NCI so se začele šele v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja v Združenih državah. Poskusi so bili izvedeni na opicah, podganah in drugih živalih. Med raziskavami so znanstveniki, ki so delali z eksperimentalnimi opicami, ugotovili, da so določena področja možganov odgovorna za gibanje njihovih okončin. Od tega odkritja je bila nadaljnja usoda NCI zapečatena.
Elektroencefalografija (EEG)
Elektroencefalografija je metoda branja elektronskih impulzov možganov z neinvazivnim pritrjevanjem elektrod na glavo osebe. Neinvazivna metoda je metoda, pri kateri se elektrode pritrdijo na glavo osebe ali živali, brez neposrednega vstavljanja v možgansko skorjo. Metoda EEG se je pojavila razmeroma dolgo nazaj in je veliko prispevala k razvoju vmesnika možgani in računalnik. Metoda EEG se uporablja še danes, ker je poceni in učinkovita.
Fape NCI
Informacije, ki prihajajo iz človeških možganov, so obdelaneelektronska naprava v štirih korakih:
- Prejmi signal.
- Predobdelava.
- Razlaga in razvrstitev podatkov.
- Izhod podatkov.
prva stopnja
V prvi fazi se elektrode vstavijo neposredno v možgansko skorjo (invazivna metoda) ali pritrdijo na površino glave (neinvazivna metoda). Začne se proces branja informacij iz možganskih celic. Elektrode zbirajo podatke iz posameznih sistemov nevronov, odgovornih za različna dejanja.
Predobdelava
Na drugi stopnji vmesnika možgani-računalnik so prejeti signali predhodno obdelani. Naprava ekstrahira značilnosti signala, da poenostavi kompleksno sestavo podatkov, odstrani nepotrebne informacije in šum, ki moti jasne možganske signale.
tretja stopnja
Na tretji stopnji vmesnika NDT se informacije interpretirajo iz električnih impulzov v digitalno kodo. Označuje dejanje, signal, ki so mu ga dali možgani. Dobljene kode so nato razvrščene.
Izhod podatkov
Izhod informacij se pojavi na četrti stopnji. Digitalizirani podatki se oddajajo v napravo, ki je povezana z možgani, ki izvrši miselno dani ukaz.
Nevroprotetika
Eno od glavnih področij implementacije možganskega vmesnika je medicina. Nevronske proteze so zasnovane tako, da obnovijo povezavo med človeškimi možgani in delovanjem njegovih organov, nadomestijo organe, poškodovane zaradi bolezni ali poškodbe, s kasnejšo obnovo funkcij zdravega telesa. NCI je lahko še posebej dober za ljudi s paralizo ali izgubo okončin. Pri uporabi nevronskih protez se uporablja princip delovanja vmesnika možgani-računalnik. Poenostavljeno povedano, človek je opremljen s protetičnimi rokami ali nogami, iz katerih elektronski vsadki vodijo v predel možganov, ki je odgovoren za gibanje tega uda. Nevroprotetika je prestala številne teste, a težava njene množične uporabe je v tem, da NCI ne more v celoti prebrati možganskih signalov, nadzor protez v vsakdanjem življenju izven laboratorija pa je otežen. Pred nekaj leti je Rusija želela vzpostaviti proizvodnjo nevroprotez, vendar to doslej še ni bilo izvedeno.
Slušne proteze
Če se protetični udi še niso pojavili na množičnem trgu, potem se polžev implantat (proteza, ki pomaga obnoviti sluh) že dolgo uporablja. Za sprejem mora bolnik imeti izrazito stopnjo senzorinevralne izgube sluha (to je takšno izgubo sluha, pri kateri je oslabljena sposobnost slušnega aparata za sprejemanje in analiziranje zvokov). Obnovitev sluha s polževim vsadkom se uporablja, kadar običajni slušni aparat ne daje pričakovanih rezultatov. Implantat se vsadi v ušesni aparat in sosednji del glave kot posledica kirurškega posega. Kot vsak drug vmesnik možgani-stroj se mora polžev vsadek popolnoma prilegati uporabniku. Da se nauči, kako ga uporabljati in začeti dojemati implantat kot novo uho, mora bolnik opraviti dolgo rehabilitacijo.
Prihodnost NCI
V zadnjem času lahko povsod slišite in berete o umetni inteligenci. To pomeni, da se uresničujejo sanje mnogih ljudi – kmalu bodo naši možgani vstopili v simbiozo s tehnologijo. Nedvomno bo to novo obdobje v razvoju človeštva. Nova raven znanja in priložnosti. Zahvaljujoč vmesniku možgani in računalniku se bo na številnih področjih znanosti pojavilo veliko število novih in pomembnih odkritij. Poleg tega, da se uporablja v medicinske namene, lahko NCI uporabnika že poveže z napravami za virtualno resničnost. Kot so navidezna računalniška miška, tipkovnica, liki v igrah navidezne resničnosti itd.
Upravljanje brez rok
Glavna naloga nevroračunalniškega vmesnika je najti možnost nadzora opreme brez pomoči mišic. Odkritja na tem področju bodo ljudem s paralizo dala več možnosti pri gibanju, vožnji in pripomočkih. NCI že zdaj brezhibno združuje človeške možgane in računalniško umetno inteligenco. To je postalo mogoče zahvaljujoč poglobljeni študiji načel človeških možganov. Na njihovi podlagi se sestavljajo programi, na katerih delujeta NCI in umetna inteligenca.
NTI v robotiki
Ker so znanstveniki ugotovili, da so določena področja možganov odgovorna za gibanje mišic, so takoj pomislili, da človeški možgani ne morejo nadzorovati samo svojega telesa, ampak nadzorujejo tudi humanoidni stroj. Zdaj se ustvarja veliko različnih robotskih strojev. Vključno s humanoidi. Robotiki si prizadevajo v svojih humanoidnih delihposnemati vedenje resničnih ljudi. Toda doslej se programiranje in umetna inteligenca s to nalogo spopadata nekoliko slabše kot NCI. Z uporabo NC vmesnika lahko krmilite robotske okončine na daljavo. Na primer na mestih, kjer je človekov dostop nemogoč. Ali pri delovnih mestih, ki zahtevajo natančnost nakita.
NCI za paralizo
Nedvomno je v medicini najbolj zahtevan vmesnik možgani-računalnik. Obvladovanje protetičnih rok, nog, upravljanje invalidskega vozička z umom, upravljanje informacij v pametnih telefonih, računalnikih brez rok itd. Če bodo te inovacije postale vseprisotne, se bo izboljšal življenjski standard ljudi, ki so trenutno omejeni pri gibanju. Možgani bodo nemudoma pošiljali ukaze napravam, mimo telesa, kar bo invalidu pomagalo, da se bolje prilagodi okolju. Toda pri poskusu nevroprotetike se specialisti soočajo z nekaterimi težavami, ki jih še danes ne najdejo.
Prednosti in slabosti vmesnika možgani-računalniški
Kljub dejstvu, da ima uporaba NC vmesnika številne prednosti, obstajajo tudi slabosti pri njegovi uporabi. Prednost pri razvoju NCI v medicini je dejstvo, da se človeški možgani (predvsem njegova skorja) zelo dobro prilagajajo spremembam, zaradi česar so možnosti vmesnika NCI skoraj neomejene. Vprašanje je šele v ozadju razvoja in odkrivanja novih tehnologij. Ampak tukaj je nekaj težav.
Nezdružljivost telesnih tkiv z napravami
Najprej, če vstopitevsadkov na invaziven način (znotraj tkiv), je zelo težko doseči njihovo popolno združljivost s pacientovimi tkivi. Ti materiali in vlakna, ki jih je treba v celoti vsaditi v organsko tkivo, se samo ustvarjajo.
Nepopolna tehnika v primerjavi z možgani
Drugič, elektrode so še vedno veliko enostavnejše od možganskih nevronov. Niso še sposobni prenašati in sprejemati vseh informacij, ki jih živčne celice možganov z lahkoto obvladajo. Zato je gibanje okončin zdravega človeka veliko hitrejše in natančnejše od gibanja nevroprotez, zdravo uho pa zaznava zvoke bolj jasno in pravilneje kot uho s polževim vsadkom. Če naši možgani vedo, katere informacije je treba filtrirati in kaj upoštevati kot glavne, potem to v napravah z umetno inteligenco izvajajo algoritmi, ki jih piše človek. Dokler ne bodo uspeli ponoviti zapletenih algoritmov človeških možganov.
Preveč spremenljivk za nadzor
Nekateri znanstveni inštituti načrtujejo v bližnji prihodnosti, da ne bodo ustvarili ločene nevroproteze noge ali roke, temveč celoten eksoskelet za ljudi s cerebralno paralizo. Pri tej obliki proteze mora eksoskelet prejemati informacije ne le iz možganov, ampak tudi iz hrbtenjače. S takšno napravo, ki je povezana z vsemi pomembnimi živčnimi končiči telesa, lahko človeka imenujemo pravi kiborg. Nošenje eksoskeleta bo popolnoma paralizirani osebi omogočilo, da si povrne sposobnost gibanja. Toda težava je v tem, da izvajanje gibanja ni vse, kar se zahteva od NCI. Eksoskeletupoštevati mora tudi ravnotežje, koordinacijo gibov, orientacijo v prostoru. Medtem ko je naloga hkratnega izvajanja vseh teh ukazov težka.
Strah ljudi pred novim
Neinvazivna metoda vgradnje vsadkov je učinkovita v laboratorijskih pogojih, vendar v običajnem življenju ta metoda verjetno ne bo izpolnila pričakovanj. Stik s takšno povezavo je šibek, uporablja se predvsem za branje signalov. Zato v medicini in v nevroprostetiki praviloma uporabljajo kirurško metodo vnosa elektrod v telo. Toda malo ljudi se bo strinjalo z združevanjem svojega telesa in neznane tehnike. Ko so slišali za terminatorje in kiborge iz hollywoodskih filmov, se ljudje bojijo napredka in novosti, še posebej, če se neposredno nanašajo na osebo.
