Портал №1 в России по проблемам людей с инвалидностью
Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям

Архив:

Компьютерно-мозговой интерфейс: реальность или фантастика?

Представьте себе, что существует возможность для включения телевизора и переключения каналов без использования пульта дистанционного управления. Или еще лучше - навигации в Интернете и отправки электронных сообщений с использованием только силы своих мыслей. Хотя, возможно, звучит все это как нечто из научно-фантастических фильмов, эти идеи становятся реальностью. Компьютерно-мозговой интерфейс является одним из последних технологических достижений, что размывает границы между научной фантастикой и научной реальностью.

Что такое компьютерно-мозговой интерфейс?

Компьютерно-мозговой интерфейс (BCI - brain-computer interface) охватывает широкий диапазон технологических идей, которые позволят нашему мозгу непосредственно общаться и управлять внешними устройствами с помощью компьютера. Уже довольно давно известно, что наш мозг подает сигналы посредством электрических импульсов (будь то сигналы, которые контролируют движение конечностей или сигналы, которые кодируют оттенки цвета). Эти электрические импульсы регистрируются электродами, расположенными либо на коже головы, либо непосредственно в ткани мозга и преобразуются в двоичные сигналы, которые могут быть распознаны компьютерными программами. Эти компьютерные программы используют декодированный сигнал для управления инвалидной коляской, курсором мыши на экране компьютера или даже рукой робота, которая может воздействовать на различные объекты. Кроме того, компьютерно-мозговой интерфейс может работать в противоположном направлении. Сигналы, генерируемые с помощью компьютера, могут быть преобразованы в электрические импульсы и посланы к мозгу. Мозг интерпретирует эти импульсы как запах, цвет, движение и даже визуальные образы. В любом случае, компьютерно-мозговой интерфейс является первой технологией непосредственного использования электрических сигналов, генерируемых тканями мозга для управления внешними устройствами и наоборот.

Важность устройств с использованием компьютерно-мозгового интерфейса

На первый взгляд, тратить большие суммы денег за устройство, которое можно рассматривать как интерактивная игру, может показаться излишним. Однако, эта технология может позволить инвалидам не только общаться с окружающими, но и одновременно дать шанс на восстановление своей независимости и мобильности. Такие заболевания, как боковой амиотрофический склероз (БАС или чаще болезнь Лу Герига), мышечная дистрофия и травмы спинного мозга нередко оставляют людей без возможности двигаться, хотя их когнитивная функция не страдает. Лица с БАС, мышечной дистрофией и травмами спинного мозга по-прежнему способны создавать импульсы коре головного мозга, хотя эти сигналы и не передаются на мышцы. Ученые занимаются возможностью захвата сигналов, созданных в коре головного мозга и их использованием для управления внешними устройствами.

Компьютерно-мозговой интерфейс - где мы сейчас?

Хотя концепция компьютерно-мозгового интерфейса существует уже почти 40 лет, ученые добились значительного прогресса в создании ВCI-технологий на протяжении последних 10 лет. BCI-технологии в последнее время испытывались на обезьянах. Животные проходили первоначальную подготовку с помощью джойстика для управления роботом-манипулятором. Джойстик, в процессе обучения в конечном итоге был изъят и манипулятор управлялся с помощью сигналов двигательной активности от коры головного мозга, записанных с помощью имплантированных электродов. Сигналы от коры были расшифрованы в режиме реального времени и контролировали движение манипулятора. Обезьяна в конце концов смогла управлять роботизированной рукой, используя только свое мышление.

Хотя эти исследования впечатляют, они не находятся в центре внимания большинства исследований BCI-технологий. Следующим наиболее важным шагом является создание устройства, которое позволит улучшить функциональные возможности людей с инвалидностью. Исследователи из Университета Брауна в настоящее время проводят клинические испытания на людях с конечной целью восстановления «связи, мобильности и независимости людей с серьезными параличами». BCI-устройства, которые получают сигналы с помощью электроэнцефалограммы или имплантированных с использованием инвазивныхе методов датчиков, используются в настоящее время для управления инвалидами инвалидными колясками, работы на компьютере и даже отправки текстовых сообщений.

Хотя средства массовой информации уже успели растиражировать сообщения об использовании BCI-устройств, существует множество ограничений на применение современных BCI-технологий. Для того, чтобы BCI-устройства стали реальностью для значительной части лиц с инвалидностью, конкретные устройства должны значительно модернизироваться. В настоящее время данная технология позволяет различать лишь несколько слов в минуту для их ввода в BCI-устройства. Скорость и точность расшифровки и анализа сигналов должна быть значительно повышена, чтобы стало возможным общение в реальном времени. В настоящее время эта технология также ограничивается контролем BCI-устройств для управления автоматическими конечностями и малым объемом движений движения в ограниченном пространстве. Для работы в практических реальных приложениях, методологию и сроки получения сигнала необходимо будет значительно улучшить, что пока выходит за рамки нынешних возможностей. На сегодняшний день большая часть BCI-устройств работают в научных исследованиях, и лишь несколько практических устройств используется за пределами лаборатории. Целью многих ученых, работающих в направлении совершенствования данной технологии, является создание удобного устройства, которое могут эксплуатировать люди с ограниченными возможностями в доме без присмотра посторонних лиц. В настоящее время существует очень немного доступных типов подобных устройств.

Будущее BCI

Будущее BCI-технологий безгранично. Эта технология предлагает будущим поколениям с инвалидностью огромное количество возможностей для общения и взаимодействия с окружающей их средой таким образом, что в течение многих тысячелетий рассматривалось как невозможное. В дополнение к восстановлению подвижности инвалидов, технология также предоставляет потенциальный способ преодоления слепоты, глухоты и другие сенсорных дефектов. В мире, который все больше информатизируется, обмен информацией стал почти полностью цифровым. Такая обстановка способствует развитию BCI-технологий и продолжает расширять возможности применения компьютерно-мозгового интерфейса.

Джозеф Зени

Источник: brainblogger.com

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ