Содержание
«Активные» нейроинтерфейсы для здоровых людей: ближайшие перспективы
Интерфейсы мозг-компьютер, или нейроинтерфейсы, чаще всего создаются для помощи парализованным людям. Обычные средства взаимодействия с компьютерами и мобильными устройствами – клавиатура, мышь или тачскрин – бесполезны, если человек неподвижен. Используя нейроинтерфейс – устройство, определенным образом анализирующее электрические или другие сигналы мозгового происхождения – парализованный человек может подать компьютеру команду напрямую из своего мозга. Например, нейроинтерфейс можно научить откликаться на мысленное представление движения рукой или на фокусировку внимания на мигании буквы в составе экранной клавиатуры. Так можно печатать буквы и слова, выбирать нужные пункты в меню и выполнять другие несложные действия.
Однако нейроинтерфейсы работают намного медленнее, чем мыши и тачскрины, особенно если ставится задача не делать частые ошибки в распознавании команды: в этом случае срабатывания нужно ждать по меньшей мере несколько секунд.
Скорость удается существенно повысить только при использовании инвазивных интерфейсов, датчики которых устанавливаются непосредственно в мозг. Такие технологии в настоящее время являются довольно рискованными, и их еще много лет или даже десятилетий будет возможно использовать только при наличии серьезных медицинских показаний.
Поэтому уже долгое время среди специалистов преобладает точка зрения, согласно которой для здоровых людей, имеющих возможность использовать обычные средства взаимодействия с компьютером, управление компьютером через нейроинтерфейс не представляет интереса. Для них предлагается разрабатывать лишь так называемые «пассивные» интерфейсы мозг-компьютер, которые подстраивают работу компьютерных программ под текущие потребности пользователя, не требуя его внимания. С помощью такого интерфейса, например, можно выбирать темп выдачи информации на экран с учетом текущих возможностей пользователя воспринимать эту информацию, или оптимизировать поиск информации в интернете, сравнивая эмоциональные реакции пользователя на разные результаты поиска.
При этом все происходит автоматически – от пользователя не требуются никакие осознанные действия. Пассивный нейроинтерфейс не конкурирует с мышью и тачскрином, а создает дополнительный канал взаимодействия пользователя с компьютером. Поскольку он работает в фоновом режиме, не отвлекая внимание пользователя, с его низкой скоростью работы можно мириться.
В своей статье ведущий научный сотрудник МЭГ-центра Московского государственного психолого-педагогического университета (МГППУ) Сергей Шишкин обращает внимание на то, что, несмотря на скептическое отношение многих исследователей к использованию здоровыми пользователями «активных» нейроинтерфейсов – выполняющих намеренно, сознательно отданные пользователем команды – попытки приспособления этой технологии для задач здоровых пользователей регулярно продолжаются, хотя и редко доходят до коммерческого применения. При этом в мире независимо друг от друга развиваются несколько направлений экспериментального немедицинского использования активных нейроинтерфейсов: в компьютерных играх, в искусстве и даже во взаимодействии с … автомобилями.
В последнем случае, разумеется, нейроинтерфейсы предлагается использовать не для вождения, а для простых операций – выбор места назначения, переключение света в салоне, выбор радиостанции. Именно такого рода нейроинтерфейс был представлен в 2021 году компанией “Мерседес-Бенц” в их новом концепт-каре с системой автономного вождения VISION AVTR.
Почему же, несмотря на то, что неинвазивные активные нейроинтерфейсы значительно проигрывают обычным средствам взаимодействия с компьютером по скорости работы, некоторые исследователи и разработчики продолжают искать возможности их применения для решения задач здоровых пользователей? По мнению Сергея Шишкина, за этим стоит не только стремление создать необычный, “футуристичный” продукт, но и более рациональные основания. Дело в том, что пользователю современных технических устройств не всегда требуется отдавать им команды как можно быстрее: иногда более важным является сам опыт взаимодействия с устройством. А опыт взаимодействия с использованием нейроинтерфейса оказывается совсем другим, нежели при использовании обычных электронно-механических устройств управления.
«Люди, по-видимому, во все времена обращали внимание на то, что с некоторыми инструментами приятно работать, а некоторые кажутся очень неудобными, – говорит Сергей Шишкин. – И инструменты, которые воспринимаются как удобные, всегда ценили и ценят сейчас. Разумеется, за этим стоят и прагматические соображения: работая с удобным инструментом, меньше устаешь и реже делаешь ошибки. Но работа с удобным инструментом еще и просто более приятная. А современные люди все больше используют технику и тогда, когда не заняты работой. И тут, как заметил голландский исследователь Антон Найхолт (Anton Nijholt), изучающий применение нейроинтерфейсов в компьютерных играх и в искусстве, особенности опыта взаимодействия человека с техникой становятся для него особенно важными. С точки зрения Найхолта, это и делает нейроинтерфейсы привлекательными для здорового пользователя даже несмотря на то, что они не могут конкурировать с традиционными человеко-машинными интерфейсами по своим точностно-скоростным показателям».
Сергей Шишкин подчеркивает, что именно возрастание внимания современного человека к переживанию его взаимодействия с техникой может объяснить продолжающееся в различных странах эксперименты с нейроинтерфейсными технологиями в сфере и компьютерных игр, и экспериментального искусства, и в управлении автономными автомобилями. Например, в пресс-релизе фирмы «Мерседес-Бенц» применение интерфейса мозг-компьютер в их концепт-каре объяснялось целями «дальнейшего улучшения комфорта» и “раскрытия революционных возможностей интуитивного взаимодействия с автомобилем”.
Отдельная сфера все более активного экспериментирования с нейроинтерфейсами, выделенная в статье исследователя из МГППУ, – виртуальная и дополненная реальность, используемая как в играх, так и для других целей. Эти технологии сами по себе создают необычный опыт как восприятия искусственно созданной или искусственно модифицированной реальности, так и действий в ней. По-своему необычный, «немышечный» и бесконтактный способ действия – управление «силой мысли», точнее, с использованием определенных мысленных действий, приводящих к изменению рисунка работы мозга, которое может быть распознано нейроинтерфейсом – является интересным дополнением к опыту погружения в виртуальные миры.
Есть и другие причины пытаться использовать нейроинтерфейсы в качестве одного из средств совершения действий в виртуальной и отчасти в дополненной реальности: любые из более традиционных технологий – например, использование специальных контроллеров, которые пользователь держит в руках, движений головы или голоса – имеют каждая свои существенные недостатки. Поскольку они не дают такое же уверенное управление, как средства ввода, используемые в обычной работе с компьютерами и мобильными устройствами, нейроинтерфейсы могут рассматриваться как их вполне серьезный конкурент – или, по крайней мере, как дополняющее их еще одно полезное средство управления. Кроме того, компоненты нейроинтерфейсного управления удобно включать в наголовные дисплеи для виртуальной реальности в связи с тем, что их пользователь в любом случае уже соглашается приобретать довольно недешевое устройство и носить его на голове.
По словам Сергея Шишкина, еще одна возможность для интерфейсов мозг-компьютер стать особенно привлекательными как для здоровых пользователей, так и для больных – это если окажется, что использование по крайней мере некоторых интерфейсов мозг-компьютер ведет к улучшению тех когнитивных функций, которые пользователь активирует для подачи команд в интерфейсе – например, внимания или представления движений.
Пока что такие возможности очень мало исследовались.
Более того, как отмечается в статье, опыт взаимодействия с помощью нейроинтерфейсов, несмотря на его важность для понимания их ценности для здоровых пользователей, практически не изучался в систематических исследованиях. Дальнейший прогресс в развитии технологии активных интерфейсов для здоровых пользователей будет критически зависеть от таких исследований.
«Очень возможно, что интерфейсы мозг-компьютер смогут войти в нашу обычную жизнь уже скоро – например, лет через пять-семь, – говорит Сергей Шишкин. – Но, откровенно говоря, пока что об этом можно лишь гадать. До сих пор нет ясности, есть ли что-то всерьез интересное для массового пользователя за пределами “вау-эффекта” – изумления и восторга при первом контакте с новой необычной технологией. Однако анализ публикаций по активным интерфейсам мозг-компьютер показывает, что даже если нынешние интерфейсы и не обеспечивают устойчивый позитивный опыт, есть хорошие шансы приблизиться к этому в ближайшее время».
Сергей Шишкин обращает внимание на то, что если разработчики будут фокусироваться именно на опыте пользователя, создавать нейроинтерфейсы, привлекательные для здоровых людей, по-видимому, станет гораздо проще. В частности, стоит попробовать использовать феномены, пока что мало изученные в контексте применения в нейроинтерфейсных технологиях. В их числе – так называемые квазидвижения – феномен, открытый пятнадцать лет назад в Германии ученым российского происхождения Вадимом Никулиным. Они представляют собой нечто среднее между обычными и воображаемыми движениями. Первые исследователи квазидвижений отмечали, что научить человека с их помощью стабильно вызывать хорошо различимые изменения рисунка электрических потенциалов мозгового происхождения – то есть именно те “маркеры” отдачи команды, на распознавании которых основана работа нейроинтерфейсов – значительно проще, чем если использовать стандартную методику воображаемых движений. Опыт человека, выполняющего квазидвижения, по-своему необычен.
Обучение квазидвижениям и их выполнение сопряжено с фокусировкой на выполнении очень тонких действий, и в то же время научиться им удавалось практически всем участникам экспериментов. Однако подробно этот феномен до сих пор не изучался.
В настоящее время в МЭГ-центре МГППУ идет работа по проекту, поддержанному Российским научным фондом, в которой будут оценены возможности создания новых нейроинтерфейсов на основе квазидвижений.
Главный вывод исследования: чем больше внимания разработчики интерфейсов мозг-компьютер будут уделять пользовательскому опыту их использования – опыта совершения действий без использования мышц – тем быстрее эти технологии станут привлекательны для массового пользователя.
Удалось выявить, по-видимому, наиболее существенное препятствие, стоящее на пути прихода технологии интерфейсов мозг-компьютер (нейроинтерфейсов) к массовому пользователю – недостаточная изученность опыта пользователя. Преодоление этого препятствия может обеспечить резкий рост числа пользователей.
А чем более массовыми станут интерфейсы мозг-компьютер, тем больше ресурсов будет вкладываться в развитие этой технологии, тем меньше будет ее стоимость и, соответственно, тем более доступной она будет для людей, наиболее остро нуждающихся в ней – парализованных и имеющих другие нарушения моторных функций. Кроме того, развитие этой технологии может открыть возможности тренировки различных когнитивных функций как для больных, так и для здоровых людей.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).
Теги
Инженерные науки
Что такое нейроинтерфейсы, откуда они появились и где они сейчас — MIXR
Нейроинтерфейс или «интерфейс мозг-компьютер» (сокращенно BCI, от англ. Brain-Computer Interface) — это неоспоримое будущее. Что может быть совершеннее управления компьютером силой мысли? Или того круче — передачи всего спектра «ощущений» с компьютера прямо в мозг? С другой стороны, сложно поверить, что такая технология сегодня возможна за пределами научной фантастики.
Но на деле подобные штуки разрабатываются уже около пятидесяти лет и сегодня близки к практическому применению. В этом материале мы разберемся, как придумали нейроинтерфейсы и как далеко технология продвинулась сейчас.
Первые опыты с «мозговым интерфейсом» начались еще в начале XX века
Впервые серьезно изучать сигналы человеческого мозга в 1924 году начал немецкий психиатр Ганс Бергер. А вдохновило его открытие британского психиатра Ричарда Кантона — тот аж в 1875 году доказал наличие электрических импульсов на поверхности мозга кроликов и обезьян. Поначалу Бергер «вставлял» серебряные провода под кожу на черепе своих пациентов, но вскоре варварства в его опытах стало меньше — на голову исследуемых стали надевать шапки из фольги, перемотанные эластичными бинтами.
Само собой, данные ученый получал не самые точные, но именно Бергер впервые определил и описал ритмы работы человеческого мозга. Однако то, чем он занимался, это всего лишь ранние примеры электроэнцефалограммы — замера колебаний напряжения в нейронах головного мозга.
Да и ни о каких компьютерах Бергер, само собой, не думал. Но начало было положено — научный мир понял, что электрические сигналы мозга действительно можно фиксировать, а значит, с этими данными можно что-то делать. С тех пор подобные эксперименты регулярно проводились на лабораторных животных.
Первым примером практического применения нейроинтерфейса стал экспериментальный музыкальный проект 1965 года
Организовал странный концерт американский композитор-экспериментатор Элвин Лусье. Он всю свою жизнь посвятил расширению музыкальных горизонтов и его «Музыка для одного исполнителя» стала одной из главных работ маэстро. Выступление начиналось с того, что неподвижно сидящему Элвину к голове подсоединили электроды. Они в свою очередь были подключены к усилителям и машинам для «очистки» сигнала. В результате с помощью альфа-волн собственного мозга Лусе играл на акустических ударных инструментах.
Эффект получался не слишком музыкальным, но все равно впечатляющим. Позже Элвин возвращался к этому эксперименту и у него нашлись даже подражатели!
Первые мозговые имплантаты появились еще в конце 60-х, благодаря экспериментам Хосе Дельгадо
Испанский нейробиолог Дельгадо вообще внес огромный вклад в развитие психиатрии и изучение мозга, но этическая сторона его опытов вызывала вопросы даже в середине прошлого века. Дельгадо больше интересовался не передачей информации от мозга к машине, а наоборот — он изучал воздействие на мозг с помощью имплантатов. Ученый был уверен, что с помощью электрических и радиосигналов, точечно направленных в определенные участки мозга, можно управлять поведением живых существ. И ведь оказался прав!
Так, в 1968 году он продемонстрировал, как разъяренный бык по команде с радиопульта просто останавливается и бездействует.
То есть речь не просто о «смене настроения» животного, а именно о четких действиях по команде и точном выполнении приказа.
С помощью электрических импульсов, подаваемых в мозг, ученый вызывал у животных агрессию или спокойствие, даже заставлял участников стаи нападать друг на друга. Опыты Дельгадо ставил на многих животных, но больше всего результатов дало изучение обезьян. (С людьми Дельгадо, впрочем, тоже немного экспериментировал — помощью мозговых стимуляций он рассчитывал лечить психические заболевания вроде шизофрении).
И какими бы спорными не были его работы, лучше понять человеческий (и не только) мозг они помогли и сильно продвинули развитие интерфейсов BCI. Хотя в свое время у методов ученого были очень ярые противники, которые сравнивали его эксперименты с лоботомией и другими сомнительными методиками по изучению мозга тех лет. При этом он сам уже с ранних семидесятых больше занимался изучением передачи информации в мозг без электродов и чипов. За это, кстати, некоторые медиа в разгар холодной войны обвиняли его в разработке технологий для контроля сознания.
Впрочем, сам Дельгадо под конец своей научной карьеры выражал сомнение, что такое вообще возможно.
В 1973 году родился сам термин BCI, но следующий прорыв случился только в конце восьмидесятых
Термин «интерфейс мозг-компьютер» предложил бельгийский исследователь Жак Видаль в своей статье, описывающей, что это это вообще за явление — тогда он поэтично описал его как «диалог человека с машиной». И он же в 1977 году впервые смог «силой мысли» кое-как управлять курсором на экране.
Самой сложной задачей на протяжении семидесятых и восьмидесятых годов была расшифровка сигналов мозга. Ученые неплохо научились их снимать, но вот точно интерпретировать эти данные для практического использования было проблемно. Продвинуться вперед во многом получилось благодаря опытам ученого Апостолоса Георгопулоса в университете Джона Хопкинса — ученый на протяжении нескольких лет изучал активность одиночных нейронов в коре головного мозга макак.
Ну а в конце десятилетия — в 1988 году — случилось сразу два важных события. Группа исследователей под руководством хорватского ученого Стево Бозиновского впервые смогла с помощью мозговых альфа-волн управлять роботом. А американские исследователи Фарвелл и Долчин представили устройство P300-Speller. Оно позволяло силой мысли набирать текст на компьютере — хоть и очень-очень-очень долго. Но главное, что потенциал интерфейсов мозг-компьютер был продемонстрирован наглядно.
На протяжении 90-х годов технология продолжала совершенствоваться и к концу десятилетия наконец-то выглядела применимой в реальной жизни
Исследователи все точнее расшифровывали сигналы мозга, но помогли и чисто технологические скачки. Например, изобретение в 1990 году гибких электродов с тонкими иглами, а в 1994 впервые были представлены внешние электроды способные работать на сухой коже — подопытным даже волосы не надо было сбривать!
Одако поворотным для нейроинтерфейсов стал 1996 год.
Невролог Филлип Кеннеди изобрел так называемый «нейротрофический электрод» — нейроимплант, запустивший новую эру интерфейсов мозг-компьютер. В 1998 году такой электрод был вживлен первому, полностью парализованному пациенту, который сумел силой мысли двигать курсор на экране компьютера и достаточно ловко набирать текст. Но,несмотря на инновационность, была у имплантата и серьезная проблема — размеры. Довольно крупный чип было сложно аккуратно разместить на поверхности мозга — во время его установки были реальные шансы повредить мозг или вызвать внутреннее кровотечение. Да и много таких чипов из-за размера не установишь, к тому же данные снимались с больших групп нейронов, что вредило точности эксперимента. И все это не считая того, что нейротрофический электрод нужно было «подгонять» под конкретного человека — это было далеко не серийное устройство. Но прорывное.
Не менее прорывное событие произошло в 2000 году. Тогда американскому ученому Уильяму Добиллю удалось частично вернуть зрение (если точнее — «ощущение света») полностью ослепшему пациенту.
Подопытный даже смог прокатиться по парковке на автомобиле. Изображение передавалось прямо в мозг с камеры, встроенной в очки — эксперимент первый в своем роде, но впоследствии похожих было еще много.
После невероятных прорывов девяностых, развитие технологии пошло эволюционным путем
Потому что ничего радикально нового было уже сложно придумать. Можно привести примеры сотен опытов, в которых обезьян учили управлять роботической рукой, а мышей сигналами водили по лабиринту, но суть оставалась все та же — мозговую активность можно считать либо с помощью внешних электродов, либо мозговым имплантом. Экзотические истории, вроде игры в Pong силой мысли с помощью аппарата для МРТ (и такое бывало), мы рассматривать не будем. Первый способ сейчас больше похож на баловство, но он хоть в каком-то виде добрался до потребителей — свои «нейрошлемы» сегодня продают уже многие производители экзотических устройств.
Впрочем, сразу надо сказать: толку от них пока мало — они либо собирают абстрактную информацию о работе мозга, либо дают поиграть в простенькие игры, где управление осуществляется контролем внимания.
Вживлять чипы прямо в мозг ученые тоже продолжают — этим занимаются многие компании и институты, но все внимание сейчас приковано к Neuralink Илона Маска. И заслуженно — у них самые понятные и наглядные результаты — недавно вон мартышка в Pong играла силой мысли и делала это очень-очень ловко! Компания была основана еще в 2016 году, но публично она о себе заявила только в 2019-м.
Чип Neuralink — самый маленький в истории. Для его имплантации в мозг даже не требуется операция: все производится с помощью небольшой медицинской иглы. При этом установкой занимается специально разработанный робот, который «видит» мельчайшие кровеносные сосуды и даже анализирует их движение во время сердцебиения, чтобы свести к нулю шанс повреждения при установке. Почти все сдерживающие развитие нейротехнологий проблемы в разработках Neuralink решены, так что следим за развитием событий: тем более что компания уже даже получила разрешение на опыты над людьми.
Ну и зачем все это нужно?
В первую очередь нейроинтерфейсы интересны для медицины. Мозговые имплантаты уже давно применяют в терапии таких непростых недугов как болезнь Паркинсона. Также нейроинтерфейсы сегодня плотно связаны с высокотехнологичным протезированием — да и лечение слепоты с их помощью тоже все еще изучается. Даже сам Илон Маск говорит, что главная задача Neuralink — лечить и улучшать человеческий мозг. Заметные улучшения он, кстати, обещает уже к 2030 году, так что будем ждать.
Нейроинтерфейсы могут пригодиться и в повседневной жизни, хотя бы для банального управления смартфоном. Другая достойная сфера — дополненная реальность. Так, концепт браслета, считывающего сигналы, поступающие из мозга в запястье уже был показан на конференции Facebook в прошлом году. И это далеко не самый футуристичный пример!
В будущем нейроинтерфейсы могут избавить AR от тех же очков и линз. Теоретически дополнительную информацию об окружении можно передавать напрямую в мозг — заставить нашу собственную голову дорисовывать что-то поверх увиденного глазами.
А если до этого дойдет, то уже недалеко и до самой фантастической виртуальной реальности — с подключением через штекер в шее, как в «Матрице», без всяких там шлемов.
Интересны нейроинтерфейсы и игровой индустрии. Так, достоверно известно, что темой плотно занимаются в Valve — об этом не так давно прямо говорил сам Гейб Ньюэлл. Причем в компании на возможности использования технологии смотрят куда шире (и реалистичнее) принципа «персонаж стреляет в ту точку, о которой ты подумал». Компания рассуждает о возможности обмена между игроком и игрой невербальной информацией, как при живом общении. Грубо говоря, игра будущего сможет понимать, как вы себя чувствуете и как именно играете — и молниеносно на это реагировать.
Нас ждет любопытное будущее! Впрочем, ждать его все равно еще долго. Несмотря на невероятный прогресс нейроинтерфейсов, мы даже собственный мозг изучили пока что очень поверхностно, так что работы предстоит еще много.
Денис Майоров
7 компаний, занимающихся интерфейсами мозг-компьютер, о которых вам нужно знать
[Изображение от Milad Fakurian на Unsplash]
Blackrock Neurotech, BrainGate, ClearPoint Neuro, Neuralink, Synchron и другие стремятся вывести на рынок технологию интерфейса мозг-компьютер (BCI).
Они используют множество методов и разрабатывают собственные системы, которые позволят пациентам управлять компьютером с помощью своего мозга.
Такая технология потенциально может позволить бесчисленному количеству неподвижных людей когда-нибудь управлять курсором мыши, клавиатурой, мобильным устройством/планшетом, инвалидной коляской или протезом, просто думая.
В прошлом году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) выпустило руководство по доклиническим испытаниям и дизайну исследований, связанных с имплантированными устройствами интерфейса мозг-компьютер (BCI). Руководство Leapfrog позволяет агентству поделиться своими первоначальными мыслями о новых технологиях, которые находятся на ранней стадии разработки, но могут иметь важное значение для общественного здравоохранения.
Компании столкнулись с рядом проблем, пытаясь вывести на рынок технологию интерфейса мозг-компьютер, но они продолжают добиваться успехов.
Вот несколько компаний, которые производят фурор своими разработками BCI:
Neuralink
Предприятие Илона Маска, Neuralink разрабатывает имплантат, помещаемый в мозг с помощью роботизированной процедуры.
Изображение: NeuraLink
В прошлом Маск говорил, что менее инвазивное устройство Link (по сравнению с другими системами глубокой стимуляции мозга, которые имплантируются в область грудной клетки) имплантируется через череп. Предприниматель утверждает, что его можно имплантировать менее чем за час в амбулаторных условиях и без использования общей анестезии, с возможностью удаления или модернизации в будущем.
В веб-трансляции 2020 года Маск описал Link как небольшое устройство с перезаряжаемой батареей, рассчитанной на целый день, с проводами, встроенными в поверхность коры головного мозга для непрерывной записи 1024 каналов нейронных сигналов одновременно. Он имеет шестиосевой инерциальный измерительный блок для отслеживания движения головы, дополнительные датчики для таких измеримых величин, как температура, и антенну Bluetooth для подключения к приложению для смартфона.
Хотя Маск и представители компании заявили, что планируют подать заявку на одобрение FDA для испытаний на людях в 2020 году, такое одобрение еще не получено. Ранее в этом году Neuralink и Калифорнийский университет в Дэвисе были обвинены в «вопиющих нарушениях Закона о защите животных» Комитетом врачей по ответственной медицине (PCRM) со ссылкой на документы, полученные в ходе судебного процесса с публичными записями. В утверждениях утверждалось, что Neuralink причиняет огромные страдания обезьянам.
Во многих сообщениях утверждалось, что Маск выразил разочарование медленным прогрессом в Neuralink, но он рекламировал «покажи и расскажи», который продемонстрирует, где установлено устройство Link 31 октября 2022 года.
Synchron
Официальные лица Synchron — разработчик имплантата интерфейса мозг-компьютер (BCI) Stentrode с катетером — считает, что они единственная компания BCI, которая подключается к кровеносным сосудам для захвата сигналов от мозга.
Система интерфейса мозг-компьютер Synchron передает сигналы от мозга на устройство в грудной клетке, а затем переводит сигналы в действие на компьютере.
[Изображение предоставлено Synchron]
Synchron считает, что метод эндоваскулярной доставки может сделать технологию интерфейса мозг-компьютер более простой, безопасной и доступной, чем альтернативный вариант инвазивной хирургии на открытом мозге.
В прошлом месяце компания завершила имплантацию интерфейса мозг-компьютер в США с помощью эндоваскулярного подхода. Устройство Stentrode было имплантировано в рамках испытания Synchron Command, работающего в рамках исключения FDA для экспериментальных устройств для оценки постоянно имплантируемого интерфейса мозг-компьютер.
Командование оценит безопасность и эффективность разработанной компанией моторной технологии BCI у пациентов с тяжелым параличом, чтобы позволить пациенту управлять цифровыми устройствами без помощи рук. Результаты исследования включают использование данных мозга для управления цифровыми устройствами и улучшения функциональной независимости.
Рост Synchron до уровня конкурирующих разработчиков BCI, как сообщается, привлек внимание Маска, который, как говорят, спросил компанию о потенциальных инвестициях.
Не было предоставлено никаких подробностей о том, будет ли сделка включать слияние, поглощение, сотрудничество или любой другой тип объединения компаний.
Blackrock Neurotech
В то время как некоторые компании в последнее время произвели фурор своими достижениями в области НКИ, испытания технологии Blackrock на людях продолжаются уже почти 20 лет. Имплантат Utah Array используется у пациентов с 2004 года в рамках научных исследований, и с тех пор FDA не сообщило о серьезных побочных эффектах.
Массив Utah от Blackrock Neurotech используется в имплантанте интерфейса мозг-компьютер для восприятия сигналов мозга. [Фотография предоставлена Blackrock]
В 2021 году компания Blackrock Neurotech получила статус прорывного устройства FDA для своей системы MoveAgain BCI, позволяющей неподвижным пациентам управлять целым рядом устройств, только мысленно. Компания заявила во время получения прорывного кивка, что MoveAgain BCI может предложить повышенную мобильность и независимость, что приведет к возвращению к работе, участию в досуговых мероприятиях и более эффективному и быстрому общению.
MoveAgain BCI включает в себя массив, имплантированный в мозг, который затем расшифровывает движение по активности нейронов. Затем сигналы передаются по беспроводной сети на внешнее устройство, такое как курсор или инвалидное кресло, что позволяет людям контролировать свое внешнее окружение.
Blackrock и Реабилитационная лаборатория нейронной инженерии Университета Питтсбурга (Pitt RNEL) совместно разработали первый портативный интерфейс «мозг-компьютер» (BCI), позволяющий пациентам участвовать в исследовательских испытаниях из дома. Представитель Blackrock сказал, что это последний шаг, поскольку компания готовится к запуску своего первого коммерческого продукта в начале следующего года.
Если устройство поступит в продажу, это будет первый случай подключения людей к компьютерам вне академических исследований.
ClearPoint Neuro
ClearPoint Neuro в июле 2021 года заключила соглашение с никем иным, как Blackrock Neurotech, о разработке автоматизированного хирургического решения для имплантации BCI пациентам с неврологическими расстройствами, включая паралич, БАС, слепоту и потерю слуха.
Платформа Utah Array [Изображение от Blackrock Neurotech/ClearPoint Neuro]
Solana Beach, Калифорния, ClearPoint Neuro, в то время, когда партнерство направлено на использование своей платформы и программного обеспечения с Utah Array Blackrock Neurotech, чтобы предоставить хирургам клиническое решение, которое является более рациональным и эффективным, чем другие операции по имплантации BCI, выполненные на сегодняшний день.
Ранее в этом году компания ClearPoint объявила о сотрудничестве с компанией Higgs Boson Health в Дареме, штат Северная Каролина, для вывода на рынок цифрового приложения для пациентов, основанного на платформе ManageMySurgery. Приложение будет специализироваться на доставке лекарств в мозг и позвоночник, а также на технологии BCI.
BrainGate
Нейротехнология BrainGate использует массив микроэлектродов, имплантированных в мозг, чтобы люди могли управлять внешними устройствами, такими как компьютеры или роботы-манипуляторы, только своей мыслью.
Исследовательская система BrainGate позволила людям с травмой спинного мозга, инсультом ствола мозга и БАС управлять компьютерным курсором, просто думая о движении своей парализованной кисти и руки.
[Изображение с веб-сайта BrainGate]
Компания получила разрешение FDA на экспериментальное устройство для испытаний на людях с технологией интерфейса мозг-компьютер. В апреле 2021 года участники клинического исследования BrainGate с тетраплегией продемонстрировали использование внутрикортикального беспроводного широкополосного BCI с внешним беспроводным передатчиком.
Компания BrainGate сообщила на своем веб-сайте, что ранние клинические исследования показали, что система имеет интуитивно понятный контроль над усовершенствованными протезами конечностей. Компания заявила, что система предоставила парализованным людям возможность легко управлять мощными вспомогательными устройствами для движения и связи.
Neurable
Neurable начинала как разработчик приложений виртуальной реальности (VR), в том числе управляемой разумом VR-игры, которую она представила в 2017 году.
в 2019 году, компания стремилась перейти к разработке повседневного предложения BCI в виде наушников для потребителей, говорится в отчете Forbes .
«Мы хотим быть компанией, которая делает нейротехнологии доступными для всех и везде», — говорится на сайте компании.
Генеральный директор Neurable доктор Рамзес Алкайд сообщил Forbes, что использование виртуальной реальности продемонстрировало концепции и доказало раннюю ценность технологии BCI, что позволило компании создать форм-фактор наушников, который она стремится вывести на рынок. Благодаря этому Neurable стремится сделать компьютерные интерфейсы более интуитивно понятными и выйти за пределы потенциальных ограничений клавиатуры, сенсорных экранов и голосовых интерфейсов.
Еще одно зрелище: технология Snap NextMind
Запатентованные ЭЭГ-электроды NextMind обнаруживают активность мозга, чтобы удобно регистрировать нейронные сигналы, позволяя пользователю выполнять действия в реальном времени.
[Изображение с веб-сайта NextMind]
Компания разработала интерфейс мозг-компьютер для расшифровки нейронной активности, чтобы дать людям возможность управлять объектами, используя только свой разум. Его защелкивающаяся конструкция позволяет сочетать датчик с повязками на голову, головными уборами и гарнитурами AR/VR.
Потенциал парижской технологии NextMind был настолько велик, что в начале этого года ее приобрела Snap — компания, разработавшая популярное приложение для социальных сетей Snapchat.
Согласно The Verge , около 20 сотрудников NextMind останутся во Франции и будут работать в Snap Lab, стремясь интегрировать технологию NextMind в будущие версии очков компании Spectacle AR. В отчете говорится, что комплект разработчика повязки NextMind будет снят с производства.
7 Ведущие компании, производящие интерфейсы мозг-компьютер, их текущие и перспективные продукты
Futurist > Компании, создающие будущее > 7 ведущих компаний, занимающихся интерфейсом мозг-компьютер Действительно, очень мало известно об этой серой массе клеток в нашем черепе, играющей важную роль в познании; регуляция работы сердца, легких и других систем и функций; движение и многое другое.
Имея примерно 100 миллиардов нейронных соединений, наш мозг способен обрабатывать миллиарды бит информации в секунду. Последней тенденцией в раскрытии тайн разума являются интерфейсы мозг-компьютер.
В государственном секторе такие инициативы, как проект «Человеческий мозг», направлены на ускорение исследований, которые могут помочь нам узнать больше о собственном мозге, чтобы иметь возможность лучше лечить болезни и улучшать когнитивные функции.
В частном секторе ряд компаний работают над созданием эффективных интерфейсов мозг-машина для широкого спектра применений. Читайте дальше, чтобы узнать больше о семи компаниях, занимающихся прямой связью человеческого мозга с машинами, а также о технологиях и подходах, которые они используют для ускорения наступления будущего.
Neuralink
(https://www.neuralink.com/)
Конечная цель Neuralink, основанной генеральным директором Tesla Илоном Маском, — создать симбиоз между человеческим мозгом и искусственным интеллектом, в частности объединить компьютеры с человеческий мозг.
Они создают устройства, которые помогут людям с параличом, потерей памяти, слуха, слепотой и другими неврологическими проблемами. Текущие проекты направлены на то, чтобы снабдить человеческий мозг тонкими нитевидными электродами, вшивая «нити» в мозг, чтобы можно было получить прямой доступ к клеткам мозга и управлять ими с помощью искусственного интеллекта.
Компания обратилась к академическим кругам с просьбой нанять нескольких высокопоставленных нейробиологов, которые могут поделиться своим опытом в разработке новых интерфейсов мозг-машина. С момента своего основания в 2016 году Neuralink получила в общей сложности 373 млн долларов США. Последний раунд финансирования состоялся 14 июля 2022 года.
себя как компанию, сосредоточенную на переносе технологий из лаборатории в реальный мир, чтобы нейротехнологии были простыми и достаточно доступными для использования в повседневной жизни. Для них это создание инструментов когнитивного измерения и разработка способа измерения эмоционального состояния мозга, специально разработанного для внимания, которое можно было бы еще более конкретно определить и понимать как «когнитивную нагрузку».
В 2017 году компания попала в новости из-за изобретения первой в мире игры виртуальной реальности (VR), управляемой мозгом, в которой игроки надевали гарнитуру ЭЭГ, сидя перед компьютером, и их просили мысленно управлять автомобилем с дистанционным управлением.
Сегодня они ведут переговоры с различными подразделениями вооруженных сил, чтобы использовать устройства Neurable для повышения производительности военных с целью сокращения времени обучения. В июне 2021 года они запустили свои наушники Enten: умные наушники для более разумных привычек фокусировки на IndieGoGo, которые получили 231000 долларов от 1051 сторонника. Общее корпоративное финансирование Neuralink на сегодняшний день составляет 9,3 миллиона долларов.
Emotiv
(https://www.emotiv.com)
Emotiv — производитель беспроводных наушников для мониторинга электроэнцефалограммы (ЭЭГ) для научных исследований и личного использования. Они охватывают удивительное разнообразие потенциальных отраслей и приложений — от игр до интерактивного телевидения, повседневного взаимодействия с компьютером, системы управления без помощи рук, интеллектуальных адаптивных сред, искусства, дизайна специальных возможностей, исследований рынка, психологии, обучения, медицины, робототехники, автомобилестроения, транспорта.
безопасность, оборона и безопасность.
Ассортимент гарнитур Emotiv состоит из первоклассной гарнитуры Epoc Flex для профессионалов и Insight для потребительского использования. Они поставляются с соответствующими приложениями под названием Emotiv Pro и Emotiv BCI. Излишне говорить, что они охватывают любой уровень исследований, будь то контролируемые лабораторные установки для любителей, желающих контролировать свои собственные функции мозга.
Kernel
(https://www.kernel.co)
Kernel создает новое поколение систем измерения мозга, используя сильные стороны функциональной временной области спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (TD-fNIRS). . Их Kernel Flow дебютировала в 2021 году и является первой в мире носимой системой TD-fNIRS с полным охватом головы, которая поддерживает или улучшает производительность существующих настольных систем и может выполнить свою миссию по популяризации нейроизмерений.
Первоначальная цель Kernel заключалась в том, чтобы разработать способ хранения воспоминаний вне мозга и загрузки новых воспоминаний в гиппокамп, центр памяти мозга.
В 2017 году их основатель и генеральный директор Брайан Джонсон рассказал о повышении человеческого интеллекта с помощью имплантатов нейронных чипов. Как и Neuralink, Kernel также набирает ученых-исследователей, которые могут поделиться своим опытом, чтобы ускорить темпы инноваций.
NextMind
(https://www.next-mind.com)
Технология NextMind расшифровывает фокус внимания на основе активности вашего мозга и позволяет вам управлять цифровыми интерфейсами непосредственно мысленно в режиме реального времени. NextMind Dev Kit предлагает простое решение для всех, кто хочет создавать приложения, управляемые разумом, без необходимости решать технические проблемы обработки сигналов мозга.
Они произвели фурор на выставке CES 2020 своим носимым устройством для распознавания мозга, первым в своем роде в отрасли. Причудливая ЭЭГ, которая может записывать электрическую активность мозга, сенсорное устройство NextMind легкое и использует машинное обучение для преобразования активности ЭЭГ в команды.
По словам основателя NextMind Сида Куидера, это шаг вперед по сравнению с программным обеспечением для отслеживания взгляда, которое годами использовалось для неинвазивного поиска и изучения когнитивных процессов. В марте 2022 года NextMind была приобретена Snap за нераскрытую сумму.
MELTIN MMI
(https://www.meltin.jp/en/)
Поскольку технологии, меняющие окружающую среду, достигают точки насыщения, MELTIN разрабатывает технологии, которые позволяют нам изменять наши тела в соответствии с нашими потребностями. наши среды.
Первая цель компании MELTIN, основанной в 2013 году, состояла в том, чтобы воссоздать руку, самую сложную часть нашего тела. Их киборг MELTANT-α/β представляет собой роботизированную руку, используемую пользователем для создания движений, максимально похожих на движения наших рук, с добавлением таких функций, как повышенная гибкость, скорость, сила, мощность и точность. Что касается медицины, они предлагают систему реабилитации рук MELTz для пациентов с параличом рук, например, после инсульта.