Нейроинтерфейсы и память будущего

Известный американский миллионер, предприниматель, футуролог и филантроп Илон Маск обещает, что в ближайшем будущем сможет создать полноценный нейроинтерфейс, который соединит мозг человека и компьютер.

Мы уже забыли, как многие снисходительно посмеивались на Илоном Маском лет двадцать назад. Тогда еще не полетели в космос ракеты Space X  и не был создан первый автомобиль Tesla. В газетах того времени Маска называли «очередным Дон Кихотом», а в России в 2001 году отказались подписывать контракт на поставку ракет. Сегодня над успешным предпринимателем уже никто не смеется, а его способность предугадывать технологии будущего не вызывают сомнения. Поэтому к проекту Маска Neuralink сегодня относятся максимально серьезно. Тем более, что другие примеры успешно работающих нейроинтерфейсов уже существуют. 

Что такое нейроинтерфейс

Читая про нейроинтерфейсы кажется, что речь идет о далеком  будущем. Ведь речь идет не много ни мало — о возможности управлять окружающими объектами при помощи силы мысли. 

Фантастическое настоящее

Конечно, подобная идея кажется всем нам хорошо знакомой. И не случайно — мечтой о том, что человек может двигать предметы, управлять стихиями или сложно техникой при помощи мысленных приказов пронизаны многие фантастические произведения прошлого. Может поэтому мы не очень то доверяем рассказам ученых о создании удивительных технологий, соединяющих мозг и компьютер. Просто нам все кажется — что это часть давней фантастической истории, которая не может быть правдой. 

Подробнее о будущем, которые ждет эту технологию читайте в статье «Общение будущего»

А между тем эти технологии уже стали нашей обыденной реальностью. Хотя, конечно, настоящий их расцвет еще впереди. Так что же такое — нейроинтерфейсы? Это устройства, которые позволяют соединить мозг человека и различные внешние устройства. При этом мозг может «подключаться» не только к компьютеру. Со второй стороны могут  быть и бытовые устройства, и приспособления для инвалидов, и экзоскелет.

К слову в настоящее время нейроинтерфейсы используются в основном для помощи парализованным людям, которые не могут по другому взаимодействовать с окружающим миром.

Виды нейроинтерфейсов

В зависимости от того, как именно нейроинтерфейсы присоединяются к мозгу, их делят на:

• инвазивные, в таких устройствах электроды вживляются в мозг;
• частично инвазивные, с расположением электродов на поверхности мозга;
• неинвазивные, в которых электрическая активность мозга «считывается»  при помощи внешних приборов.

Кроме того, по способу взаимодействия нейроинтерфейсы делятся на:

• однонаправленные и
• двунаправленные. 

Пока мы имеем дело только с однонаправленными устройствами, которые либо принимают сигналы от человеческого мозга, либо передают сигналы. А вот двунаправленные нейроинтерфейсы — пока остаются частью будущего.

Применение нейроинтерфейсов

Несмотря на то, что в основном исследования ведутся в медицинской сфере, для нейроинтерфейсов уже сегодня пытаются найти применение и в других областях человеческой жизни. Их начинают применять на производстве, в индустрии развлечений, и даже в военной сфере.

Принципы работы

Наверное многие знают о такой процедуре, как электроэнцефалограмма, или ЭЭГ — ее проводят в обычных клиниках. В процессе исследования, регистрируя электрическую активность мозга, врачи могут выявить отклонения и нарушения, возникающие в его работе. Но откуда у человека в голове берется электричество?

Дело в том, что наш мозг состоит из множества особых клеток — нейронов. Именно эти клетки и создают электрические импульсы, различающиеся по силе и по амплитуде. Электроды улавливают колебания, усиливают их и записывают в виде ЭЭГ волн.

Собственно, по такому же принципу работают и однонаправленные нейроинтерфейсы. Они улавливают электроактивность нейронов и передают на компьютер, или на другой интерфейс, способный «расшифровать» сигнал, полученный прямо из мозга человека. Для того, чтобы вычленитиь нужные сигналы из общего потока импульсов, существуют определенные алгоритмы. Например, ученые уже научились довольно точно определять — какое движение обдумывает человек.

Как все начиналось

Первые исследования электроактивности мозга начались в 1875 году, когда английский физиолог и хирург Ричард Кэтон обнаружил, что на поверхности мозга животных  электрические импульсы. Исследования он прорводил на открытом живом мозге собаки и обезьяны. Ученый не только смог зафиксировать эти импульсы при помощи гальванометра, но и выяснить, что их сила и амплитуда изменчивы. 

Первая ЭЭГ

Позже, в 1924 году, немецкий физиолог и психиатр Ханс Бергер при помощи гальванометра уже смог зафиксировать на бумаге в виде кривой электрические сигналы. Причем импульсы воспринимались не на открытом мозге, а с поверхности головы. По сути, Бергер сделал первое в мире ЭЭГ. Но все эти исследования пока просто констатировали импульсы и никак не пытались установить с ними взаимодействие. 

Stimoceiver

Так что первым примером настоящего нейроинтерфейса можно считать изобретение 50-х годов прошлого века. Это было электродное устройство, которое называлось Stimoceiver. Управлялось оно при помощи FM-радио. Впервые  этот первый нейроинтерфейс испытали на быке. Ученый Хосе Дельгадо вживил в мозг животного электроды и заставил быка изменить направление движения при помощи нейрокомпьютерного интерфейса, или НКИ.

Первые шаги в медицине

В медицине первый нейроинтерфейс появился в 1972 году. Тогда был создан нейропротез, который позволял глухим людям слышать — так называемый кохлеарный имплант. 

А в 1998 году в мозг полностью парализованного человека по имени Джонни Рей был вживлен полноценный нейроинтерфейс, который позволил Рею управлять курсором на мониторе, просто представляя движение рук. 

Что обещает Neuralink

Итак, теперь мы знаем, что такое нейроинтерфейсы. Казалось бы, технологии развиваются своим чередом. И при чем тут Маск? Дело в том, что созданная им в 2016 году компания Neuralink занимается именно и только разработкой нейроинтерфейсов. Ученые, работающие в компании сделали своей целью создание удобных, повседневных и невероятно фантастических устройств. Конечно, они подчеркивают, что прежде всего их разработки должны использоваться в медицине и помочь парализованным людям. Но если им удастся сделать действительно эффективный и недорогой прибор, то, кто знает. быть может технология станет массовой.

Устройство чипа от Neuralink

Прибор предполагает использование малоинвазивного микрочипа, который будет вживляться в мозг при помощи более тысячи электродов. Их особенностью стал невероятно маленький размер — всего 0, 004 миллиметра в диаметре. А чем меньше электрод, тем меньше травма для мозга. Специально для вживления таких микроскопических электродов пришлось создавать даже специального хирургического робота. Мы писали об этом в статье…

«Приемником» будет выступать специальная капсула, которая будет крепиться за ухом и почти не будет бросаться в глаза. Но главное преимущество нового микрочипа не в этом, а в том, что это полностью беспроводной имплант, который соединяется с внешними устройствами по Bluetooth. При этом вся сложная электроника будет размещена в чипе под названием Link размером в небольшую монетку.

Три поросенка

Для того, чтобы продемонстрировать возможности мозгового импланта Neuralink ученые провели эксперимент, в котором участвовали три свинки.

Первая — обычная свинка без внешних вмешательств. Второй в мозг вживили чип, но потом удалили. И только у третьей свинки в мозгу был замечательный нейрочип Neuralink. С помощью чипа ученые могли заранее в подробностях предсказать любое движение третьей свиньи — ведь очень подробные данные из ее мозга поступали на компьютер и там расшифровывались. Разумеется, движения двух других свиней были непредсказуемыми. 

Зачем нам чип в мозгу?

Кроме того, что парализованные пациенты смогут управлять компьютерами, смартфонами и  экзоскелетами, чипы Neuralink позволят людям слушать музыку и смотреть фильмы «прямо в мозг». Кроме того, мы сможем делиться записанными переживаниями и воспоминаниями, общаться телепатически и управлять нашими «усными домами» даже не двигаясь с места. 

Кто знает, быть может это будут уже другие люди. Будут ли они лучше или хуже — решит время. А вы хотели бы, чтобы вам в мозг вживили такой  чип?