Интеллектуальные беседы на тему биологии, нейробиологии, генетики
Ответить
Профессор
Участник
Баланс:2511
 
Сообщения: 168
Регистрация: 26.10.2019

Беспроводная связь между мозгом и компьютером

Профессор » 13.05.2021 23:05

+
5
-
Похоже, человечество делает успехи не только в плане освоения космоса. Люди с каждым годом все больше узнают о самих себе, используя это знание в разного рода практических проектах. Один из них — подключение мозга к вычислительным системам.

Изображение

Всего через несколько месяцев после того, как Илон Маск продемонстрировал рабочий прототип чипа Neuralink, имплантированный сначала в мозг свиньи, а затем — обезьяны, компания BrainGate смогла достичь еще большего. Ученым и инженерам удалось установить беспроводную связь между человеческим мозгом и машиной. В эксперименте согласились принять участие два добровольца — парализованные из-за повреждений спинного мозга мужчины 35 и 63 лет.

Эксперимент доказывает возможность восстановления мобильности у парализованных пациентов — хотя бы за счет использования роботизированных и бионических протезов. Конечно, все это будет разработано лишь через несколько лет, но, в любом случае, надежда уже далеко не призрачная.

В целом, даже несколько лет назад беспроводную связь между мозгом человека и компьютером считали уделом исключительно научной фантастики. Но за короткое время сразу несколько компаний и научно-исследовательских организаций смогли добиться впечатляющих успехов.

BrainGate разработала электродную матрицу, которая имплантируется в моторную кору головного мозга. Конечно, для этого требуется инвазивное вмешательство — пока без этого никак. Нейроны моторной коры действуют нормально, ведь они, в отличие от спинного мозга, не повреждены. Просто сигнал из головного мозга не поступает дальше места повреждения спинного мозга.

А значит, сигналы нейронов моторной коры можно принять, расшифровать и передать компьютеру, который их декодирует. Далее компьютер отправляет уже понятную команду манипулятору. В общем-то сигнал можно передать на любое внешнее устройство. А значит, человек, к мозгу которого подключен чип, сможет управлять любым совместимым с нейроинтерфейсом устройством — хоть кофеваркой, хоть протезом.

По словам ученых, сигналы фиксируются системой без проблем, передача тоже отлажена. Поэтому информацию с датчиков, соединенных с имплантированным чипом, можно передавать любым способом: как по проводам, так и без них. Последний способ во многих случаях гораздо удобнее, поскольку не требует физического подключения пациента к оборудованию.

Провода неудобны хотя бы тем, что пациент может управлять чем-то лишь в пределах помещения, где размещена система, к которой он подключен. Кроме того, постоянно нужен надзор, чтобы отключать провода после проведения тестов. В общем, особо функциональной проводная система быть не может. Легко представить, как кресло пациента наезжает на случайно упавший провод, лежащий на полу.

У беспроводной системы в этом случае одни преимущества. Пациенты могли использовать имплант круглые сутки (батареи хватает на 36 часов работы нейроинтерфейса). Данные передавались даже во время сна добровольцев.


Аналоги есть, но у чипа BrainGate высокая пропускная способность

Действительно, если даже не вспоминать о проводных системах подобного типа, есть и беспроводные аналоги. Но практически у всех очень низкая пропускная способность.

Пример — система Utrecht NeuroProsthesis. Здесь тоже чип, который имплантируется в мозг. Электроды выводятся через миниатюрное отверстие в черепе человека и подключаются к приемопередатчику. Тот усиливает сигнал и передает его на декодер, подключенный к компьютеру. Декодер служит в качестве системы связи между компьютером, которым управляет пациент, и человеком.

Проблемой этой системы является ее крайне малая пропускная способность. Она способна декодировать лишь сигнал вроде «да» и «нет» и больше ничего. Понятно, что для управления роборукой или, тем более, экзоскелетом Utrecht NeuroProsthesis не подходит. «Это двухпозиционный переключатель, его нельзя использовать для нормального управления ПК. Так что идея импланта, который передает абсолютно все сигналы моторной коры, — это отличная возможность достичь прогресса в области нейроинтерфейсов», — заявил создатель NeuroProsthesis.

«Мы продемонстрировали результаты тестирования системы, доказав, что наш проект эквивалентен проводным технологиям, которые долгое время были золотым стандартом производительности BCI», — отметил представитель BrainGate.


Похожая система есть и у Neuralink, причем, как можно заметить на видео, никаких электродов на голове у обезьянки, в мозг которой вживлен чип нейроинтерфейса, нет. Благодаря чипу N1 Link с 1024 электродами девятилетняя макака смогла перемещать объекты на мониторе при помощи курсора. Сначала с подключенным к манипулятору кабелем, а затем — без него. Наверное, если бы обезьяна понимала, что без кабеля манипулятор бесполезен, то у нее ничего бы не получилось. А так — игра в Pong пошла не хуже, чем при подключенном кабеле.



https://arstechnica.com/science/2021/04 ... computers/
Поделиться:

Теги:

Ответить    ПОМОЩЬ по форуму!