Нейроинтерфейсы: как системы управление электроникой при помощи мозга меняют мир

Эти устройства работают на основе регистрации и интерпретации нейронных сигналов, которые генерируются в нашем мозге при выполнении различных задач. Основной целью этих технологий является создание прямого канала связи между мозгом и машиной, минуя традиционные пути мышечного управления.

Существует несколько методов регистрации нейронных сигналов. Один из наиболее распространенных — это электроэнцефалография (ЭЭГ). ЭЭГ регистрирует электрическую активность мозга через электроды, закрепленные на поверхности головы. Этот метод позволяет получать данные о состоянии мозга в реальном времени и подходит для использования в нейроинтерфейсах благодаря своей доступности и неинвазивности.

Другой популярный метод — электромиография (ЭМГ). Он используется для регистрации электрической активности мышц и особенно полезен при управлении протезами, активно применяется в этой области. ЭМГ позволяет улавливать сигналы, возникающие при сокращении мышц, и использовать их для управления движениями. для управления бионическими руками Моторика использует именно ЭМГ сенсоры.

Также в исследованиях применяется Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). фМРТ измеряет изменения в кровотоке и активности мозга. Хотя этот метод более сложен и часто применяется в исследованиях, он предоставляет точные данные о функциональных процессах в разных областях мозга.

Разрабатываются также инвазивные методы регистрации нейронных сигналов и, соответственно, нейроинтерфейсы. Наиболее нашумевший случай — июль 2019, когда Neuralink впервые публично представила информацию о своих разработках. Помимо прочего, компания заявила о разработке технологии вживления в кору около 1 тыс. электродных нитей. Данный информационный повод вызвал рост соответствующих запросов в интернете в пике в 10 раз. Тем не менее, в условиях, когда технологии инвазивных нейро технологий находятся еще на очень ранней стадии развития, общественная дискуссия в значительной степени структурируется вокруг гипотетических представлений о перспективных технологиях.

Дальше информация, полученная при помощи разных датчиков, преобразуется в команды, понятные машине. Это осуществляется с помощью сложных алгоритмов обработки данных, которые анализируют полученные сигналы и определяют намерение пользователя. Например, если человек думает о движении правой рукой, система может интерпретировать этот сигнал и отправить команду на выполнение соответствующего действия.

Процесс преобразования сигнала включает несколько этапов: фильтрацию шумов, выделение полезных компонентов сигнала и их интерпретацию. Современные нейроинтерфейсы способны выполнять эти задачи в реальном времени, что делает возможным мгновенное реагирование на команды пользователя.

В некоторых системах также используются обратные сенсорные сигналы, позволяющие пользователю ощущать прикосновения и давление, что повышает точность и удобство управления.

Одной из наиболее распространенных областей применения нейроинтерфейсов является управление роботизированными протезами. Люди с ампутациями или параличами могут использовать свою нервную систему для управления искусственными конечностями, что позволяет им восстанавливать утраченные функции. Например, с помощью ЭЭГ человек может подумать о движении руки, и протез выполнит это действие.

Сигналы ЭМГ позволяют управлять движениями, улавливая сигналы от мышц, что делает взаимодействие с протезом более естественным и интуитивным. Этот вариант управления распространен уже сегодня и активно применяется производителями бионических протезов.

Бионические руки — не единственный гаджет, которым могут управлять пользователи нейроинтерфейсов. Они могут также пользоваться компьютером: набирать текст силой мысли, управлять курсором и даже играть в игры. И все это не когда-то в перспективе далеких дней, а уже сегодня.

В данный момент перед разработчиками и учеными стоят серьезные вызовы, связанные с безопасностью, точностью и доступностью технологий. С развитием науки и техники можно ожидать появления еще более совершенных устройств, которые будут интегрированы в повседневную жизнь.