Nach und nach treten viele neue Dinge in unser Leben. Die Entwicklung der Technik steht nicht still und morgen ist vielleicht möglich, wovon wir gestern nicht zu träumen wagten. Das Neurocomputer Interface (NCI) verwirklicht die Verbindung zwischen dem menschlichen Gehirn und der Technologie, ihre partielle Interaktion.
Was ist NCI?
NCI ist ein System zum Austausch von Informationen zwischen dem menschlichen Gehirn und einem elektronischen Gerät. Der Austausch kann in beide Richtungen erfolgen, wenn elektrische Impulse vom Gerät zum Gehirn und umgekehrt gelangen, oder in eine Richtung, wenn nur ein Objekt Informationen erhält. Einfacher ausgedrückt ist NCI das, was man „Management der Gedankenkraft“nennt. Eine sehr wichtige Entdeckung, die in vielen Lebensbereichen bereits weit verbreitet ist.
Wie funktioniert NCI?
Die Neuronen des Gehirns tauschen Informationen mithilfe elektrischer Impulse aus. Dies ist ein sehr komplexes und kompliziertes Netzwerk, das Wissenschaftler noch nicht vollständig analysieren können. Aber mit Hilfe von NCI wurde es möglich, einen Teil der Informationen von Gehirnimpulsen zu lesen und auf elektronische Geräte zu übertragen. Sie wiederum können sich verwandelnImpulse zum Handeln.
Studiengeschichte NCI
Es ist bemerkenswert, dass die Arbeiten des russischen Wissenschaftlers IP Pavlov über bedingte Reflexe die Grundlage für die Entwicklung der NC-Schnittstelle bildeten. Eine wichtige Rolle bei der Erforschung von NCI spielte auch seine eigene Arbeit über die regulatorische Rolle der Großhirnrinde. Die Forschung von IP Pavlov fand zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts am Institut für experimentelle Medizin in St. Petersburg statt. Später wurden Pavlovs Ideen in Richtung der NC-Schnittstelle von dem sowjetischen Physiologen P. K. Anokhin und dem sowjetischen und russischen Neurophysiologen N. P. Bechtereva entwickelt. Die globale NCI-Forschung begann erst in den 1970er Jahren in den Vereinigten Staaten. Experimente wurden an Affen, Ratten und anderen Tieren durchgeführt. Im Zuge von Forschungsarbeiten fanden Wissenschaftler an Versuchsaffen heraus, dass bestimmte Bereiche des Gehirns für die Bewegungen ihrer Gliedmaßen verantwortlich sind. Seit dieser Entdeckung ist das weitere Schicksal von NCI besiegelt.
Elektroenzephalographie (EEG)
Elektroenzephalographie ist eine Methode zum Lesen der elektronischen Impulse des Gehirns durch nicht-invasives Anbringen von Elektroden am Kopf einer Person. Eine nicht-invasive Methode ist eine Methode, bei der Elektroden am Kopf einer Person oder eines Tieres angebracht werden, ohne dass sie direkt in die Großhirnrinde eingeführt werden. Die EEG-Methode ist vor relativ langer Zeit erschienen und hat einen großen Beitrag zur Entwicklung der Gehirn-Computer-Schnittstelle geleistet. Die EEG-Methode wird heute noch verwendet, weil sie kostengünstig und effektiv ist.
NCI-Stadien
Informationen aus dem menschlichen Gehirn werden verarbeitetelektronisches Gerät in vier Schritten:
- Signal empfangen.
- Vorbehandlung.
- Interpretation und Klassifizierung von Daten.
- Datenausgabe.
Erste Stufe
Im ersten Schritt werden Elektroden entweder direkt in die Großhirnrinde eingeführt (invasive Methode) oder an der Kopfoberfläche angebracht (nicht-invasive Methode). Der Prozess des Lesens von Informationen aus Gehirnzellen beginnt. Die Elektroden sammeln Daten von einzelnen Neuronensystemen, die für verschiedene Aktionen verantwortlich sind.
Vorbehandlung
In der zweiten Stufe der Gehirn-Computer-Schnittstelle werden die empfangenen Signale vorverarbeitet. Das Gerät extrahiert Signaleigenschaften, um die komplexe Zusammensetzung von Daten zu vereinfachen und unnötige Informationen und Rauschen auszusondern, die klare Gehirnsignale stören.
Dritte Stufe
In der dritten Stufe der NDT-Schnittstelle werden Informationen aus elektrischen Impulsen in einen digitalen Code interpretiert. Es bezeichnet eine Aktion, ein Signal, das das Gehirn gab. Die resultierenden Codes werden dann klassifiziert.
Datenausgabe
Die Informationsausgabe erfolgt in der vierten Stufe. Die digitalisierten Daten werden an ein mit dem Gehirn verbundenes Gerät ausgegeben, das einen mental gegebenen Befehl ausführt.
Neuroprothetik
Einer der wichtigsten Einsatzbereiche des Brain Interface ist die Medizin. Neuroprothesen sollen die Verbindung zwischen dem menschlichen Gehirn und der Funktion seiner Organe wiederherstellen, durch Krankheit oder Verletzung geschädigte Organe ersetzen und anschließend die Funktionen eines gesunden Körpers wiederherstellen. NCI kann besonders gut für Menschen mit Lähmungen oder Verlust von Gliedmaßen sein. Bei der Verwendung von Neuroprothesen wird das Funktionsprinzip der Gehirn-Computer-Schnittstelle verwendet. Vereinfacht gesagt werden einem Menschen Arm- oder Beinprothesen angelegt, von denen aus elektronische Implantate in den Bereich des Gehirns führen, der für die Bewegung dieser Extremität zuständig ist. Neuroprothetik hat viele Tests bestanden, aber die Schwierigkeit ihres Masseneinsatzes liegt darin, dass das NCI die Gehirnsignale nicht vollständig lesen kann und die Kontrolle von Prothesen im Alltag außerhalb des Labors schwierig ist. Vor einigen Jahren wollte Russland die Produktion von Neuroprothesen etablieren, was bisher jedoch nicht umgesetzt wurde.
Hörprothesen
Wenn Prothesen noch nicht auf dem Massenmarkt erschienen sind, dann wird das Cochlea-Implantat (eine Prothese, die hilft, das Gehör wiederherzustellen) schon lange verwendet. Um es zu erh alten, muss der Patient einen ausgeprägten Schallempfindungs-Hörverlust haben (d. h. einen Hörverlust, bei dem die Fähigkeit des Hörgeräts, Geräusche zu empfangen und zu analysieren, beeinträchtigt ist). Die Wiederherstellung des Hörvermögens mit einem Cochlea-Implantat wird verwendet, wenn ein herkömmliches Hörgerät nicht die erwarteten Ergebnisse liefert. Das Implantat wird durch einen chirurgischen Eingriff in den Ohrapparat und den angrenzenden Teil des Kopfes implantiert. Wie jede andere Gehirn-Maschine-Schnittstelle muss ein Cochlea-Implantat vollständig zum Träger passen. Um zu lernen, wie man es benutzt und das Implantat als neues Ohr wahrnimmt, muss der Patient einen langen Rehabilitationskurs durchlaufen.
Zukunft des NCI
In letzter Zeit hört und liest man überall von künstlicher Intelligenz. Damit geht der Traum vieler Menschen in Erfüllung – bald wird unser Gehirn eine Symbiose mit der Technik eingehen. Zweifellos wird dies eine neue Ära in der Entwicklung der Menschheit sein. Neues Niveau an Wissen und Möglichkeiten. Dank der Gehirn-Computer-Schnittstelle wird es in vielen Bereichen der Wissenschaft eine Vielzahl neuer und wichtiger Entdeckungen geben. Neben der Verwendung für medizinische Zwecke kann NCI den Benutzer bereits mit Virtual-Reality-Geräten verbinden. Wie virtuelle Computermaus, Tastatur, Charaktere in Virtual-Reality-Spielen usw.
Verw altung ohne Hände
Die Hauptaufgabe der Neurocomputerschnittstelle besteht darin, die Möglichkeit zu finden, Geräte ohne die Hilfe von Muskeln zu steuern. Entdeckungen in diesem Bereich werden Menschen mit Lähmungen mehr Möglichkeiten in Bezug auf Bewegung, Autofahren und Gadgets bieten. Bereits jetzt verbindet NCI nahtlos das menschliche Gehirn und die künstliche Intelligenz des Computers. Möglich wurde dies durch ein tiefgreifendes Studium der Prinzipien des menschlichen Gehirns. Auf ihrer Grundlage werden Programme zusammengestellt, auf denen NCI und künstliche Intelligenz arbeiten.
NTI in der Robotik
Seit Wissenschaftler herausgefunden haben, dass bestimmte Bereiche des Gehirns für Muskelbewegungen verantwortlich sind, kamen sie sofort auf die Idee, dass das menschliche Gehirn nicht nur seinen eigenen Körper, sondern auch eine humanoide Maschine steuern kann. Viele verschiedene Robotermaschinen werden jetzt erstellt. Einschließlich Humanoiden. Robotiker bemühen sich in ihren humanoiden Werkenahmen Sie das Verh alten echter Menschen nach. Aber bisher bewältigen Programmierung und künstliche Intelligenz diese Aufgabe etwas schlechter als NCI. Mit der NC-Schnittstelle können Sie Roboterglieder aus der Ferne steuern. Zum Beispiel an Orten, an denen ein menschlicher Zugang unmöglich ist. Oder in Jobs, die Schmuckpräzision erfordern.
NCI für Lähmung
Am meisten nachgefragt ist zweifellos die Gehirn-Computer-Schnittstelle in der Medizin. Steuerung von Arm- und Beinprothesen, Steuerung eines Rollstuhls mit Gedanken, Verw altung von Informationen in Smartphones, Computern ohne Hände usw. Wenn diese Innovationen allgegenwärtig werden, wird sich der Lebensstandard von Menschen verbessern, die derzeit in ihrer Bewegungsfähigkeit eingeschränkt sind. Das Gehirn sendet sofort Befehle an Geräte und umgeht den Körper, was einer Person mit Behinderung hilft, sich besser an die Umgebung anzupassen. Aber beim Versuch der Neuroprothetik stehen Spezialisten vor einigen Problemen, die sie bis heute nicht lösen können.
Vor- und Nachteile der Gehirn-Computer-Schnittstelle
Trotz der Tatsache, dass die Verwendung der NC-Schnittstelle viele Vorteile bietet, gibt es auch Nachteile bei ihrer Verwendung. Ein Vorteil bei der Entwicklung von NCI in der Medizin ist die Tatsache, dass sich das menschliche Gehirn (insbesondere sein Kortex) sehr gut an Veränderungen anpasst, wodurch die Möglichkeiten der NCI-Schnittstelle nahezu unbegrenzt sind. Die Frage steht nur hinter der Entwicklung und Entdeckung neuer Technologien. Aber hier gibt es einige Probleme.
Inkompatibilität von Körpergewebe mit Geräten
Zuerst, wenn Sie eintretenImplantate auf invasive Weise (innerhalb des Gewebes) eingesetzt werden, ist es sehr schwierig, ihre volle Kompatibilität mit dem Gewebe des Patienten zu erreichen. Die Materialien und Fasern, die vollständig in organisches Gewebe implantiert werden müssen, werden gerade erst geschaffen.
Unvollkommene Technik im Vergleich zum Gehirn
Zweitens sind Elektroden immer noch viel einfacher als Neuronen im Gehirn. Sie sind noch nicht in der Lage, alle Informationen zu übermitteln und zu empfangen, die die Nervenzellen des Gehirns problemlos verarbeiten können. Daher ist die Bewegung der Gliedmaßen eines gesunden Menschen viel schneller und genauer als die Bewegung von Neuroprothesen, und ein gesundes Ohr nimmt Geräusche klarer und richtiger wahr als ein Ohr mit einem Cochlea-Implantat. Wenn unser Gehirn weiß, welche Informationen herauszufiltern sind und welche als die wichtigsten zu betrachten sind, dann geschieht dies bei Geräten mit künstlicher Intelligenz durch von Menschen geschriebene Algorithmen. Bis sie die komplexen Algorithmen des menschlichen Gehirns replizieren können.
Zu viele Variablen zum Kontrollieren
Einige wissenschaftliche Institute planen in naher Zukunft nicht eine separate Neuroprothese eines Beins oder Arms, sondern ein ganzes Exoskelett für Menschen mit Zerebralparese. Bei dieser Prothesenform muss das Exoskelett nicht nur Informationen vom Gehirn, sondern auch vom Rückenmark erh alten. Mit einem solchen Gerät, das mit allen wichtigen Nervenenden des Körpers verbunden ist, kann ein Mensch als echter Cyborg bezeichnet werden. Durch das Tragen eines Exoskeletts kann eine vollständig gelähmte Person ihre Bewegungsfähigkeit wiedererlangen. Aber das Problem ist, dass die Umsetzung der Bewegung nicht alles ist, was vom NCI verlangt wird. Exoskelettmuss auch das Gleichgewicht, die Bewegungskoordination und die Orientierung im Raum berücksichtigen. Während die Aufgabe, all diese Befehle gleichzeitig zu implementieren, schwierig ist.
Die Angst der Menschen vor dem Neuen
Die nicht-invasive Methode der Implantatinsertion ist unter Laborbedingungen effektiv, aber im normalen Leben wird diese Methode wahrscheinlich nicht die an sie gestellten Erwartungen erfüllen. Der Kontakt mit einer solchen Verbindung ist schwach, sie wird hauptsächlich zum Lesen von Signalen verwendet. Daher verwenden sie in der Medizin und in der Neuroprothetik in der Regel die chirurgische Methode des Einführens von Elektroden in den Körper. Aber nur wenige Menschen werden zustimmen, ihren Körper und eine unbekannte Technik zu kombinieren. Wer von den Terminatoren und Cyborgs aus Hollywood-Filmen gehört hat, hat Angst vor Fortschritt und Innovationen, besonders wenn sie eine Person direkt betreffen.
