Част първа: Човешкият колос
Част втора: Мозъкът
Част трета: Полет над гнездото на невроните
Част четвърта: Неврокомпютърни интерфейси
Част пета: Проблемът с Neuaralink
Част шеста: Възраст на магьосниците 1
Част шеста: Възраст на магьосниците 2
Част седма: Големият синтез
Промоционално видео:
През 1969 г. учен на име Еберхард Фец свързва един неврон в мозъка на маймуна с циферблат пред лицето му. Стрелките трябваше да се движат, когато невронът изстреля. Когато маймуната помисли, че невронът се активира и стрелките се изместиха, тя получи бонбон с вкус на банан. С течение на времето маймуната започна да се усъвършенства в тази игра, защото искаше още вкусни сладкиши. Маймуната се научи да активира отделен неврон и стана първият герой, получил интерфейс на неврокомпютър.
През следващите няколко десетилетия напредъкът беше доста бавен, но към средата на 90-те ситуацията започна да се променя и оттогава всичко се ускори.
Тъй като нашето разбиране за мозъка и електродното оборудване е доста примитивно, усилията ни са насочени към създаване на прости интерфейси, които ще се използват в областите на мозъка, които разбираме най-добре, като двигателната кора и зрителната кора.
И тъй като експериментите с хора са възможни само за хора, които се опитват да използват NCI, за да облекчат страданията си - и тъй като търсенето на пазара е фокусирано върху това - нашите усилия са почти изцяло посветени на възстановяването на изгубените функции за хората с увреждания.
Най-големите индустрии на NCI в бъдещето, които ще осигурят на хората магически суперсили и ще преобразят света, сега са в състояние на ембрион - и ние трябва да се ръководим от тях, както и от нашите собствени предположения, мислейки какъв може да бъде светът през 2040, 2060 или 2100.
Да минем през тях.
Това е компютър, създаден от Алън Тюринг през 1950 година. Казва се Pilot ACE. Шедьовър на своето време.
Сега вижте това:
Докато четете примерите по-долу, искам да запазите тази аналогия пред очите си -
Pilot ACE е същото за iPhone 7
отколкото
всеки пример по-долу е за _
- и се опитайте да си представите какво тире трябва да е на място. Ще се върнем към него по-късно.
Във всеки случай от всичко, което съм чел и обсъждал с хората в тази област, в момента се разработват три основни категории невронни компютърни интерфейси:
Първи NCI тип # 1: използване на моторната кора като дистанционно управление
В случай, че сте забравили, моторната кора е този тип:
Много области от мозъка са неразбираеми за нас, но двигателната кора е по-малко неразбираема за нас от другите. И по-важното е, че е добре картографиран, отделните му части контролират отделни части на тялото.
Важно е, че това е един от големите мозъчни региони, който е отговорен за нашата работа. Когато човек прави нещо, двигателната кора почти сигурно дърпа струните (поне физическата страна на действието). Следователно човешкият мозък няма нужда да се научи да използва двигателната кора като дистанционно управление, тъй като мозъкът вече го използва като такъв.
Вдигни ръка. Сега го оставете. Виждате ли? Ръката ви е като малък дрон за играчки, а мозъкът ви просто използва моторната кора като дистанционно управление, за да свали дрона и обратно.
Целта на NCI, базиран на кората на двигателя, е да се свърже с него и след това, когато дистанционното управление задейства команда, чуйте тази команда и я изпратете до някакво устройство, което може да отговори на него. Например на ръка. Сноп нерви е посредникът между вашата кора и ръката ви. NCI е посредник между моторната кора и компютъра. Просто е.
Един от тези видове интерфейси позволява на човек - обикновено човек, парализиран от врата или с ампутиран крайник - да движи курсора на екрана с умовете си.
Всичко започва със 100-пинова многоелектродна матрица, която се имплантира в човешката двигателна кора. Двигателната кора при парализиран човек работи добре - просто гръбначният мозък, който служи като посредник между кората и тялото, спря да работи. По този начин, с имплантираната електродна решетка, изследователите позволиха на човека да движи ръката си в различни посоки. Дори и да не може да го направи, двигателната кора функционира нормално, сякаш може.
Когато някой движи ръката си, двигателната му кора експлодира от активност, но всеки неврон обикновено се интересува само от един тип движение. Следователно, един неврон може да стреля всеки път, когато човек премести ръката си надясно, но ще се отегчи, когато се движи в други посоки. Тогава само един от този неврон може да определи кога човек иска да премести ръката си надясно и кога не. Но с електродна редица от 100 електрода, всеки ще слуша отделен неврон. Следователно, по време на тестове, когато човек е помолен да премести ръката си надясно, например, 38 от 100 неврона записват активността на невроните. Когато човек иска да премести ръката си наляво, 41 други се активират. В процеса на упражняване на движения в различни посоки и с различна скорост,компютърът получава данни от електродите и ги синтезира в общо разбиране за модела на активиране на невроните, съответстващ на намеренията за движение по осите XY.
След това, когато те показват тези данни на екрана на компютъра, човек може със силата на мисълта, "опитвайки се" да премести курсора, всъщност да контролира курсора. И работи. BrainGate даде възможност на момчето да играе на видеоигра само със силата на мисълта, използвайки NCI, свързани към моторната кора.
И ако 100 неврона могат да ви кажат къде искат да преместят курсора, защо не могат да ви кажат, когато искат да вземат кафето си и да отпият? Това направи тази парализирана жена:
Друга парализирана жена успя да лети в симулатор на изтребител F-35, а наскоро маймуна се возеше в инвалидна количка, използвайки мозъка му.
И защо да се ограничаваме само до ръцете? NKI бразилският пионер Мигел Николелис и неговият екип изградиха цял екзоскелет, който позволи на парализиран човек да вземе началния удар на Световната купа.
Тези разработки съдържат семената на други бъдещи революционни технологии, като интерфейси между мозъци.
Николелис провежда експеримент, при който двигателната кора на един плъх в Бразилия, който натиска един от двата лоста в клетка - един от които плъхът е знаел, че ще му хареса - е свързан чрез интернет с моторната кора на друг плъх в САЩ. Плъх в Съединените щати се намираше в подобна клетка, с изключение на това, че за разлика от плъх в Бразилия, тя нямаше информация за това кой от двата й лоста ще й хареса - освен сигналите, които получаваше от бразилския плъх. В хода на експеримента, ако американският плъх правилно е избрал лоста, същият, издърпан от плъха в Бразилия, и двамата плъхове са получили награда. Ако са издърпали грешния, не са го получили. Интересното е, че с течение на времето плъховете ставаха все по-добри и по-добри, работеха заедно, като една нервна система - въпреки че нямаха представа за съществуването помежду си. Успехът на американския плъх без информация е 50%. Със сигналите, идващи от мозъка на бразилския плъх, степента на успех се повиши до 64%. Ето видео.
Отчасти се получи и при хората. Двама души в различни сгради са работили заедно, докато са играли видео игра. Единият видя играта, другият държеше контролер. Използвайки прости ЕЕГ слушалки, играчът, който е видял играта, може, без да движи ръцете си, да помисли да движи ръката си, за да „застреля“контролера - и тъй като мозъците им комуникират помежду си, играчът с контролера усеща сигнала в пръста си и натиска бутона.
Първи тип NCI №2: изкуствени уши и очи
Има няколко причини, поради които зрението за незрящи и звукът за глухите са сред най-достъпните категории неврокомпютърни интерфейси.
Първо, подобно на двигателната кора, сензорната кора е част от мозъка, която разбираме доста добре, отчасти защото те са склонни да картографират добре.
На второ място, сред много от ранните подходи, нямаше нужда да се занимаваме с мозъка - бихме могли да взаимодействаме с местата, където ушите и очите се свързват с мозъка, защото именно тук нарушенията бяха най-често срещани.
И докато активността на двигателната кора на мозъка се отнасяше предимно до четене на неврони за извличане на информация от мозъка, изкуствените сетива работят по различен начин - като стимулират невроните да изпращат информация навътре.
През последните десетилетия видяхме невероятно развитие на кохлеарните импланти.
Кохлеарният имплант е малък компютър, който има микрофон в единия край (който седи на ухото) и проводник в другия, който се свързва с редица електроди, облицоващи кохлеята.
Звукът влиза в микрофона (малката кука в горната част на ухото) и отива в кафявото нещо, което обработва звука, за да филтрира по-малко полезни честоти. След това кафявото нещо предава информацията през кожата, чрез електрическа индукция, към друг компонент на компютъра, който преобразува информацията в електрически импулси и я изпраща към кохлеята. Електродите филтрират импулси по честота като кохлея и стимулират слуховия нерв като космите в кохлеята. Ето как изглежда отвън:
С други думи, изкуственото ухо изпълнява същата функция да преобразува звука в импулси и да го предава на слуховия нерв като нормалното ухо.
Но това не е идеално. Защо? Защото, за да изпратите звук към мозъка със същото качество като обикновеното ухо, ви трябват 3500 електрода. Повечето кохлеарни импланти съдържат само 16. Грубо.
Но ние сме в ерата на Pilot ACE - разбира се, грубо.
Въпреки това, днешният кохлеарен имплант позволява на хората да чуват реч и да говорят, което вече е добре.
Много родители на глухи деца получават кохлеарни импланти, когато са на една година.
В света на слепотата се извършва подобна революция под формата на ретинален имплант.
Слепотата често е резултат от заболяване на ретината. В този случай имплантът може да изпълнява подобна функция за зрение като кохлеарен имплант за слух (макар и не толкова директно). Прави същото като нормалното око, предавайки информация на нервите под формата на електрически импулси, точно както правят очите.
По-сложен интерфейс от кохлеарния имплант, първият имплант на ретината е одобрен от FDA през 2011 г. - имплантатът Argus II, направен от Second Sight. Ретиналният имплант изглежда така:
И работи по следния начин:
Ретиналният имплант има 60 сензора. В ретината има около милион неврони. Грубо. Но да видите замъглени ръбове, форми, игра на светлина и тъмнина е много по-добре, отколкото да не виждате нищо. Особено интересното е, че за постигане на добро зрение изобщо не са необходими милион сензори - моделирането предполага, че 600-1000 електроди биха били достатъчни за разпознаване на лица и четене.
Първи NCI тип # 3: дълбока мозъчна стимулация
От края на 80-те години дълбоката мозъчна стимулация се превърна в друг суров инструмент, който все още променя живота на много хора.
Също така, това е категория на NCI, които не са свързани с външния свят - това е използването на неврокомпютърни интерфейси, за да се излекува или подобри чрез промяна на нещо вътре.
Това, което се случва тук, е един или два електродни проводника, обикновено с четири отделни електродни места, които влизат в мозъка и често попадат някъде в лимбичната система. След това в горната част на гърдите се имплантира малък пейсмейкър и се свързва с електродите. Като този:
След това електродите могат да доставят малък заряд, ако е необходимо, което е полезно за много важни неща. Например:
- намаляване на тремора при хора с болестта на Паркинсон
- намаляване на тежестта на атаките
- намаляване на обсесивно-компулсивното разстройство
Чрез експерименти (т.е. досега без одобрение от FDA) учените са успели да облекчат някои видове хронична болка, като мигрена или фантомна болка в крайниците, да излекуват тревожност или депресия при ПТСР или, в комбинация с мускулна стимулация, да възстановят някои нарушени мозъчни вериги, които са се разпаднали след инсулт или неврологично заболяване.
* * *
Това е състоянието на все още слабо развитата зона на NCI. И в този момент в него влиза Илон Мъск. За него и за Neuralink съвременната индустрия на NCI е точка А. Докато изучаваме миналото през тези статии, за да стигнем до настоящия момент. Сега е време да погледнем в бъдещето - да разберем каква е точка Б и как можем да стигнем до нея.
ИЛЯ ХЕЛ
Част първа: Човешкият колос
Част втора: Мозъкът
Част трета: Полет над гнездото на невроните
Част четвърта: Неврокомпютърни интерфейси
Част пета: Проблемът с Neuaralink
Част шеста: Възраст на магьосниците 1
Част шеста: Възраст на магьосниците 2
Част седма: Големият синтез