Для реализации двигательных нейроинтерфейсов традиционно используется подход на основе воображаемого движения.
Однако недавно научная группа Сергея Шишкина, ведущего научного сотрудника МЭГ-центра МГППУ, руководителя группы нейрокогнитивных интерфейсов, занялась детальным изучением альтернативного метода, в котором участник не воображает движения, а совершает попытки их осуществить.
На лекции Сергей Львович рассказывает о том, как квазидвижения соотносятся с мышечной активацией и как выявленные принципы могут адаптироваться к применению нейроинтерфейсов.
Лекция прошла в рамках школы “Нейроинтерфейсы нового поколения: методики двунаправленного взаимодействия с нервной тканью в реальном времени” Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ
В этой статье опишу очень простой, но тем не менее важный и интересный проект - колесное шасси на нейроуправлении. Этим шасси может быть как машинка, так и большой робот на колесах так и инвалидная каталка. Разницы не будет вообще.
В отличии от дрона тут не нужно долго тренировать и порог входа в тему очень низок.
План будет простой. Возьмем самую дешевую машинку с радиоуправлением, добавим ардуино с блитузм модулем и будем управлять этим всем с помощью нейроинтефейса ms-04d.
Для того чтобы заставить это всё работать вместе нужно будет сделать несколько простых шагов. Инструкция будет максимально подробная.
Разборка пульта. Нам нужно разобрать пульт управления машинкой и вытащить из него схему
В пульте будет 2 схемы: с кнопками и с переключателем и светодиодом. Вторую удаляем.
Нам нужна только с кнопками и микросхемой RF2175.
Микросхема не должна быть повреждена.
Отключаем схему от пульта и платы с светодиодом.
К микросхеме RF2175 на схеме подключены 4 кнопки: вперед, назад, повороты вправо и влево. В общем виде всё подключено вот так:
Нажимая на кнопки мы подаем минус на отдельные порты микросхемы. Ардино нано может выдавать на порты как минус так и положительный сигнал и если мы заменим кнопки на порты ардуино то мы сможем программно задавать направление движения.
или же сделать как описано ниже.
Нам нужно определить мас адрес нейроинтерфейса. Это можно сделать по инструкции тут http://developer.neurosky.com/docs/doku.php?id=mindwave_mobile_and_arduino .Или же через иные проги. Я делал это через прогу nRF connect с гугл плея. Схема подключения модуля. Можно без резисторов сразу RX к выводу D9. И не трогать пин 34 если есть маленькая кнопочка рядом с выводами.
Далее:
Запустите приложение Arduino на компьютере.
Подключите USB-кабель Arduino к компьютеру. На Arduino должен гореть зеленый свет.
Загрузите файл .ino скетча, расположенный в конце этого шага, или скопируйте следующий код, который передает данные между Serial Monitor Arduino и модулем Bluetooth, и вставьте его в новый скетч Arduino.
SoftwareSerial mySerial(8,9); // указываем пины tx и rx
void setup() {
pinMode(8,INPUT);
pinMode(9,OUTPUT);
Serial.begin(9600); // включаем hardware-порт
mySerial.begin(38400); // включаем software-порт
Serial.println("start setting");
}
void loop() {
if (mySerial.available()) {
char c = mySerial.read(); // читаем из software-порта
Serial.print(c); // пишем в hardware-порт
}
if (Serial.available()) {
char c = Serial.read(); // читаем из hardware-порта
mySerial.write(c); // пишем в software-порт
}
}
4. Загрузите скетч.
5. Удерживая нажатой маленькую кнопку над контактом EN на HC-05, подключите VCC HC-05 к + 5 В Arduino и удерживайте кнопку нажатой в течение нескольких секунд, пока красный свет на HC-05 не начнет мигать в течение 2 секунд.
6. Откройте монитор последовательного порта Arduino (правый верхний угол окна приложения Arduino) на компьютере и установите для параметров в правом нижнем углу значения “Both NL & CR” и скорость передачи данных “9600”.
7. Откройте внутри строки ввода окна Serial Monitor. Введите AT на клавиатуре компьютера и нажмите Return. Если ответ «ОК», продолжайте. Если не «ОК», попробуйте еще раз. Иногда с первого раза не получается.
8. Включите нейроинтерфейс. Индикатор на нем должен гореть постоянно синим.
9. Введите AT-команды, как прописано ниже. Ответ должен быть «ОК» после каждой команды.
AT + UART = 57600,0,0 Определяет скорость передачи, она такая и в ms-04b и в neyrosky.
AT + ROLE = 1 Устанавливает HC-05 в качестве ведущего устройства, а не ведомого.
AT + PSWD = 1234 Устанавливает пароль, используемый интерфейсе.
AT + CMODE = 0 Для подключения HC-05 к определенному устройству.
AT + CLASS = 0 Определяет класс устройства.
AT + INQM = 1,9,48 Устанавливает параметры для сопряжения.
AT + INQ, команда чтобы узнать, распознает ли HC-05 интерфейс. Поиск интерфейса может занять 15-20 секунд. Одно из отображаемых устройств должно иметь тот же адрес, что и интерфейс, в формате xxxx: xx: xxxxxx. Этот адрес используется в следующих 3 командах (показаны как addr), за исключением того, что двоеточия должны быть заменены запятыми.
AT + PAIR = addr, 30 (здесь не было ответа «ОК».)
AT + BIND = addr (красный свет на HC-05 мигает каждые 2 секунды)
AT + LINK = addr
10. Красный индикатор HC-05 должен мигать 2 раза каждые 3-4 секунды. В первый раз, когда мастер прописал команды частота моргания не изменилась. Поэтому он дважды проверил, правильно ли установлены контакты проводов на Arduino и макетной плате, вытащил провод + 5В из HC-05, выполнил снова шаг 5 и набрал команды PAIR, BIND и LINK. На этот раз красный индикатор изменился на 2 быстрых мигания каждые 3-4 секунды. Это значит, что устройства сопряжены. В следующий раз, при пользовании устройствами, они автоматически подключатся к ним в течение нескольких секунд.
11. Отсоедините провод TXD HC-05 от вывода 10 Arduino и подключите его к RX (вывод 0) Arduino. Отсоедините провода HC-05 от делителей напряжения и снимите их, а также снимите резисторы, используемые в качестве делителей напряжения. Теперь проводка должна быть такой, как показано на фото.
12. Закройте Serial Monitor.
13.Отключите интерфейс.
14. Отсоедините USB-кабель от Arduino или компьютера.
15. Закройте приложение Arduino.
! Модуль может не отзываться на команды и скорее всего были просто перепутаны выводы RX и TX. Достаточно просто поменять и будет работать !
После того как модуль HC-05 прошился мы его никуда не переносим. Так же оставляем как он и есть.
Далее нам нужно припаять ардуино нано к плате управления машинкой с rf2175. Схема соединения очень простая. Мы подключаем цифровые порты 2,3,4,5 вперед кнопок и будет подавать минус с ардуино.
А вот так оно будет выглядеть в живую.
На этом пайка почти завершена. Осталось впаять готовы блок в машинку и запитать от аккумулятора.
Но перед запайкой и конечным монтажом нам нужно сделать самое важное - написать код управления.
Нейроинтерфейс MS-04D довольно функциональное устройство и может выдавать большой спектр данных:
1.Исходная электроэнцефалограмма
2.Определяются следующие мозговые волны: Дельта, Тета, Низкие Альфа, Высокие Альфа, Низкие Бета, Высокие Бета, Гамма
3.Данные с гироскопа: Ускорение по трем осям и угловая скорость по трем осям.
4.Данные о концентрации и расслаблении человека.
Любые их этих наборов данных мы можем взять как данные для управления, но генерировать нужные ритмы будет куда сложнее чем концентрироваться и расслабляться.
Сделаем оба варианта. Почему и нет?
1.Вариант с концентрацией и расслаблением.
Алгоритм следующий:
Если концентрация выше расслабления то машинка едет вперед
Если концентрация меньше расслабления то машинка едет назад
Если концентрация нулевая то машинка поворачивает вправо
Если расслабление нулевое то машинка поворачивает влево
Анализ будет происходить в самом нейроинтефейсе, а машинка будет только принимать сигнал управления.
Теперь мы можем интегрировать эту схему в машинку. Вся система управления будет там.
Теперь приступаем к самой машинке. Это будет самая быстрая часть. Аккуратно снимает верхнюю крышку.
Снизу будут болты и зажимы.
Вскрываем ей до конца.
Можем увидеть маленькую схемку, 2 мотора, выключатель питания и штекер для аккумулятора.
Далее берем платку пульта с ардуино нано и припаиваем к питанию этой схемы. Питание идет через красный и черный провод.
Черный идет напрямую от аккумулятора, а красный от переключателя. Мы припаиваемся красный к красному,а черный к черному
Ну и собственно всё. Теперь аккуратно запаковываем всё обратно в машинку и сворачиваем болтики. Аккумулятора в 3.7в хватит для питания машинки и всей системы.
Для запуска всей системы мы должны включить нейроинтерфейс, подождать секунд 10 и запустить машинку. Опять же подождать пока будет соединение. Если все сделали правильно то машинка поедет в зависимости от залитого кода и уровней ритмов/показателей концентрации . Ну и видео с тестом.
Чуть потренироваться и можно будет направлять куда нужно. Теперь точно всё. Проект простой и делается за пару дней, но дает огромный опыт в нейропроектах.
Цитата Адама Дженсена «I never asked for this» крайне противоположна моим взглядам на развитие технологий. И в слиянии человеческого разума с нейроимплантами я вижу едва ли не эволюционный потенциал и становление нового вида. Но самые оптимистичные взгляды на прогресс неизбежно сталкиваются с реальностью. И эта реальность рисует весьма непростую картину.
Пока одни люди пьют глицин и теанин, чтобы «все было хорошо в голове», другие уже хотели бы интегрировать чип, чтобы он хоть как-то вывозил всю эту жизнь. Ноотропные препараты, культура биохакинга, сложности работы с режимом и образом жизни – все это отличный пласт для того, чтобы двигаться к чему-то большему чем человек. О сложностях и возможностях этого пути рассказываю в телеграм канале. Подписывайтесь, чтобы не пропускать новые статьи!
Мозговые нейроимпланты. Первые проблемы
Технологии установки имплантов в мозг значительно продвинулись, параллельно с этим сделав проще жизни людей с нейро заболеваниями. Но, учитывая быстрое развитие нейропротезов нового поколения возникает один непредвиденный риск – что произойдет, когда уже установленные имплантаты устареют или их производитель обанкротится?
Актуальный статус нейропротезов
Огромные достижения в области медицинских технологий привели к появлению все более совершенных имплантируемых неврологических устройств, таких как стимуляторы глубинных зон мозга, блуждающего нерва и спинного мозга. Neuralink Илона Маска или интерфейс человек-мозг-компьютер (BCI) остаются наиболее известными устройствами. Китай недавно представил собственный имплантат BCI. И быстро догоняет США в сфере нейротехнологий.
Имплантированные устройства уже улучшили качество жизни людей, страдающих неврологическими заболеваниями. Но, учитывая скорость развития, которую мы наблюдаем в настоящее время, что произойдет, когда импланты устареют? Или лишатся технической поддержки от производителя, по аналогии с тем, как Windows прекращает поддержку устаревших версий операционной системы? Можно ли будет удалить имплант, и если да, то кто за это платит?
Все сводится к следующему: должны ли быть предусмотрены меры защиты от таких ситуаций? Одни люди полагают, что производитель обязан взять на себя ответственность за удаление чипа. В недавно опубликованном исследовании от Института неврологических заболеваний Нормана Фикселя во Флориде, предложено формальное определение «отказ от имплантированного неврологического устройства», которое, по словам исследователей, важно для разработки базовых принципов, политики и законов, касающихся нейроимплантов.
Инцидент с Neurotech
В 2020 году журнал Nature Medicine выпустил материал про австралийку Риту Леггетт, которой установили экспериментальный мозговой имплантат для лечения эпилепсии. Имплантированное в рамках клинических испытаний устройство сработал. У Риты прекратились судороги. Однако в середине испытаний, компания NeuroVista, создавшая устройство, закрылась. Причиной стало недоверие инвесторов к самой технологии.
Поскольку компания закрылась, никто не отслеживал работу устройства. В голове Риты Леггетт находился буквально микрокомпьютер с работающей батареей, которой бы хватило еще на три года. Муж Риты предложил купить устройство у NeuroVista, но получил отказ из-за особенных компонентов импланта. Единственным выходом из ситуации было удаление устройства.
Представьте, что покупая смартфон, вы заранее соглашаетесь отдать такую же сумму, когда захотите от него избавиться. Без разницы, произойдет ли это из-за его поломки, или из-за того, что вы решили просто «побыть без него». Нейроуправление для протезов также сложно искоренить из себя, как и внедрить в организм.
По словам Фредерика Гилберта, доцента Университета Тасмании, который специализируется на этике нейротехнологий и давал интервью для статьи Nature Medicine, удаление устройства равносильно прекращению лечения. Причина в том, что устройства серьезно влияют на личность пациента. Сложности, вызванные удалением устройства, могут быть прямо пропорциональны эффективности технологии. Может потенциал развития технологии лежит на симбиозе ЭЭГ и нейросетей.
Кто виноват?
Авторы текущего исследования пришли к выводу, что неудача клинического испытания не будет отказом от нейроимпланта. Ведь неудачей будет проблема безопасности или отсутствие терапевтического эффекта. Тем не менее, авторы разработали систему критериев, как производителю стоит себя вести, чтобы оставаться на «правой» стороне отказа.
Во-первых, участники исследования должны быть проинформированы о возможности прекращения исследования и о том, что они будут направлены в лечебную или контрольную группу исследования.
Во-вторых, участники должны быть уведомлены об условиях, в которых исследование будет прекращено.
В-третьих участникам должны быть предоставлены ресурсы для других методов лечения, соответствующих принятым стандартам медицинской помощи.
Конечно, помимо проблемы преждевременного прекращения испытаний, существует нюанс с судьбой импланта, когда испытание достигает естественного финала. В такой ситуации участникам исследования обычно предлагается удаление устройства. В США это происходит после того, как исследователи связываются с компаниями медицинского страхования, чтобы узнать, покроют ли они расходы . В настоящее время не существует четких рекомендаций относительно того, остается ли имплантат или его удаляют.
Крах нейротехнологических компаний
Ожидалось, что к 2026 году мировой рынок нейроимплантов достигнет 17,1 млрд долларов США. Однако это не гарантирует, что компании, производящие эту продукцию, останутся на плаву. NeuroVista — не единственная компания, которая закрыла свои двери для клиентов.
В 2019 году компания Autonomic Technologies (ATI) прекратила деятельность после успешных плацебо-контролируемых испытаний стимулятора, который лечит кластерные головные боли. Компания закрылась из-за мошенничества со стороны регулирующих органов, но результат для более чем 700 человек, использовавших устройство, был один:
Nuvectra, производитель стимулятора спинного мозга для лечения хронических болей, подал заявление о банкротстве в 2019 году. В том же году компания по производству имплантов для искусственного зрения Second Sight начала терять деньги и посоветовала производителям прекратить производство имплантатов сетчатки, чтобы сосредоточиться на мозговых имплантатах, восстанавливающих зрение. В начале 2020 года генеральный директор и директор по исследованиям и разработкам внезапно уволились, большинство сотрудников были уволены, и компания начала продавать свои материальные активы с аукциона, в результате чего около 350 человек, оснащенных имплантами Second Sight, немного занервничали.
Вскоре после этого инцидента компания объединилась с Nano Precision Medicine (NPM). А в середине 2020 года другой производитель стимуляторов спинного мозга Stimware, отозвал все свои устройства и в 2022 году подал заявление о банкротстве. В то же время, компания Stentrode, производящая нейроимпланты для борьбы с параличом чувствует себя в целом уверенно.
Когда подобные компании закрываются, имплантаты обычно остаются на месте. В большинстве случаев эксплантация считается слишком дорогой, слишком рискованной или просто ненужной. А люди с неврологическими заболеваниями откатываются в своем состоянии, хоть и с дополнительным бесполезным оборудованием.
Если повезет, клиенты смогут найти устройство на замену, но это маловероятно. Согласно статье, опубликованной в журнале Nature в 2022 году, замена устаревших имплантатов, таких как стимулятор спинного мозга Nuvectra, требует хирургического вмешательства, восстановление после которого занимает несколько недель. Плюс, это дорого. Операция и замена устройства обойдутся примерно в 40 000 долларов США. И это при условии, что отдельно уже приобретен имплант на замену.
Долговечность устройства: удалять или не удалять
Как уже упоминалось, нейроимпланты, считающиеся передовым сегодня, завтра могут устареть. Эти устройства обладают сроком годности, после которого их работа невозможна без постоянного обслуживания и поддержки.
Летом 2020 года Илон Маск поделился информацией о ходе работы над имплантатом Neuralink. Описывая устройство как «Fitbit в вашем черепе», Маск настроен оптимистично, описывая процесс установки. С учетом того, что нейроимплант способен помочь людям с квадриплегией.
По сути, вы лишаетесь крайне малой части черепа. Мы удаляем фрагмент черепа размером примерно с монету, а затем робот вставляет электроды… После установки электродов, устройство заменяет собой удаленную часть черепа. И мы, по сути, проходимся сверху суперклеем, которым зашивают многие раны. И сразу после процедуры можно смело идти на прогулку, что довольно круто.
Илон Маск
Да, круто. Но не менее интересен раздел презентации, посвященный свинье Дороти, у которой раньше был Neuralink. Маск сказал, что удаление имплантата Дороти продемонстрировало «обратимость» устройства.
Пример с Дороти показывает, что вы можете подключить Neuralink, попользоваться им, удалить имплант и быть счастливым, здоровым и неотличимым от обычного представителя вида.
Илон Маск.
Это все, что Маск заявил касательно удаления устройства. И ничего о рисках.
Компания Маска, производящая мозговые имплантаты, с тех пор отказалась от свиней и начала набор испытуемых для первого эксперимента на людях. Но сначала пришлось бороться с FDA за одобрение. В 2023 году агентство Reuters сообщило, что FDA отклонило заявку на одобрение испытаний по соображениям безопасности пациентов, сославшись, среди прочего, на серьезные опасения по поводу того, как устройство можно удалить, не повредив ткани мозга. Впрочем Маск уже получил одобрение, поэтому FDA, в целом, удовлетворено.
Трудно найти экспертный комментарий о том, повредит ли удаление Neuralink – или другого мозгового имплантата – мозг или нет. Если попробовать смотреть на ситуацию объективно, то сейчас как раз время, когда мы оперируем лишь предположениями. Но если установка такого устройства, как Neuralink, несет в себе риск повреждения ткани мозга, логично предположить, что его удаление тоже несет в себе риски.
Мозговые нейроимпланты и юридический аспект. Что такое «отказ от имплантированного неврологического устройства»
Исследователи просмотрели статьи о случаях отказа от нейроимплантов, прежде чем прийти к консенсусу по соответствующему определению. Они предлагают объединить следующие критерии, для формулирования обоснованного отказа от нейроимпланта:
Непредоставление информации, касающейся наличия или отсутствия планов медицинской, технической и/или финансовой ответственности как фундаментальных аспектов согласия пациента во время и после клинического исследования.
Невыполнение разумной ответственности за оказание медицинской, технической и/или финансовой поддержки до окончания указанного срока службы имплантируемого устройства.
Неспособность удовлетворить любые неотложные потребности, как устранение сбоя или перепрограммирование импланта. Что может привести к проблемам с безопасностью и/или ухудшению эффективности устройства.
Неудачное клиническое исследование, если или когда (1) информированное согласие не обеспечило постоянный доступ к имплантированному устройству и управлению им, согласно пункту выше, и/или другим устройствам, которые могут быть продемонстрированы как имеющие равную или большую терапевтическую ценность в будущем и (2) лица, ответственные за исследование, не предприняли разумных усилий для обеспечения постоянного доступа к устройству и поддержки пациентов, которым это устройство приносит пользу.
Проблемы, поднятые в этой статье, ясно показывают, что в этой быстро развивающейся области необходимы более точные и последовательные рекомендации для защиты пациентов и их врачей.
Что в итоге?
Лично я вижу в этом «утрясывание рынка нейроимплантов». Предыдущая волна хайпа не могла длиться вечно и экстраполяция Мура, ныне почившего, тут не сработает. Смелые ожидания и амбиции дали рост стартапам и проектам. Но когда технология вышла за пределы лабораторий, она была вынуждена столкнуться с реалиями.
Простыми словами: часть компаний уйдет с рынка, часть стартапов закроется и неизбежно будут люди, которые от этого пострадают. Но значит ли это, что вся сфера нейротехнологий сколлапсирует? Конечно же нет. То, что происходит с нейроимплантами сегодня – это детская болезнь любой технологии, касающейся здоровья и продуктивности. И, лично я, верю в сценарий, что лет через 15-20 кто-то будет читать эту статью приложив только волевое усилие и нейроинтерфейс.
Больше материалов про мозг, психику и сознание вы найдете в материалах телеграм канала. Подписывайтесь, чтобы не пропустить свежие статьи!
Не так давно провел очень интересный опыт со своим нейроинтерфейсом. Нейроинтерфейс новой модели и был доработан до работы с дронами только к концу прошлого года. Но для начала напомню что это вообще такое.
Нейроинтерфейс (или интерфейс «мозг – компьютер») – так называется устройство для обмена информацией между мозгом и внешним устройством. В качестве объекта управления может выступать не только компьютер, но и любое другое электронное устройство: квадрокоптер, система «умного дома», промышленный робот или боевой дрон, экзоскелет и даже искусственные органы чувств.
Нейроинтерфейсы бывают инвазивные и неинвазивные. Инвазивные это те что внедряются в череп. Они очень сложны и опасны в использовании и установке. Мой нейроинтерфейс неинвазивный и полностью безопасный. MS-04D (это версия конца 23 года) является дальнейшей глубокой модификацией модели MS-04C (это версия конца 22 года) . И несмотря на внешнее сходства имеют много отличий.
MS-04D имеет встроенный контроллер ардуино нано. Это позволяет не только быстро изменять и дополнять стандартную прошивку, но и загружать свои алгоритмы анализа.
Встроенный акселерометр гироскоп. Это позволяет определять движение головы. По сути ещё один канал данных .
Собственный протокол N-03 . В отличии от протокола нейроскай более понятен и не зашифрован. К протоколу нейроскай была добавлена возможность работы с lsl.
Ms-04D является одноканальным неинвазивным нейроинтерфейсом . Этот интерфейс снимает ЭЭГ и данные с гироскопа и отправляет его через bluetooth на сопряженное устройство (телефон, пк, иные bluetooth устройства) .Так же возможна работа через USB. Устройство может как проводить простейший анализ само, так и посылать сырой сигнал на устройство.
Само устройство сделано пластикового печатного корпуса (пластик petg) и электроники на затылке. Чтобы обезопасить электронику от случайных ударов она закрыта в коробочки. Питание осуществляется через встроенный аккум . Зарядка через usb. Устройство одноканальное. То есть оно снимает сигнал с одной точки на лобной доле. Можно снимать как с правой так и левой доли.
Для съема такого сигнала нужны особые точки относительно которых проходит измерения. В нашем случае это мочки ушей. Там нет эл. сигналов и поэтому на них крепятся прищепки — электроды.
В устройство встроены фильтры шумов и очень мощный усилитель — сигнал проходит всегда.
Анализируется следующая информации :
1.Исходная электроэнцефалограмма (сырец сигнал нужен для протокола lsl)
2.Определяются следующие мозговые волны: Дельта, Тета, Низкие Альфа, Высокие Альфа, Низкие Бета, Высокие Бета, Гамма
3.Данные с гироскопа: Ускорение по трем осям и угловая скорость по трем осям.
Собственно был дрон JJRC H36 Mini. Простой и мелкий дрон с пультом. Работающий через 2.4 ггц радио сигнал. Управлять...довольно сложно , но взлет почти стабильный. Команда на взлет и полет "вперед" осуществляется увеличением интенсивности альфа-ритма мозга. Ну если по простому то при определенном уровне расслаблении и уменьшения концентрации на чем то дрон и активируется. Команды на полет в сторону дает уже бета ритм. Это как раз концентрация. Разная бета - разные стороны полета. Ну и корректировка полета встроенным гироскопом.
Вообще после тренировки с этим всем может справиться каждый. Очень важно чтобы вокруг не было помех только.
Это не первый и не последний нейроинтерфейс. Сейчас ведутся работы уже по улучшению 8 канального и оптимизированного на чтение "мыслей о движении" ( т.к. называемых воображаемых движений с моторной коры). Тут на порядок сложнее всё делается.
Ну и напоминаю что про это всё можно почитать у нас в группе или посмотреть другие нейропроекты у нас в дискорде.
Премия "Прорыв года в мире физики в 2023 году" от Physics World присуждена швейцарско–французской команде во главе с Грегуаром Куртеном из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), Джоселин Блох из Университетской больницы Лозанны и EPFL и Гийомом Шарве из CEA-Leti за разработку цифрового моста, который восстанавливает связь между головным и спинным мозгом. При тестировании на парализованном человеке система позволила ему стоять и ходить естественным образом.
Цифровой мост между головным и спинным мозгом помог человеку с параличом ходить естественным образом.
Команда протестировала систему на 38-летнем мужчине с травмой спинного мозга в результате велосипедной аварии 10 лет назад. После операции по имплантации мост позволил участнику восстановить интуитивный контроль над движениями ног, что позволило ему стоять, ходить на костылях, подниматься по лестницам и пересекать сложную местность. Интерфейс мозг–позвоночник оставался надежным и стабильным более года использования, в том числе дома без присмотра.
Травма спинного мозга может привести к разрыву связи между головным мозгом и областью спинного мозга, которая обеспечивает ходьбу, что может привести к постоянному параличу. Чтобы восстановить эту связь, команда разработала интерфейс мозг–позвоночник, включающий две имплантируемые системы: одну для регистрации активности коры головного мозга, а другую для электрической стимуляции области спинного мозга, которая управляет движением ног. Для мониторинга сигналов от мозга в мозг участника имплантируется 64-канальная сетка электродов в областях, которые реагируют на намерение пошевелить нижними конечностями. Алгоритм, основанный на искусственном интеллекте, затем декодирует эти сигналы мозга в режиме реального времени, чтобы предсказать двигательные намерения пользователя, и преобразует их в команды стимуляции для активации мышц ног.
Второе устройство представляет собой нейростимулятор, подключенный к электродной матрице, которая имплантируется в область спинного мозга, контролирующую движение ног. Это устройство обеспечивает необходимую электрическую стимуляцию для активации мышц ног, по сути создавая цифровой мост между головным и спинным мозгом. Вся система работает по беспроводной сети, позволяя пользователю передвигаться самостоятельно.
Это исследование вселяет надежду в людей с травмами спинного мозга, и именно поэтому его в Physics World назвали Прорывом года в 2023 году.
Представьте полутемный зал. Сидящая в центре пара целуется, и все вокруг расцветает разноцветными всполохами. Обручи на их головах считывают мозговую активность и превращают в кривые световой инсталляции, заполняющей все вокруг. Так выглядит Kissing Data — один из самых красивых science art проектов последнего времени.
Современные художники все чаще экспериментируют с визуализацией чувств, и по большому счету, у них уже есть все необходимое, для создания новых форм искусства.
Если дать человеку некий индикатор, например, график на мониторе, он может научиться управлять неосознанными биологическими процессами. В том числе, менять ритм собственной мозговой активности.
«Биотех и диптех – это боль, тлен и мрак, особенно для хардварных компаний». Кто, зачем и на какие деньги занимается этим направлением в России – разбираемся в новом выпуске подкаста «Стартап-секреты»
🎧 Подкаст «Стартап-секреты»: Сезон 2, выпуск 45
Я хочу чтобы в какой-то момент мы смогли срастить грубо говоря ChatGPT с мозгом человека. До этого очень не близко с одной стороны, а с другой стороны – следующие шаги уже вроде понятны и на ближайшие лет 15 я вижу у себя работы просто колоссальное количество.
В гостях у меня Саша Панов @itakblet, основатель и СЕО биотех-лаборатории neiry.ru.
Мы обсудили особенности создания deeptech-стартапов, в том числе поиск инженеров в команду, лучшие страны для развития биотех проектов, а также коммерческие успехи сашиной компании, которые начались отнюдь не с первого месяца и даже не года существования.
Тайм-коды на YouTube со ссылками:
0:00 Интро и знакомство с Сашей Пановым, который пять лет назад перешел от традиционного бизнеса к «нетрадиционному», то есть биотеху
5:35 Ваши мысли в обмен на крипту. Stepn для мозга от Саши
9:17 Как технологии персонализации изменят нашу жизнь. Роль нейроинтерфейсов
13:57 Кому Саша не будет продавать свои технологии
16:43 «Большая вечеринка» нейротехнологий в России и мире
19:09 Конкурентное преимущество Neiry перед крупными корпорациями и другими игроками рынка
26:28 Кейсы применения нейроинтерфейсов и данных: охрана труда, музыкальное приложение и управление вибратором
На сайте подкаста «Стартап-секреты» вы найдете все выпуски с возможностью фильтровать по интересующей вас теме, например, «Запуск стартапа», «B2B-проекты», «Инвестиции» или «Глобальные рынки».
«I saw that it was indeed a man, but a dead one—all swathed and wound in silver wires which, as they drew near his body, drew into finer and finer wires till right over the skin they were spread out like silver spider webs, half-concealing his features».
«Город живых мертвецов» написан в 1930 году Прэттом Флетчером и Лоуренсом Мэннингом. Вызывает восхищение - способность авторов сделать такой прогноз развития (деградации) общества, который продолжает исполняться спустя 93 года.
Идеи рассказа
Рост производительности труда приводит к тому, что человеку достаточно трудиться всего полчаса в день (а потом и вовсе, было не нужно), чтобы обеспечить свои потребности. Тогда человек уделяет больше времени творчеству, но и тут его настигает прогресс - техника (по рассказу) вытесняет человека из творчества: например, изобрели машины, которые полностью заменили музыкантов, и воспроизводили любые заданные слова и ритмы. Сейчас (на протяжении нескольких лет) это делает искусственный интеллект.
Оставшиеся глубины и горы были покорены машинами. Исследованы все планеты Солнечной системы. Не осталось реальных дел, которыми можно было бы заниматься. Мужчины стали гоняться за различными побрякушками (считай машины, квартиры, одежда, телефоны и т.п.).
Человеку не осталось ничего, кроме развлечений... Поначалу, создали механизированные театры, которые генерировали для зрителей в нужное время подходящие ароматы, привкусы, тактильные ощущения (температура, ветер). По сути это образ 5D кинотеатров.
Механизированные «5D театры»
Ученые научились соединять нервы человека с нейроинтерфейсами различных протезов/имплантов. Слепые снова смогли видеть, глухие снова смогли слышать. Тогда родилась идея: если нейроинтерфейсы передают сигналы того, что происходит в реальности, то можно научиться передавать сигналы того, чего в реальности не происходит. Так людям стали транслировать грёзы, неотличимые от реальности, в которых можно быть кем угодно.
Фактически уже сейчас есть технологии, позволяющие видеть с помощью камер или управлять механизмами силой мысли. А благодаря эффекту нейропластичности мозга ученые обучают видеть с помощью языка, и заявляют о возможности наводить образы:«С ее помощью (речь про устройство) можно даже создать рекламу, которая транслировалась бы прямо в мозг человека. Например, во время роликов о газировке во рту ощущались бы пузырьки. В перспективе технологию можно также использовать с целью передачи мыслей и эмоций между людьми, уверены разработчики».
Конечно, не все идеи хороши (1930 год все-таки):
Авторы предположили (или намеренно утрировали?), что для погружение в грёзы, людям придется отказаться от органов чувств с помощью хирургии, и соединить себя с имплантами, навсегда отказавшись от реального мира, оставаясь неподвижными в специальных устройствах. Судя по достижениям современной науки и технологий, будет возможно дублировать работу систем (искусственных) восприятия нереальных образов и систем (естественных) восприятия реального мира, переключаясь между ними либо воспринимая одновременно обе, дополняя реальность без гаджетов, но с помощью вживленных имплантов.
Вместо пищи, таких людей кормили токами высокой и низкой частоты (не хотелось бы отведать).
Для поддержания работы инфраструктуры, использовали геотермальную энергию.
Пересечения с «Хищные вещи века» Стругацкие
В повести «Хищные вещи века» (1964 г.), Стругацкие описывают благополучный приморский город с приятным теплым климатом, где людям не приходится думать о том, как заработать деньги. Это приводит к тому, что они снова (как в предыдущем рассказе) не знают чем заняться, и посвящают себя развлечениям. Экстремальные приключения (кстати, с этого же началась деградация в «Городе живых мертвецов»). Облучение толп людей (названо Стругацкими «дрожка») волнами от специального устройства на площади, массово вводящая их в грёзы с приятными и реалистичными фантазиями. И, наконец, электронный наркотик - вейп слег, который позволяет погрузиться в воображаемых мир, неотличимый от реальности, откуда не хочется возвращаться. Видна прямая аналогия с развитием общества в рассказе «Город живых мертвецов».
«Дрожка»
Переопределить будущее
Беззаботная жизнь, возможность погружаться в грезы - приводит к отказу от реальной жизни и реальных дел. Такой вывод можно сделать после прочтения. Но дело не только в этом, а еще и в том, что общество просто не успевает за изменениями. Технический уровень цивилизации растет быстро, а этический уровень за ним не успевает («Барьер Питерса» или «Антропотехнические ножницы»). Возможностей становится больше, но не становится больше понимания того, как разумно с ними обращаться. Актуализацией этики и воспитанием людей должно заниматься государство. Для этого оно должно работать на пользу большей (а не меньшей), части общества, иначе выйдет так, что прогресс лишь создаст миллиарды умирающих безработных или уничтожит все живое.
Такое будущее рисует западная фантастика, и она справедлива для развития мира в капиталистической формации. И да, «Хищные вещи века» Стругацких написаны по западному типу (исходя из сути и духа произведения), но это не делает его плохим.
Есть иное видение, в советской фантастике, например, в «Туманность Андромеды» Ефремова, где человечество сумело объединиться, построить разумные отношения друг с другом, миром и техносферой. Это справедливо для развития мира в коммунистической формации.
Приведите другие интересные примеры будущего из научной-фантастики или из прогнозов ученых.
