Берлинском нейро компьютерном интерфейсе: Нейро-компьютерный интерфейс — это… Что такое Нейро-компьютерный интерфейс?

Содержание

Нейро-компьютерный интерфейс — это… Что такое Нейро-компьютерный интерфейс?

Нейро-компьютерный интерфейс

Пример управления с помощью однонаправленного нейро-компьютерный интерфейса

Нейро-компьютерный интерфейс (называемый также прямой нейронный интерфейс или мозговой интерфейс) — физический интерфейс приёма или передачи сигналов между живыми нейронами биологического организма (например, мозгом животного) с одной стороны, и электронным устройством (например, компьютером) с другой стороны. В однонаправленных интерфейсах, устройства могут либо принимать сигналы от мозга, либо посылать ему сигналы (например, имитируя сетчатку глаза при восстановлении зрения электронным имплантантом). Двунаправленные интерфейсы позволяют мозгу и внешним устройствам обмениваться информацией в обоих направлениях.

Попытки создания

В нейрохирургическом центре в Кливленде в 2004 году был создан первый искусственный кремниевый чип – аналог гиппокампа, который в свою очередь был разработан в университете Южной Калифорнии в 2003 году. Кремний обладает возможность соединять неживую материю с живыми нейронами, а окруженные нейронами транзисторы получают сигналы от нервных клеток, одновременно конденсаторы отсылают к ним сигналы. Каждый транзистор на чипе улавливает малейшее, едва заметное изменение электрического заряда, которое происходит при «выстреле» нейрона в процессе передачи заряженных ионов натрия. Новая микросхема способна получать импульсы от 16 000 мозговых нейронов биологического происхождения и посылать обратно сигналы к нескольким сотням клеток. Так как при производстве чипа нейроны были выделены из окружающих их глиальных клеток, то пришлось добавить протеины, которые «склеивают» нейроны в мозге, также образуя дополнительные натриевые каналы. Увеличение числа натриевых каналов повышает шансы на то, что транспорт ионов преобразуется в электрические сигналы в чипе. Эта технология является первым шагом к будущему симбиозу мозга и компьютера. Необходимо и далее идти по пути усложнения подобных чипов, так как только создание подобных чипов способно будет в будущем помочь узнать всё о мозге.

См.также

Ссылки

Wikimedia Foundation.
2010.

  • Царёво-Займищенское сельское поселение
  • Вырубово

Полезное

Смотреть что такое «Нейро-компьютерный интерфейс» в других словарях:

  • Интерфейс (вычислительная техника) — Интерфейс (от англ. interface  поверхность раздела, перегородка)  совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы. В зависимости от контекста, понятие применимо как к отдельному элементу (интерфейс элемента), так и к… …   Википедия

  • Интерфейс (информатика) — Интерфейс (от англ. interface  поверхность раздела, перегородка)  совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы. В зависимости от контекста, понятие применимо как к отдельному элементу (интерфейс элемента), так и к… …   Википедия

  • Интерфейс (компьютеры) — Интерфейс (от англ. interface  поверхность раздела, перегородка)  совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы. В зависимости от контекста, понятие применимо как к отдельному элементу (интерфейс элемента), так и к… …   Википедия

  • Интерфейс (программирование) — Интерфейс (от англ. interface  поверхность раздела, перегородка)  совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы. В зависимости от контекста, понятие применимо как к отдельному элементу (интерфейс элемента), так и к… …   Википедия

  • Интерфейс системный — Интерфейс (от англ. interface  поверхность раздела, перегородка)  совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы. В зависимости от контекста, понятие применимо как к отдельному элементу (интерфейс элемента), так и к… …   Википедия

  • Нейрокомпьютерный интерфейс — Пример управления с помощью однонаправленного нейро компьютерного интерфейса Нейро компьютерный интерфейс (НКИ) (называемый также прямой …   Википедия

  • Мозговой интерфейс — Пример управления с помощью однонаправленного нейро компьютерный интерфейса Нейро компьютерный интерфейс (называемый также прямой нейронный интерфейс или мозговой интерфейс) физический интерфейс приёма или передачи сигналов между живыми нейронами …   Википедия

  • Прикладные нейронауки — (англ. Applied Neuroscience) междисциплинарные научные направления нейронауки с другими науками, имеющие теоретическое и практическое значение. Быстрое развитие в настоящее время получила нейронаука (англ. Neuroscience), поскольку она существенно …   Википедия

  • Нейрокомпьютер — Фрэнк Розенблатт и «Марк 1» слева Нейрокомпьютер  устройство переработки информации на основе принципов работы естественных нейронных систем …   Википедия

  • Хронология изобретений — Содержание 1 Эпоха палеолита 2 10 е тысячелетие до н. э. 3 9 е тысячелетие до н. э …   Википедия

Нейро-компьютерный интерфейс как глобальный двигатель прогресса / Хабр

Нейро-компьютерный интерфейс

(НКИ) (называемый также прямой нейронный интерфейс, мозговой интерфейс, интерфейс «мозг — компьютер») – устройство или принцип работы, предназначенный для обеспечения односторонней или двухсторонней связи между мозгом и электронным устройством.

Другими словами, НКИ — это некоторый механизм, позволяющий управлять техникой с помощью » силы мысли». Исследования этой области начались в 1970-х годах в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA). В середине 1990-х были разработаны устройства, которые позволили восстановить поврежденные функции слуха, зрения, а также утраченные двигательные навыки.


Одной из главных причин, по которой НКИ станет катализатором научно-технического прогресса, является широкая область применимости данной технологии.

Одно из самых перспективных направлений развития НКИ является медицина. НКИ позволит создавать протезы с высокой отзывчивостью, манипулировать подобного рода протезами можно будет наравне с здоровыми органами. Вопросами создания и имплантирования различных искусственных устройств для восстановления нарушений функций нервной системы и сенсорных органов занимается область неврологии – нейропротезирование. Самым распространенным нейропротезом является кохлеарный имплантат, который используется для компенсирования потери слуха некоторым пациентам с выраженной или тяжёлой степенью нейросенсорной (сенсоневральной) тугоухости.

Однако медицинские НКИ могут найти применение не только в медицине. На основе технологий нейропротезирования в последствии возможно создание систем управления гуманоидными роботами. Так, например, в 2000-ом году, исследовательской группе Мигеля Николесиса удалось воспроизвести движение передних конечностей обезьяны. Система работала в реальном времени и использовалась для управления роботом по средствам интернет соединения. На практике подобного рода роботы могут быть использованы при высокоточных работах, в местах, где прибывание человека невозможно. Так же, как и в случае с нейропротезами, НКИ позволит обеспечить более высокую точность и отзывчивость, что в значительной степени повысит эффективность работы оператора.

Развитие НКИ в сторону распознания мыслительных образов должно дать мощный толчек в развитии областей, связанных с моделированием и проектированием. НКИ позволит в значительной степени ускорить и упростить процесс создания моделей и чертежей. Ощутимый прогресс в данном направлении имеет группа NeuroG; группа занимается созданием алгоритмов для распознания зрительных образов, а 25 апреля 2011 года состоялась первая публичная демонстрация работы устройства по распознанию мыслительных образов. К сожалению, на тот момент, устройство распознавало только 4 изображения.

Следующий способ практического применения НКИ трудно отнести к какой либо конкретной области. Речь идет о хранении и передачи знаний и опыта. Развитие НКИ в данном направлении позволит сократить длительность обучения, а также позволит создавать продвинутые базы знаний, которые будут включать в себя опыт и знания других специалистов в данной предметной области. Сама возможность использования НКИ для передачи опыта была подтверждена Мигелем Николелисом и Михаилом Лебедевым с коллегами из отдела нейробиологи университета Дьюка (США). Ими была опубликована научная работа с описанием первого в мире интерфейса для передачи сигналов из мозга в мозг через интернет. В процессе эксперимента первая крыса (кодер) в университете Дюка осуществляла сенсомоторные задачи, требующие выбора из двух вариантов с использованием тактильных или визуальных стимулов. В процессе выполнения кодером задачи образцы мозговой активности передавались в соответствующие области мозга второй крысы (декодера) с помощью интракортикальных стимуляций (ICMS). При этом крыса-декодер физически находилась в Бразилии.

Так как работа НКИ связана с непосредственным воздействием на нервную систему человека, наиболее вероятным способом организации двусторонней связи человека с компьютером будет имплантирование модуля способного перехватывать, принимать (при необходимости обрабатывать) и передавать сигналы нервной системы.

Согласно опросу, проведенному в интернете, 72% опрошенных считают, что НКИ окажут положительное влияние на развитие науки-техники и жизни целом, 10% ответили отрицательно, 18% затруднились дать ответ на вопрос, однако на вопрос о согласии на имплантирование модуля, позволяющего использовать НКИ, положительно ответили только 35%, 24% ответили отказом, 32% затруднились дать ответ, 9% предложили свои варианты. В результате беседы с респондентами были выявлены основные причины, по которым люди затруднились ответить или дали отрицательный ответ:

  1. Не желание людей становится »киборгами», т. е. модифицировать свое тело искусственным способом;
  2. Страх потерять свободу воли и стать подконтрольным хакеру.
Список литературы

  1. Староха А. В., Давыдов А. В. Кохлеарная имплантация — перспективное направление слухопротезирования//Бюллетень сибирской медицины.— 2004.— №4.— С.34—38
  2. Carmena, J.M., Lebedev, M.A., Crist, R.E., O’Doherty, J.E., Santucci, D.M., Dimitrov, D.F., Patil, P.G., Henriquez, C.S., Nicolelis, M.A.L. (2003) Learning to control a brain-machine interface for reaching and grasping by primates. PLoS Biology, 1: 193—208.
  3. Еникеева, Альфия «Российские учёные научат компьютер читать мысли», «Наука и технологии России», 2011-04-27
  4. Miguel Pais-Vieira, Mikhail Lebedev, Jing Wang, Miguel A. L. Nicolelis «A Brain-to-Brain Interface for Real-Time Sharing of Sensorimotor Information», 2013-02-28

Нейро-компьютерный интерфейс — Новые перспективные технологии

Цель нашего занятия: познакомится с устройством, позволяющим управлять компьютером при помощи головного мозга.

В настоящее время существуют различное оборудование, которое позволяет снимать различные показания с голов

ного мозга.

А раз существуют такие технологии, значит человечество рано или поздно должно было дойти и до того, чтобы использовать эти приборы, чтобы управлять компьютером и другими подобными устройствами при помощи головного 

мозга.

Итак, нейро-компьютерный интерфейс (НКИ)это 

физический интерфейс приёма или передачи сигналов между живыми нейронами биологического организма (например, мозгом животного) с одной стороны, и электронным устройством (например, компьютером) с другой стороны.

Интерфейсы «мозг — компьютер» (BCI) основаны на регистрации электрической активности отдельных групп нейронов и переводе интегрального сигнала в управляющую команду для внешнего устройства. Командовать таким образом можно чем угодно — фигуркой на экране, собственным протезом или удалённым роботом.

Разобраться в данной теме нам поможет презентация, расположенная ниже.

Нейрокомпьютерный интерфейс

Нейрокомпьютерный интерфейс

Также предоставляю видеофильм где показано как нейро-компьютеры вторгаются и в Россию.

Видео YouTube

Методы регистрации электрической активности мозга были разработаны в 1929 году немецким физиологом Гансом Бергером. Уже в тридцатые годы электроэнцефалография стала восприниматься не только как диагностическая процедура, а как нечто гораздо более универсальное и перспективное. Появилась даже идея читать мысли и использовать ЭЭГ для мысленного управления внешними устройствами.

С середины девяностых начался настоящий бум развития нейрокомпьютерных интерфейсов. Они стали излюбленной темой фантастов, но реальность порой превосходила ожидания. К примеру, роботы стали слушаться не только мысленных приказов от находящегося поблизости человека, но и воспринимать отправляемые через интернет команды от удалённых на многие километры лабораторных животных.

Всё это время предпринимались попытки приспособить BCI для более актуальных практических задач. Основным направлением была выбрана реабилитационная медицина. С помощью интерфейса «мозг–компьютер» многие научные коллективы пытались вернуть утратившим конечности или парализованным людям способность к движению. 

За последние два десятилетия огромные суммы денег были инвестированы в исследования в области НКИ как в Европейском Союзе, так и в США. Несмотря на это, и на то, что технология кажется перспективной результаты пока не оправдали данных затрат. В нескольких публикациях об испытаниях на животных сообщается о двух — четырех обезьянах предположительно способных использовать НКИ. В исследованиях на людях во всем мире насчитывается менее 10 пациентов за последние 20 лет, для которых приложение НКИ было полезно хотя бы на какое-то время.

 
Исходя из существования такого контраста между неиссякаемым энтузиазмом по поводу исследования НКИ и фактическим отсутствием результатов, можно задать два вопроса: 

  1. почему имеющиеся нейро-компьютерные интерфейсы не дают необходимого результата? 
  2.  почему, несмотря на неудачу, развитые страны продолжают вкладывать огромные суммы в это  безуспешное предприятие?

Что касается последнего вопроса, ответ на него уходит корнями в западную культуру. Это имеет отношение к легендам о Големе                                                                                         и Франкенштейне. 
 
Ответ на первый вопрос на самом деле очень простой. Головной мозг не был создан Богом или в процессе эволюции для прямого управления движениями; мозг просто не способен выполнять такую работу; в противном случае не требовалось бы наличие двигательной периферии. Точка зрения о том, что мы можем силой мысли управлять чем-либо (например, курсором мыши), сильно недооценивает самостоятельную роль, которую играют спинной мозг, многочисленные подкорковые центры, и механика мышечно-костного аппарата. При помощи этих структур каждое связанное с жизнью движение создается заново скорее как самоорганизованная, саморегулируемая система, а не как контролируемая  центральным органом управления двигательной зоны коры головного мозга или лобной доли.

Нейрокомпьютерный интерфейс в Сколково

Мишель Махарбиз, создатель первого в мире устройства для дистанционного управления насекомыми, разработал вместе с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли новый универсальный интерфейс «мозг — компьютер». Из-за малых размеров он получил название «нейропыль». Это одновременно способ более точного управления любой электроникой «силой мысли» и новый диагностический метод с высочайшей разрешающей способностью.

Повсеместное распространение персональных компьютеров сильно ускорило прогресс в данной области. Одним из первых практических применений BCI считается «виртуальная клавиатура» Фарвела и Дончина, созданная в 1988 году.

Виртуальная клавиатура

Как думаете, есть ли такой вариант, что исследования в области НКИ не имеют никаких перспектив? Я думаю, нет. Тем не менее, для того чтобы данные исследования были успешными, необходимо признать принципиальную невозможность  управления внешними устройствами головным мозгом напрямую, как в свое время была признана принципиальная невозможность летать, используя приделанные к рукам и ногам крылья, что в конечном итоге привело к разработке летательных аппаратов  тяжелее воздуха. В настоящее время исследование в области НКИ все еще находится на стадии околонаучных испытаний и ошибок, аналогичных совершенным “портным из Ульма” (Альбрехтом Берблингером), который в 1811 попытался взлететь при помощи силы своих мышц, прыгнул с колокольни и упал в Дунай.

Перед прохождением теста и интерактивных заданий настоятельно рекомендую ознакомится со следующими источниками информации:

Вики статья Нейро-компьютерный интерфейс;

Тест «Нейро-компьютерный интерфейс».

Нейро-компьютерный интерфейс

Нейро-компьютерный интерфейс

Также вы можете оставить комментарий в блоге:

Спасибо за внимание! 

О BBCI | Берлинский интерфейс мозг-компьютер (BBCI)

В течение нескольких лет исследовательские группы в Европе и США работали над системами, которые
допускают прямой диалог между человеком и машиной. С этой целью создан «мозговой компьютерный интерфейс».
(BCI). Церебральная электрическая активность регистрируется через
электроэнцефалограмма (ЭЭГ): электроды, прикрепленные к коже черепа, измеряют электрические сигналы
мозга. Эти сигналы усиливаются и передаются на компьютер, который преобразует
их в команды управления устройством.Важнейшее требование для успешного функционирования
BCI заключается в том, что электрическая активность на поверхности кожи головы уже отражает моторную
намерения, т. е. нейронный коррелят подготовки к движениям руки или ноги. BCI
обнаруживает двигательные изменения ЭЭГ и использует эту информацию, например, для выполнения
выбор между двумя альтернативами: обнаружение подготовки к движению левой рукой
приводит к выбору первого, тогда как правильное намерение приведет ко второму
альтернатива.Таким образом можно управлять устройствами, подключенными к
компьютер; такое общение может быть осуществлено даже через Интернет.

Финансирование

Проект (BMBF Förderzeichen 01KO0121, 01IBB02A / B, 01IBE01A / B, 16SV5839), который поддерживается
министерство образования и исследований (Bundesministerium für
Bildung und Forschung, BMBF), включает разработку ЭЭГ-управляемых систем для
автоматизированные рабочие среды.Эти системы, например, позволят контролировать
указателя мыши с помощью мозговых волн. Кроме того, медицинские инструменты создаются для
пациенты, страдающие амиотрофией или квадриплегией.

Сотрудничество и партнеры

Эта исследовательская программа выполняется в сотрудничестве между
Технический университет Берлина,
Группа машинного обучения
(Профессор доктор Клаус-Роберт Мюллер) и
Группа нейротехнологий
(Проф.Д-р Бенджамин Бланкерц),
и
Нейрофизика группа,
Отделение неврологии
в кампусе Бенджамина Франклина, Шарите —
Университетская медицина, Берлин,
(Проф. Доктор Габриэль Курио).

Каково использовать BCI? — выводы из интервью с пользователями интерфейса мозг-компьютер | BMC Medical Ethics

Информация об участниках исследования

Возраст участников интервью составлял от 24 до 77 лет, и у них были диагностированы различные мышечные заболевания (см. Таблицу 1).Что касается национальности, в выборку вошли шесть участников из Германии, двое из США и один из Франции. Выборка также различалась по полу, используемому типу BCI и опыту BCI. Все участники ранее участвовали в экспериментальных исследованиях BCI. У одного участника был домашний BCI.

Таблица 1 Участники исследования интервью (имена были псевдонимами)

Стефан использовал NIRS-BCI, однако тестовая сессия не была успешной, и поэтому он не был включен в экспериментальное исследование BCI.Всем остальным участникам удалось успешно управлять BCI. Нилу и Николь имплантировали электроды в их первичную моторную кору. Остальные участники использовали колпачок ЭЭГ для использования ИМК.

Из всех пользователей, которым удалось успешно использовать BCI, лишь немногие считали BCI жизнеспособной альтернативой технологиям, которые они уже использовали. Большинство из них все еще контролируют некоторые движения тела, и использование этих движений позволяет им использовать более эффективные технологии.Тем не менее, как мы увидим, некоторые из этих пользователей смогли получить некоторые преимущества от обучения BCI, такие как возможность участия в общественной жизни. Как следствие, некоторые пользователи не ожидали слишком многого от BCI, но все же участвовали в исследованиях либо из любопытства, либо потому, что считали исследование важным и хотели сыграть свою роль.

Таким образом, в начале исследований BCI надежды и ожидания пользователей были весьма неоднозначными. Соответственно, отзывы пользователей об использовании BCI были разными.Некоторые пользователи были в полной эйфории:

«[У] ты не мог стереть улыбку с моего лица, я был действительно в восторге». (Николь).

«Это было действительно круто. Это было похоже на Fuckin A! У меня была такая улыбка на лице, и я просто подумал: «Это невероятно». Это так футуристично, знаете ли. Вы думали, что это как пирог в небе, и стали своего рода пионером в этой области. Это было действительно круто. Без сомнения, действительно круто ». (Руди).

Некоторые пользователи проявили восторг:

«Да, это было довольно круто.[…] Вначале это звучит футуристично, как научная фантастика, но это не научная фантастика, но теперь это наука — без фантастики. И я думаю, это круто. […] «Как это было?» — Интересно и круто ». (Уолтер).

Другие пользователи нейтрально относились к использованию BCI:

«Ну, во время тренировок у меня не было особо отрицательных или положительных чувств. Я бы сказал, нейтрально. Вначале, возможно, все еще было захватывающе и интересно наблюдать, как все это работает, но после двух-трех сессий это было нормально.»(Карл).

Эта неоднородность среди участников исследования также будет показана в следующих разделах. В то время как все пользователи, которым удалось управлять BCI, согласились чувствовать себя агентами при его использовании, и большинство участников оценили возможности социального участия, аспект самоопределения выявляет широкий спектр различных аспектов, которые играют роль в учетных записях респондентов. . Использование BCI вовлекает пользователей в некую форму процессов самоопределения, которые демонстрируют большое разнообразие с точки зрения ориентиров и опыта.

Самовосприятие пользователей BCI

В ходе анализа стенограмм интервью были выделены три основные категории: агент, участие и самоопределение. Все три категории по-разному переплетаются друг с другом. Перед обсуждением отношений между категориями будут изучены сами категории и различные отношения внутри категорий.

Быть агентом

«Я могу заставить машину делать это.»(Николь).

Использование BCI означает активность. Footnote 1 Пользователям необходимо выполнять определенные умственные задачи, в большинстве случаев либо концентрируясь на определенных стимулах, либо воображая различные движения тела [2, 6]. Они могут быть более или менее напряженными, как умственно, так и физически. Само собой разумеется, что пользователи активны. Другой вопрос, считают ли пользователи себя причиной действий, сгенерированных BCI. Одной активности недостаточно для создания ощущения, что вы являетесь агентом действий, опосредованных ИМК.

Появились два аспекта, которые сопровождают ощущение пользователей от создания выходных данных BCI. Во-первых, восприятие того, что действие BCI было выполнено успешно, что означает, что BCI сгенерировал выходные данные, которые имел в виду пользователь BCI. Другой относится к общему пониманию технологии в повседневной жизни, а это означает, что технология рассматривается как инструмент, который мы используем, чтобы что-то делать, и что этот инструмент не смог бы выполнить задачу без нашего участия.

Начиная с первого аспекта, недостаточно того, чтобы BCI давал объективно измеримый результат, чтобы он был успешным.Кроме того, согласно субъективной точке зрения пользователя, вывод должен соответствовать намерению пользователя. Один пользователь выразил это следующим образом:

«Из-за высокого уровня успешности у меня было ощущение, что я сам выполнял BCI-операцию, например, выбирал опцию в программном обеспечении для рисования, а не на компьютере. Или, другими словами, у меня действительно было ощущение, что компьютер или программа делали то, что я хотел ». (Карл).

Это преобразование , Сноска 2 i.е. ощущение, что намерение пользователя преобразуется в соответствующее действие, по-видимому, необходимо пользователям для того, чтобы они чувствовали себя агентами вывода BCI. По-видимому, достаточно высокого процента успеха кажется достаточным для того, чтобы вызвать это чувство, на что также указывает другой пользователь:

«Я был активен. Я мог … ну, это сработало примерно в 95 процентах случаев, скажем, моя команда. В пяти процентах случаев была другая команда, но все же действовал я.»(Уолтер).

На вопрос, реализовала ли BCI свои намерения соответствующим образом, один пользователь ответил:

«Определенно. В противном случае мои действия были бы напрасными и бессмысленными ». (Миссис Эдлингер).

Выходные данные BCI служат немедленной обратной связью для пользователя, который может судить об успехе действий BCI, «в зависимости от того, отображает ли экран то, что я приказал отобразить» (Уолтер). Желаемый результат можно изобразить не только визуально (на экране), но и в виде движений экзоскелета или руки робота.

Кроме того, пользователи BCI обладают особым пониманием технологии и ее использования, что отражает то понимание, которое мы обычно придерживаемся и практикуем в отношении технологий в нашей повседневной жизни. Как пользователи технологии, мы определяем, что с ней делать, а технология — это просто инструмент для нас, чтобы достичь определенной цели.

«Скажу так: это как мой компьютер. Компьютер ДОЛЖЕН всегда находиться в вытянутой руке. Следовательно, я по-прежнему остаюсь исполнительной властью. В этом смысле я мозг (…). Если бы я не контролировал себя, компьютеру не было бы ничего, что можно было бы использовать. Вот так вот.» (Руди).

«[Я] это мы, кто контролируем машину. Я не думаю, что когда-нибудь будет наоборот ». (Уолтер).

Учитывая это понимание технологии, ориентированное на акторов , Footnote 3 , может показаться очевидным, что мы определяем себя как агентов, использующих BCI, и можем также внести свой вклад в присвоение себе ответственности за действия BCI.

Оба аспекта успешной деятельности BCI, успешное преобразование и понимание технологии, ориентированное на действующих лиц, проиллюстрированы приведенной выше цитатой («Я могу заставить машину делать это.(Николь)) — сопровождают чувство того, что я являюсь агентом генерируемого результата, то есть чувство агентства , определяемое как «ощущение того, что я являюсь тем, кто вызывает или генерирует действие» [27].

Это восприятие создает чувство ответственности за действия, генерируемые BCI, что проявляется, в частности, в случае неудачных действий BCI.

«Когда была неправильная команда, я рассердился на себя, потому что я как-то подумал:« О, очевидно, я не сконцентрировался должным образом.’» (Уолтер).

«Меня всегда раздражало, что я слишком мало концентрируюсь. Я чувствовал себя ответственным, да, потому что компьютер делает это не специально и не хочет меня разозлить, а потому, что он ничего не может с собой поделать. Так что — это на мне. (Вольфганг).

Оба пользователя винят себя и свою якобы недостаточную концентрацию внимания. Вольфганг не может не взять на себя вину, поскольку компьютер, кажется, просто подчиняется его командам. Это еще раз иллюстрирует точку зрения на технологии, ориентированную на актеров.

Распределение ответственности за нежелательный вывод BCI также зависит от причины неудачных действий. Соответственно, пользователи делают определенные различия:

«Это зависит от того, выполнил ли я действие добровольно, или это произошло, например, из-за ошибки в системе или случайно. За первое я, естественно, чувствую ответственность, за второе — не совсем ». (Карл).

Хотя пользователю довольно легко взять на себя ответственность за успешные действия BCI («Да, я вроде бы знаю, что на самом деле делаю их (…) Да, я чувствую ответственность за них» (Нил)), это становится сложным в случае неудачных действий BCI.Иногда пользователи могут определить возможные причины неудачных действий BCI.

Один пользователь, например, рассказал о тренировке, когда перед зданием раздался шум со строительной площадки.

«Я до сих пор помню тот день, когда на улице была стройка. […] Стройплощадка со строительной техникой, которая шумела, и в тот день мои измерения не работали очень хорошо. Просто было больше ошибок или было больше случаев, когда компьютер регистрировал что-то еще, чем я предполагал.Это может быть из-за шума сайта, который меня отвлек ». (Вольфганг).

Примечательно, что Вольфганг ссылается на «ошибки», которые произошли. Он не сказал: «Я сделал ошибки». Следовательно, он игнорирует ответственность за неудачные действия BCI в этом контексте. В другом случае ему труднее определить причины неудачных действий.

«Ну, наверное, я недостаточно сильно сконцентрировался. Но также может быть, что измерения не были оптимальными. […] Кроме того, чем больше у компьютера времени, тем выше вероятность того, что он обнаружит нужные вещи.Может, времени просто не хватило ». (Вольфганг).

Вначале Вольфганг винит себя за недостаточную концентрацию внимания. Если задуматься, возможно, возникли технические проблемы, такие как измерение или установка времени.

Поскольку концентрация имеет решающее значение для использования BCI, отвлечение может быть вредным для успешного выполнения действий BCI. Источники отвлечения могут быть внешними, например шум строительной площадки, или внутренними.

«До сих пор помню свою первую тренировку.Я начал знакомиться с кем-то, а потом она сказала перед тренировкой: «У нас двоих не получается». Ну, тогда мои мысли были совершенно в другом месте, а затем я пытался успокоиться — следовательно, логически эта тренировка была дерьмом . У вас есть эти влияния. Или когда мой питомец умер — это, естественно, влияет на тебя, как и на каждого человека ». (Руди).

Также сообщалось, что эмоциональные состояния, такие как возбуждение или страх, являются источниками низких показателей успеха. В этих случаях, с внутренними или внешними причинами отвлечения внимания, ожидались низкие показатели успеха и, следовательно, не оспаривается связь между агентством и подотчетностью.

Однако причины сбоя не всегда были прозрачны для пользователей и часто оставляли место для неопределенностей в учетных записях пользователей. Для многих пользователей непреднамеренный вывод BCI стал неожиданностью.

«Да. ЕСЛИ была неправильная команда, да, это застало меня врасплох ». (Уолтер).

«[…] это было большим сюрпризом, например, вы неправильно ответили, это означает, что [я] думал справа, а это было слева, и когда это было так, я не должен был — — Меня действительно не должно волновать, потому что, если меня волнует, это еще хуже.Это означает, что в следующем раунде тоже все пойдет не так. Следующая попытка извините, что-то пошло не так, потому что я слишком много внимания уделяю тому, почему, почему, почему ». (Роберт).

Здесь Роберт указывает на еще одну сложность использования BCI. Своеобразная проблема состоит в том, чтобы не волноваться из-за неправильных выходных данных BCI, даже если вы знаете, что отправили другую команду, потому что эмоциональность отрицательно повлияет на последующие команды.

«Мне НЕ разрешалось расстраиваться, потому что это тоже было бы сигналом и повлияло бы на тренировку.Вам НЕ разрешается испытывать эмоции, вообще никаких. Внутри ты должен быть мертвым ». (Руди).

Этот императив отсутствия эмоций представляет собой вызов для пользователей, поскольку эмоции являются ключевой частью человеческого бытия, но их необходимо подавлять или избегать во время использования BCI. Пользователи сообщают, что им пришлось научиться устранять личные проблемы во время обучения BCI и действительно сосредоточиться на текущих задачах.

Остальные пользователи приписывают неисправности технологии.

«Я всегда говорю, что мозг тупой, но на самом деле иногда компьютеры тупы, пытаясь понять, о чем думает ваш мозг, поэтому иногда бывает так, особенно если я плохо спал прошлой ночью и уже устал, иногда вещи просто не работают очень хорошо.[…] Иногда программирование не очень хорошее. Но да, и иногда роботы очень прочные, иногда они просто изнашиваются или перегреваются, поэтому в этих системах все еще есть много точек отказа ». (Нил).

Несмотря на то, что Нил признает свою усталость, он все же может определить возможные недостатки программного и аппаратного обеспечения технологии. Другой пользователь сообщает:

«Чаще всего им [технической группе] приходилось выяснять, что не так с обучением, или что не так с оборудованием или программным обеспечением, потому что мой мозг делал то, что должен был делать. .»(Николь).

В целом, мы можем видеть, что приписывание ответственности за неудачное использование BCI колеблется между личными и технологическими проблемами, что приводит к некоторой неопределенности, когда дело доходит до атрибуции агентства или ответственности.

Уровень неопределенности относительно роли (некоторой) деятельности BCI может иметь две возможные причины. Это может происходить из-за неуверенности в фактическом контроле над действиями BCI. Принятие на себя ответственности за успешные действия и отказ от нее в случае неудачных попыток может относиться к феномену «иллюзии контроля».” Footnote 4 Это также отражено в словарном запасе, который используют пользователи. «Я казнил…» или «Это я…» использовалось в отношении их действий BCI. При описании неудачных действий BCI они использовали третье лицо и такие фразы, как «Когда была неправильная команда […]». Это указывает на вторую возможную причину, которая указывает на неуверенность речи. BCI — относительно новая нейротехнология. Следовательно, не существует общепринятого способа говорить об этих технологиях в повседневной жизни. Эта серая зона использования языка может объяснить неуверенность пользователей.Как мы видели, вопрос об ответственности оспаривается, как только мы имеем дело с неудачными и, особенно, непреднамеренными действиями BCI. По этому поводу нет согласия. В то время как некоторые эксперты BCI придерживаются мнения, что пользователи действительно несут ответственность за результат, генерируемый BCI [28], другие утверждают, что использование BCI оставляет место для неопределенности в отношении чьего-либо чувства ответственности или «суждения об агентстве» [29]. Эта возможность для неопределенности становится очевидной в отчете пользователей об исследовании интервью.

Как сложность восприятия агентских отношений, так и сложность того, как говорить о ИМК, могут быть основаны на устаревшем понимании передовых нейротехнологий.Следовательно, нам может потребоваться принять (в соответствии с нашим языком повседневной жизни) терминологию, которая используется для описания технологий посредством «распределенного агентства» и «межведомственного взаимодействия» [30]. В этом случае мы должны признать, что в передовых технологиях человеческие и нечеловеческие агенты взаимосвязаны таким образом, что отдельные задачи различных агентов становятся неразличимыми. Следовательно, возложить ответственность за общий результат на одного агента представляется проблематичным.

Участие

«КАЖДЫЙ человек хочет признания.»(Руди).

BCI предлагают пользователям различные возможности для социального участия. Один из способов — включить потенциальных или реальных пользователей BCI в процессы исследований и разработки технологий [31,32,33]. Другие исследования признали важность участия пользователей в социальной жизни [21, 24]. Сообщается, что BCI повышают независимость [18] и предоставляют возможности для творчества и самовыражения [20,21,22].

Наши собеседники высоко оценили возможность внести свой вклад в исследования и развитие медицинских технологий.Таким образом, обучение BCI было расценено как значимое занятие , которое также включало участие в команде , получение социального признания, за то, что они делали, и участие в общественной жизни .

«[Это] хорошо для меня, по крайней мере, когда меня считают полезным человеком, хотя я понимаю, что я только на конце цепочки и, но чувствую себя частью команды. ” (Роберт).

Для Роберта важно, чтобы его считали человеком, который вносит свой вклад в научные исследования.Это подтверждается ощущением, что вы являетесь членом исследовательской группы. Этот командный дух важен и для других пользователей.

«Я скучаю по тренировке с [роботизированной рукой]. Еще больше я скучаю по работе. Я ходил в офис три дня в неделю. У меня были коллеги, люди, с которыми я работал и с которыми я сблизился. Я скучаю по духу товарищества в работе с группой. Мне не хватает места, куда можно пойти и чем заняться каждый день ». (Николь).

Для Николь эта потеря «работы» (после того, как исследование BCI подошло к концу) весит больше, чем фактические задачи, которые были выполнены с использованием BCI.Обучение BCI обеспечило некую нормальную жизнь, состоящую из постоянной работы, работы в команде и соответствующей ей социальной жизни.

Руди также выражает эти два аспекта: командный дух и значение тренинга как профессии:

«Отчасти, я определенно скучаю по тренировкам. Я выходил чаще — это звучит забавно — выходил с места, что было невозможно без посторонней помощи. Я много общался с людьми. Я познакомился со многими людьми также на Cybathlon Footnote 5 , который был очень-очень крутым.Я получил признание за то, что сделал […] Следовательно, я определенно скучаю по нему. Я бы хотел — было бы хорошо, если бы у меня снова появилась возможность снова участвовать в Cybathlon в 2020 году и побороться за команду. Все говорили, что кибатлон стал возможным благодаря мне, но я сказал: «Нет, мы — команда». Пилот настолько силен, насколько сильна его команда, и у меня была сильная команда, которая поддерживала меня, была внимательна ко мне и была внимательной. меня. Мы ВСЕ были вместе — то время действительно было экстремальным. Мы виделись очень часто.[…] Мы были как маленькая семья ». (Руди).

Таким образом, по окончании исследования Руди был вынужден отказаться от возможности общаться и потерял команду или даже «семью». Николь также подчеркивает важность командного духа, взаимного уважения и признания внутри коллектива.

«Какая честь для меня, что я смог внести свой вклад в это дело, и что это был не только мой вклад. […] Люди говорили: «О, посмотрите на эту Николь, у нее все отлично. Она делает такие замечательные вещи », когда это результат всей команды.В этом случае потребовались тысячи ученых, чтобы спроектировать роботизированную руку, выяснить, как работает мозг, создать имплантаты, которые будут считывать намерения мозга, хирурги, чтобы установить эти вещи. Потребовалась команда из сотен человек, тысяч человек. Я получаю все заслуги, как будто я это сделал. Нет, они это сделали. Я был просто винтиком в колесе ». (Николь).

Руди рассказал о своем участии в Cybathlon и сообщил, что он поражен объемом общественного интереса и освещением этого события.Арена, где проходили соревнования, была распродана, мероприятие транслировалось по телевидению, различные съемочные группы и журналисты обращались к нему во время и после соревнований, и он мог видеть себя в рекламных видеороликах мероприятия. В связи с этим он также высоко оценил публичный форум, демонстрирующий способности людей с ограниченными физическими возможностями. Когда его спросили, что для него значит Cybathlon, он ответил:

«Очень много. Очень-очень много. […] Для начала, для моего эго, окончательно.[…] Чтобы продемонстрировать, эй, один инвалид-коляска не похож на другого. Мы тоже можем многого добиться. […] Чтобы просто создать это осознание! Просто люди с ограниченными возможностями — это также люди, которые также хотят жить и получать известность, а не маргинализации ». (Руди).

Для Руди кибатлон имел двоякое значение. Во-первых, он получил признание и широкую огласку за то, что делал. Во-вторых, он смог привлечь внимание людей с ограниченными возможностями. Этот момент также подчеркнул другой пользователь:

«Cybathlon, я думаю, что это хорошая встреча, чтобы привлечь внимание к этому типу проблемы.»(Роберт).

Нил, например, получил личное рукопожатие от президента США, что для него было общественным признанием на самом высоком официальном уровне. Это произошло из-за его выступлений с BCI с имплантированными электродами, которых до него не было ни у кого.

Эти события или инциденты создают рекламу и показывают общественности, чего люди с ограниченными возможностями могут достичь, и представляют их в средствах массовой информации и общественности.

Помимо обучения, BCI предлагали возможности для социального взаимодействия и участия.Один пользователь создает произведения искусства, используя свой домашний BCI, и демонстрирует свои работы на национальных и международных художественных выставках. Другой пользователь получил возможность стать автором опубликованной книги (книга о ней, в том числе о ее опыте использования BCI; она не была написана с использованием BCI).

«После нескольких месяцев работы над интерфейсом мозг-компьютер я попросил моего помощника вывести на экран книгу [она писала раньше]. Я начал его пересматривать и редактировать. В конце концов, я опубликовал его […] Я стал опубликованным автором.Это было больше чувства расширения возможностей и «Посмотри, что я могу сделать!» (Николь).

Николь также рассказывает о своем опыте работы с BCI, что также важно для нее.

«У меня осталось ощущение, что« я многого добился », но, что более важно, я смог внести свой вклад. Раньше я занимался благотворительностью, и мне пришлось прекратить это, когда я потерял свои физические возможности. Для меня было очень важно иметь возможность что-то сделать, чтобы снова внести свой вклад ». (Николь).

Имея «работу» по обучению BCI как значимое занятие, которое в то же время воспринималось как внесение вклада, для Николь было важно найти другое занятие, которое было бы «значимым».

Другие пользователи создали личные домашние страницы и предоставили онлайн-видео для информирования, повышения осведомленности и демонстрации своих достижений.

Наличие значимого занятия и участие в (рабочей) команде, получение общественного признания и участие в общественной жизни, если даже не создание самой рекламы, являются частью общественной жизни.Это измерения социального участия. Как мы видели выше, некоторые респонденты ценят эти социальные аспекты даже больше, чем непосредственные эффекты обучения BCI, такие как кормление с помощью роботизированной руки или возможность играть в компьютерную игру. Об этом, в частности, говорили респонденты, которые вели жизнь без инвалидности до несчастного случая или вспышки дегенеративного мышечного заболевания. Обучение BCI предложило им некую нормальность , то есть ситуации и обстоятельства, к которым они привыкли до своего нарушения.Это может быть связано с тем, что снова у вас есть работа; возможность снова рисовать, что было хобби до вспышки болезни; играть в игры, как вы привыкли; или снова выйти из дома, как прежде.

Важность наличия возможностей для участия подчеркивается в сообщениях пользователей, с которыми мы разговаривали, которые родились с некоторыми дегенеративными мышечными заболеваниями. У всех у них все еще есть некоторый остаточный контроль над мышцами, благодаря которому они управляют джойстиками, контролируют айтрекеры или используют голосовые декодеры.Поскольку эти технологии более эффективны, чем BCI, эти пользователи счастливы придерживаться своих текущих технологий. С помощью этих технологий они могут заниматься такими видами спорта, как кибер-хоккей или паралимпийская бочча, которые играют важную роль в их жизни. Следовательно, это может означать, что для BCI важно также предоставлять возможности для социальной деятельности, которая может служить значимым занятием для их пользователей.

Самоопределение

«Мой мозг не забыл.»(Николь).

Во время интервью участники нашего исследования сделали различные самоописания и позиционирования. Ориентиром для них были либо другие люди (без инвалидности), либо их прежнее «я», их будущее «я» или они сами по отношению к машине / технологии или их телам. Все эти аспекты влияют на настоящее «я» и то, как вы себя видите.

Пользователи, у которых произошел несчастный случай или вспышка какого-либо дегенеративного заболевания, такого как боковой амиотрофический склероз (БАС), сравнивают свою нынешнюю ситуацию со своей прежней жизнью, бывшим я , так сказать.Что касается независимости, они указывают на действия, которые они больше не могут делать, и действия, которые они восстановили с помощью BCI. К ним относятся такие занятия, как рисование или игра в игры, которые, как считается, повышают качество их жизни.

«Но мы начали делать что-то вроде компьютерного управления (…) как перемещение курсора на компьютере для выполнения (…) некоторых вещей (…) вроде Microsoft Paint. Я сделал несколько рисунков и поиграл в пару видеоигр, и та часть, которая была важной частью того, что меня интересует, — это игра в видеоигры, что может дать мне большую свободу действий. делаю то, что хочу в ответ.»(Нил).

Таким образом, BCI позволил некоторым вернуться к прежним привычкам или увлечениям и создать общую нить в их биографиях. Как уже отмечалось, Николь очень ценила «работу» по обучению BCI, которая соответствует ее характеру, поскольку она считает себя очень занятым и трудолюбивым человеком. Руди считает себя очень амбициозным и конкурентоспособным человеком и поэтому высоко ценит возможность участвовать в игровых соревнованиях BCI. Нил также считает, что стремление быть частью своей личности.Следовательно, он также высоко ценил возможность воплотить эту черту характера в тренировках BCI.

«[…] одна из моих любимых задач, потому что у меня есть, вы знаете, установленное время, чтобы быть, например, у меня есть цель, и я хочу достичь цели, я хочу быть, вы знаете, лучший в этом […] Но это еще одна вещь, когда у меня есть реальный счет, и я хочу побить его, и я хочу быть лучшим, и я хочу им быть, знаете, это одна из тех вещей, например, я хочу , Я хочу, чтобы тот, кто придет за мной, ушел, типа, ох, он сделал это 25 раз за две минуты, типа, мне нужно действительно заставить себя сделать больше, чем это.Это большое дело «. (Нил).

Пользователи, родившиеся с мышечным заболеванием, провели сравнений с другими людьми , а не со своими бывшими я.

Взяв пример Уолтера, его интересовали «очень абстрактные вещи, такие как« Какое занятие мне нужно? »Или« Как мне жить? », Вплоть до повседневных и мелких вещей, таких как« Что мне сегодня есть? »И« В какое время мне лечь спать? »Или« Что мне послушать по радио? »» (Уолтер). По его словам, «[т] это все вопросы, которые могут не задаваться людьми без инвалидности, потому что в большинстве случаев они автоматически самоопределяются.»(Уолтер).

Люди с ограниченными возможностями могут не знать об опыте и ограничениях, с которыми сталкиваются люди с ограниченными возможностями. Уолтер, напротив, очень хорошо осведомлен о том, что он может делать самостоятельно и о вещах, в которых ему нужна помощь, что приводит к другому взгляду на его жизнь, в отличие от людей без инвалидности.

«Возможно, я больше осознаю свое самоопределение или более осознанно воспринимаю его, насколько оно драгоценно». (Уолтер).

Поскольку этим пользователям требуется помощь в определенных делах, опекуны и родственники играют решающую роль в их жизни. Поскольку они также «имеют право голоса» при принятии решений (Уолтер), которое может состоять из «внесения предложений» (г-жа Эдлингер), важно, в частности, «находить компромиссы, с которыми обе стороны могут согласиться» (Карл).

Что касается обучения BCI, то на лиц, осуществляющих уход, и родственников в первую очередь влияет направление пользователей на места обучения BCI. В одном случае у пользователя был домашний BCI, который требовал некоторых базовых знаний о BCI с точки зрения настройки и обращения со стороны лиц, осуществляющих уход.

Еще одним ориентиром для пользователей BCI является их корпус body . Тренировка BCI может вызвать различные переживания, связанные с телом. Это могут быть совершенно новые телесные ощущения или ощущения, с которыми пользователи знакомы, но утрачены в результате несчастного случая или болезни. Роберт, потерявший способность ходить, описывает эффект от тренировки BCI:

«Это было что-то очень важное для меня, потому что я знаю, что раньше мог видеть свои ноги, но этого не существовало в самом себе. До опыта это было очень странное чувство, и поэтому я больше восстановил связь, возможно, не с компьютером, а с самим собой.Хотя он не двигается, он не двигается, но он принадлежит мне [смеется], но то, что я говорю, странно ». (Роберт).

Этот опыт помог Роберту «воссоединиться» со своим телом и снова включить ноги в образ своего тела. Руди также сообщил о новых формах осознания тела: «Я узнал свое тело по-новому» (Руди) и положительных эффектах от тренировки BCI: «Улучшение навыков концентрации, в некотором смысле также лучшее чувство для моего тела». (Руди).

Николь описывает стратегическое изменение своего мышления при использовании BCI:

«Я поняла, что мне не нужно было так сильно стараться, как я пытался, что мой мозг не забыл.»(Николь).

Николь обнаружила, что ее мозг остался прежним и не потерял ни одной из своих возможностей, как это показано, когда он соединен с внешними конечностями (роботизированная рука). Восстановление утраченных способностей или ощущений может привести к изменению самоопределения пользователей.

«О, Боже, это действительно изменило мою самооценку. Как я уже сказал, это изменило полномочия. Ощущение: «Я сделал это, посмотри, что я могу сделать». Это помогло мне осознать, что — у меня на стене висит поговорка: «Ты больше, чем тело, в котором живешь.«Я только что осознал истинность этого утверждения, что мой мозг был самой важной частью меня, и что работа означала, что я могу многое». (Николь).

Николь изменила свое представление о себе, поставив в приоритет свой мозг. В том, что ее мозг не изменился и не «забыл» ни одной из своих возможностей, он считается самой важной частью ее. Он наделяет ее властью над ее телом, которое подвергается дегенеративному процессу. Сосредоточив свой мозг на собственном представлении о себе — мы бы назвали это мозговой обработкой — Николь описывает то, что можно рассматривать как типичное мировоззрение нейробиологов.Мелике Шахинол, проведя обширную этнографическую полевую работу по ИМК, описывает практику нейробиологии на примере исследований ИМК, которые дают начало цереброцентричному взгляду на этот предмет [34]. Отделив мозговые процессы от телесных ощущений и изолируя церебральные сущности от телесных движений, чтобы передать мозговые двигательные действия компьютеру, нейробиологи сосредотачиваются на дискретных данных мозговой деятельности. Считается, что движения тела искажают эти данные. Транспортировка этого дуалистического представления данных мозга и ощущений тела, при котором первые оцениваются, а вторые игнорируются, также может быть затронута.Она может изменить то, как она думает о себе и своем теле.

Николь сообщила о двойных изменениях в ее представлении о себе, одно из которых вызвало чувство расширения возможностей, а другое — привело к центрированию ее мозга (мозговость). Для Нила использование BCI «обычно просто ощущение, как будто я использую инструмент» (Нил). Другие пользователи проявили более интересное отношение к своему BCI. Г-жа Эдлингер видит себя в «коллегиальных» рабочих отношениях с BCI, который «на самом деле является скорее дружеским помощником, чем просто техническим делом» (Mrs.Эдлингер). Хотя она очень ценит BCI как своего коллегу и помощника, это, тем не менее, не меняет ее самопонимания.

«Я остался тем же человеком, даже без технологий, и рисование мозга очень обогатило мою жизнь, но не изменило меня». (Миссис Эдлингер).

Таким образом, BCI может помочь найти подтверждение в том, кем вы являетесь как личность, и не подвергаться влиянию BCI, независимо от того, какую пользу и радость он может принести.

Роберт прошел некоторое обучение, на котором его поддерживал виртуальный аватар, с которым он научился отождествлять себя.Он ссылается на это, когда его спрашивают, чувствовал ли он себя каким-то образом связанным с компьютером или с машиной.

«Не в начале. Через шесть или семь месяцев да, особенно с изображением человека на экране. В этом представлении я попробовал, я понял, что машина была полностью вне меня, но я мог каким-то образом контролировать что-то на экране, поэтому мне было довольно интересно подключиться в этой среде, я должен сказать. (Роберт).

Этот «образ» или виртуальный аватар иногда используется в обучении BCI, чтобы выполнять движения более эффективным и интуитивно понятным способом.Предполагается создать какой-то имитационный эффект. Помимо Роберта, с ним работали также Нил и Николь, и они сообщили, что при использовании этого виртуального ввода было легче выполнять определенные упражнения, в отличие от сосредоточения только на собственном теле. Ощущение слияния с аватаром называется «присутствием» и было проверено в исследованиях BCI, в которых использовалась виртуальная реальность [35,36,37].

Поступали сообщения об идентификации с виртуальным аватаром и о включении роботизированных рук в изображение своего тела.Однако, как и везде [38, 39], не было сделано никаких замечаний, указывающих на направление восприятия себя как гибрида или киборга.

Николь назвала роботизированную руку, которой она управляла через BCI, и начала включать ее в свое тело и самооценку.

«Да. Думаю, это был второй день тренировок, когда [роботизированная рука] стала моей рукой. Они перестали говорить, что я двигаю [роботизированная рука]. Затем я начал говорить: «Я пошевелил рукой». Не «Посмотри, что сделала рука», а «посмотри, что я сделал».Вместо того чтобы говорить: «Я переместил компьютер вправо», я бы сказал: «Я переместил вправо», потому что он стал моей рукой. Я чувствовал себя частью меня ». (Николь).

Принимая во внимание эти соображения, становится очевидным, что существует ряд различных отношений и позиций, которые пользователи занимают в отношении BCI. Они варьируются от довольно отстраненных и нейтральных до благодарных и приветливых. Такое разнообразие взглядов может быть связано с разным прошлым и характером пользователей, усилиями, затрачиваемыми на обучение, уровнем сложности или простоты использования, с которым, по мнению пользователей, сталкиваются сами, а также надеждами и ожиданиями, которые они возлагают на себя. технологии и обучение.

Будущее «я» также фигурирует в учетных записях пользователей в качестве ориентира, будь то процесс развития или конкретные надежды, выраженные словами.

Миссис Эдлингер описывает свою картину мозга следующим образом:

«То, как я составляю картины, стало более сложным и сложным. Раньше я рисовал намного быстрее. Теперь это занимает несколько недель или месяцев ». (Миссис Эдлингер).

BCI создает пространство для творческого и художественного развития. Как говорила миссисУ Эдлингер один из немногих домашних BCI, и она также может рассчитывать на продолжение этого прогресса и развитие.

Нил надеется получить возможность посетить Японию благодаря своим достижениям в BCI.

«Я действительно хочу поехать в Японию, как будто это всегда было одной из моих мечтаний, как будто всю мою жизнь было поехать в Японию. Я подумал, что должен быть университет или что-то, что они хотят иметь, например, демонстрация или что-то в этом роде […], чтобы я мог поехать в Японию, потому что это не так, я имею в виду, это не очень возможно с теми деньгами, которые у меня есть с тех пор, как я у меня нет настоящей работы или чего-то подобного, а попасть в Японию дорого.»(Нил).

Конечно, пользователи также надеются на положительный эффект от использования BCI в будущем. Роберт говорит о потенциальной пользе наличия BCI дома.

«[…] для меня было бы здорово по крайней мере в вашей собственной среде, в вашем собственном доме, чтобы иметь больше автономии, и BCI может этому способствовать». (Роберт).

BCI можно рассматривать как транспортировку различных надежд и потенциалов, позволяющих развиваться, будь то с точки зрения физических улучшений или таких задач, как рисование или получение высоких баллов в играх BCI или других приложениях.Это можно рассматривать как что-то, что потенциально может улучшить вашу жизненную ситуацию или качество жизни, или может быть реалистичным средством достижения некоторых жизненных мечтаний, таких как поездка в Японию. Все пользователи выразили надежду и ожидания, что технология будет и дальше улучшаться и развиваться. Сюда входят пользователи, которые не зависят от BCI, потому что они все еще могут использовать различные технологии, которые работают более эффективно, но могут захотеть использовать BCI в будущем, особенно в случае, если их состояние ухудшится.Сюда также входят пользователи, которые уже получают пользу от ИМК с точки зрения прогрессирующей реабилитации или способности выполнять определенные действия и которые надеются на дальнейшее успешное использование ИМК.

Эти различные ориентиры определяют процессы самоописания и самопонимания. Таким образом, они влияют на пользователей, представляющих себя .

Как мы видели, использование BCI может вызвать «расширение прав и возможностей» (Николь) и придать значение действиям пользователей. Как упоминалось в приведенной выше цитате, Нил сообщил, что получил «большую свободу», имея возможность делать то, что вы хотите делать.

Из-за относительной новизны технологии, которая в основном находится на экспериментальной стадии, пользователи BCI чувствуют себя «первопроходцами».

«Вы были своего рода пионером в этой области, и это было круто. Без сомнения, это было действительно круто. Это был адреналин, это усилило эго и так далее ». (Руди).

Нил также сообщил о положительном влиянии на его самооценку.

«[T] Все это очень унизительно, но иногда я говорю: да, ты хочешь знать, как я крут, типа, я скажу тебе, как я делаю все эти крутые штуки. .И я встретился с президентом Обамой, и это было довольно круто. Так что на той неделе я чувствовал себя немного завышенным в самооценке ». (Нил).

В заключение, использование BCI вызывает процессы самоопределения среди пользователей BCI, независимо от того, насколько разнообразными они могут быть с точки зрения их значимости, глубины и ориентиров. Это разнообразие можно ожидать в отношении неоднородности участников с точки зрения их происхождения, физического состояния, ожиданий, возможностей, последствий, а также цели и содержания соответствующих приложений BCI, которые они использовали.Эти самоопределения могут привести к изменениям, таким как ваше самопонимание сейчас, в отличие от вашего прошлого и прежнего себя, или измененный образ тела и себя, или в утверждениях, таких как самооценка по отношению к BCI. или другие (не инвалиды) люди.

(PDF) Берлинский интерфейс мозг-компьютер (BBCI)

V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Интерфейсы мозг-компьютер

традиционно разрабатывались и использовались в системах помощи инвалидам

[1], [3] и [5].В этом сообщении мы показали, что

наш BBCI исследует также интересный путь к

мультимедийным приложениям, представленным здесь как игровые.

В то время как большинство BCI (кроме VEP или P300) требуют от своих пользователей

обширного обучения (> 200 часов), отличительной особенностью

является то, что он использует передовые технологии обработки сигналов

и машинного обучения для

тренирует компьютер, а не человека, например

, что пользователь может начать «общаться» без обширного предварительного обучения

.Особое внимание в данной статье было уделено

, чтобы представить соответствующие, а также привлекательные сигналы биологической обратной связи

, которые позволяют пользователю, который сделал «холодный старт» для

, изучить и улучшить свои индивидуальные возможности использования

.

Канал связи BBCI.

Есть несколько аспектов для дальнейшего улучшения

BBCI: до сих пор мы использовали парадигму, в которой пользователь

фактически реализует движение, т.е.е., набирая левым

или правым пальцем. В текущих исследованиях мы переносим эту парадигму

в системы помощи, где у инвалида

все еще есть намерения движения и их соответствующие нейронные

коррелируют, но не имеют средств для реального движения.

Как правило, вопрос об идеальном сигнале биологической обратной связи

для BCI находит новые ответы, подходящие для каждого нового приложения

. Текущее исследование ясно показало, что обратная связь bio-

в игровом сценарии, таком как Pacman

, может быть реализована очень естественно и успешно.

В конце концов, эта биологическая обратная связь может заставить пользователя адаптироваться к

механизму классификации и, наоборот, механизму классификации

может быть проще правильно классифицировать

в ходе взаимной адаптации. Еще одна проблема с новаторским подходом

— захватывающая возможность того, что, поскольку

BBCI обходит задержки проводимости от мозга к

мышцам, он может ускорить начало действий в

соревновательных сценариях с двумя игроками.

Давайте наконец обсудим, сколько информации мы можем ожидать от

для передачи в таком новом канале BCI. Инвазивные технологии

могут достигать скорости передачи данных, достаточной для

, например, для онлайн-управления трехмерным роботом (как уже обсуждалось ранее)

[18], но для этого требуются сотни микроэлектродов, имплантированных

в кору головного мозга, что представляется как маловероятное состояние

для здоровых людей. Для неинвазивных методов

наши собственные более ранние исследования показали, что в псевдо-онлайн

идеализированная оценка — i.например, данные записываются и анализируются позже

, как если бы они были в режиме онлайн — достигаются скорости записи до 40 бит за

минуту [7]. В задачах по правописанию, которые на самом деле

онлайн с биологической обратной связью, отдельные субъекты могут достичь уровня

2-3 букв в минуту [1], [2] и [3]. На первый взгляд, это

может показаться довольно медленным для устройства связи, поскольку

другие устройства связи, например, компьютерная мышь,

могут достигать скорости 300–350 бит в минуту [24].Тем не менее,

следует понимать, что канал связи BCI в основном

независим от других каналов и предлагает уникальную особенность

излучения сверхбыстрого действия для каждого отдельного испытания реакции.

В заключение мы обсудили современное исследование BCI

и представили недавние результаты, которые могут быть достигнуты с помощью

, предоставляющего мультимедиа, то есть игровую обратную связь с пользователем BCI.

Дальнейшие исследования будут изучать это направление в направлении

более естественных модификаций обратной связи, в конечном итоге использующих сигналы мозга

для управления в среде виртуальной реальности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Вулпоу Дж. Р., Макфарланд Д. Дж., Нит Г. В., Форнерис Г. В. «Интерфейс мозг-компьютер

на основе ЭЭГ для управления курсором» In Electroenceph. Clin.

Neurophys., Vol.78: 252-259, 1991.

[2] Pfurtscheller G., Flotzinger D., Kalcher J. «Интерфейс мозг-компьютер. «Новое устройство связи

для инвалидов» В J. Microcomputer Appl.,

vol.16: 293-299, 1993.

[3] Birbaumer N., Ghanayim N., Hinterberger T., Iversen I., Kotchoubey B.,

Kübler A., ​​Perelmouter J., Taub E., Flor H. «Орфографическое устройство для парализованных

» In Nature vol.398: 297-298, 1999.

[4] Эбрахими Т., Весин Ж.-М., Гарсия Г. «Интерфейс мозг-компьютер. «Новый рубеж

в мультимедийной коммуникации» в журнале «Обработка сигналов».

Отправлено, январь 2003 г.

[5] Вулпоу Дж. Р., Бирбаумер Н., МакФарланд Д.J., Pfurtscheller G., Vaughan T.M.

«Интерфейсы мозг-компьютер для связи и управления». In Clinical

Neurophysiology, 113: 767-791, 2002.

[6] Бланкерц Б., Курио Г. и Мюллер К.-Р. «Классифицирующая единичная пробная ЭЭГ:

На пути к взаимодействию с мозгом и компьютером» In Advances in Neural Inf. Proc.

Systems, vol.14: 157-164, 2002.

[7] Бланкерц Б., Дорнхеге Г., Шефер К., Крепки Р., Кольморген Дж., Мюллер К.-

R., Kunzmann V., Losch F., Curio G. «Повышение скорости передачи данных и обнаружение ошибок

для классификации быстрых моторных команд на основе однократного анализа ЭЭГ

» В IEEE Trans. Neural Sys. Rehab. Eng., Принято, 2003.

[8] Berger H. «Über das Elektroenzephalogramm des Menschen» In Arch.

Психиатр. Nervenkr., 87: 527-580, 1929.

[9] Harel D., Carmel L., Lancet D. «На пути к системе передачи запахов»

In Comp.Биолог. Chem., Представленный, 2002.

[10] MacIntyre B., Feiner S. «Future Multimedia User Interfaces», In Multimedia

Systems Journal 4 (5): 250-268, 1996.

[11] Hardwick A ., Раш Дж., Фурнер С., Сетон Дж. «Чувствовать это так же хорошо, как и видеть.

Тактильные дисплеи в Gestural HCI для мультимедиа », In Proc. Жест

Семинар: 105-116, 1996.

[12] Пантик М., Роткранц Л.Дж.М. «Автоматический анализ мимики» В

IEEE Trans.Пат. Анальный. и Маш. Intel., 22 (12): 1424-1445, 2000.

[13] Пентланд А. «Машинное понимание человеческих действий» In Proc. 7-й международный форум

Frontier of Telecom. Tech., Tokyo, 1995.

[14] Sutter E.E. «Интерфейс мозгового отклика: коммуникация посредством визуальных

индуцированных электрических реакций мозга» В J. Microcomputer Appl. 15: 31-45,

1992.

[15] Дончин Э., Смит Д. «Условная отрицательная вариация и поздняя

положительная волна среднего вызванного потенциала» В Электроэнцеф.клин.

Neurophysiol., 29: 201-203, 1970.

[16] Пфурчеллер Г. «Событийная десинхронизация ЭЭГ (ERD) и синхронизация, связанная с событием

» In Electroenceph .: basic princ., Clin. . приложение pp.

958-967, 1999.

[17] Бирбаумер Н. «Медленные корковые потенциалы: их происхождение, значение и клиническое использование

» В мозге и поведении: прошлое, настоящее и будущее. pp.25-39, 1997.

[18] Nicolelis M.A.L. Чапин Дж.К. «Управление роботами с помощью разума» В

Scientific American. 287 (4): 46-53, 2002.

[19] Шарбро Ф., Чатриан Г.-Э., Лессер Р.П., Людерс Х., Нувер М., Пиктон Т.В.

«Рекомендации Американского электроэнцефалографического общества по стандарту

Номенклатура положения электродов» In J. Clin. Neurophysiol 8: 200-202, 1991.

[20] Грин Дж. Б., Сора Э., Биали Ю., Рикамато А. Тэтчер Р. В. «Кортикальный мотор

Реорганизация

после параплегии: исследование ЭЭГ.”In Neurology, 53 (4): 736-743,

1999.

[21] Mika S., Rätsch G., Müller K-R. «Подход математического программирования к

алгоритму Фишера ядра» В достижениях в области обработки нейронной информации

Системы. 13: 591-597, 2001.

[22] Мюллер К.Р., Мика С., Рэтч Г., Цуда К., Шёлкопф Б. «Введение в алгоритмы обучения на основе ядра

» В транзакциях IEEE в нейронных сетях ,

12 (2): 181-201, 2001.

[23] Вапник В.«Природа статистической теории обучения» Springer NY, 1995.

[24] MacKenzie I.S. «Закон Фиттса как модель производительности во взаимодействии человека и компьютера

». Докторская диссертация. Университет Торонто, Канада, 1991.

[25] Ланг В., Зилч О., Коска К., Линдингер Г. Дик Л., «Отрицательный кортикальный DC

сдвигов, предшествующих и сопровождающих простые и сложные последовательные движения

» , В Exp. in Brain Research 74: 99-104, 1989.

[26] Цуй Р.Q., Huter D., Lang W. Deecke L. «Нейроизображение произвольного движения

: топография потенциала Bereitschafts, исследование плотности источника постоянного тока с 64 каналами

» In Neuroimage 9: 124-134, 1999.

Оценка компактной гибридной системы интерфейса мозг-компьютер

Мы реализовали компактную систему гибридного интерфейса мозг-компьютер (BCI), объединив портативное устройство для ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS) с экономичной системой электроэнцефалографии (EEG).Массив NIRS располагался на лбу испытуемых, покрывая префронтальную область. Электроды ЭЭГ были распределены по лобной, моторно-височной и теменной областям. Экспериментальная парадигма включала тест на соответствие слова-изображения Струпа в сочетании с ментальной арифметикой (MA) и базовыми (BL) задачами, в которых испытуемых просили выполнить MA или BL в ответ на конгруэнтные или неконгруэнтные условия, соответственно. Мы сравнили точность классификации каждой из модальностей (NIRS или EEG) с точностью гибридной системы.Мы показали, что гибридная система превосходит унимодальные системы ЭЭГ и NIRS на 6,2% и 2,5% соответственно. Поскольку предлагаемая гибридная система основана на портативных платформах, она не ограничивается лабораторными условиями и имеет потенциал для использования в реальных жизненных ситуациях, например, в нейрореабилитации.

1. Введение

Интерфейсы мозг-компьютер (BCI) помогают людям, которые не могут использовать свои мышцы для связи с внешней средой. Одно из первых применений ИМК заключалось в том, чтобы помочь в общении с людьми с серьезными нарушениями мышечных движений, например, с пациентами на поздней стадии («заблокированный») с боковым амиотрофическим склерозом (БАС, также известный как болезнь Лу Герига) [ 1].Благодаря быстрому развитию методов нейровизуализации технология BCI расширила области своего применения на игровую индустрию, развлечения и социальную неврологию, например, путем предоставления альтернативных методов коммуникации [2–6].

ИМК могут быть установлены с помощью нескольких методов визуализации головного мозга, таких как ближняя инфракрасная спектроскопия (NIRS) [7], электроэнцефалография (ЭЭГ) [8], функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) [9], магнитоэнцефалография (МЭГ). [10] и электрокортикограмма (ЭКоГ) [11].Системы инвазивного ИМК, такие как ИМК на основе ЭКоГ, обычно связаны с рисками, связанными с хирургической операцией по имплантации микроэлектродов в мозг, и, таким образом, ограничены для многих потенциальных пользователей ИМК. Системы на основе MEG и fMRI допускают только стационарное и ограниченное по времени использование из-за их стоимости, сложности, размера и ограниченного окружения. Более компактные и экономичные технологии нейровизуализации, такие как ЭЭГ или NIRS, обещают предоставить легкие портативные системы BCI для непрерывного использования в более неограниченных и естественных условиях за пределами лаборатории, создавая возможность для многих новых приложений, таких как нейрореабилитация.

Системы ИМК на основе ЭЭГ чаще всего используются для реабилитационных тренировок и для обеспечения каналов связи и управления людьми с ограниченными двигательными функциями [12–15]. Создана легкая система BCI на основе ЭЭГ с приемлемыми характеристиками, но она часто имеет недостатки, такие как низкое отношение сигнал / шум (SNR), восприимчивость к артефактам движения и объемной проводимости [16–19].

NIRS — это новый метод нейровизуализации, который регистрирует корковый гемодинамический ответ на основе изменений локальной оптической передачи, измеряемых парами источников света в ближнем инфракрасном диапазоне и детекторов, размещенных на поверхности кожи головы [20].Этот метод менее чувствителен к артефактам движения по сравнению с ЭЭГ [21]. NIRS к настоящему времени признан многообещающим методом нейровизуализации, который преодолевает некоторые недостатки ЭЭГ [22]. В последнее время стали доступны портативные и экономичные системы NIRS [23], которые активно используются в области реабилитации [24–26]. Определяющей характеристикой NIRS является неотъемлемая задержка измеренного гемодинамического ответа порядка нескольких секунд (обычно> 5 с) [27], что ограничивает его использование в критических по времени приложениях BCI и требует относительно длинного интерстимульного интервала (ISI ) для получения релевантных для задачи ответов разумного качества.Результирующее увеличение экспериментального времени не только снижает общую скорость передачи информации, обычно определяемую битовой скоростью в минуту, но также может более легко утомить пользователей BCI на основе NIRS [28].

Чтобы преодолеть недостатки этих отдельных методов, гибридные системы NIRS-EEG (HYB) BCI были предложены использовать преимущества превосходных характеристик, обеспечиваемых сочетанием обоих методов [29–36]. Однако, несмотря на сравнительно низкую стоимость и компактность как систем ЭЭГ, так и БИКС, экспериментальная установка гибридной системы по-прежнему создает практические проблемы даже в лабораторных условиях.До сих пор каждая система требовала отдельного усилителя, записывающей платформы и собственных выводов, которые необходимо было прикрепить к коже головы с помощью надежного оптического и электрического контакта. Это создает дополнительные проблемы и в целом увеличивает время установки для HYB-систем [32, 37, 38].

На сегодняшний день, насколько нам известно, не сообщалось об исследованиях, направленных на снижение сложности гибридных систем NIRS-EEG BCI и подтверждение их производительности. В этом исследовании мы реализуем легкий и портативный гибридный прибор NIRS-EEG и демонстрируем его использование для гибридного BCI, который имеет потенциал для мобильного и непрерывного использования.Мы записывали сигналы NIRS и ЭЭГ одновременно, в то время как испытуемый выполнял тест на соответствие слова и изображения с использованием простой мысленной арифметики (MA), которая аналогична задаче в Power et al. [39]. Предложенная гибридная система была подтверждена путем сравнения точности ее классификации с точностью классификации одномодальных систем (ЭЭГ и NIRS).

2. Материалы и методы
2.1. Субъекты

Одиннадцать здоровых правшей добровольно участвовали в эксперименте (1 мужчина и 10 женщин, средний возраст: годы [среднее значение ± стандартное отклонение]).Ни у одного из них не было в анамнезе неврологических, психических или других расстройств, которые могли бы повлиять на результаты экспериментов. Письменное резюме эксперимента было предоставлено участникам, и каждый участник подписал письменное согласие до начала эксперимента и получил финансовое возмещение после эксперимента. Это исследование было одобрено этическим комитетом Института психологии и эргономики Берлинского технологического института (номер одобрения: SH_01_20150330).

2.2. Аппарат

В эксперименте 14 электродов ЭЭГ и восемь датчиков NIRS (5 источников и 3 детектора) помещали на кожу головы с помощью эластичного тканевого колпачка (EASYCAP GmbH, Херршинг-ам-Аммерзее, Германия).Используемая система ЭЭГ представляла собой устройство EPOC (Emotiv Inc., Сан-Франциско, США) и была выбрана из-за простоты настройки, беспроводного форм-фактора и, в частности, ее экономичной цены. Система была проверена в предыдущих исследованиях, чтобы показать сопоставимые характеристики с другими коммерческими устройствами ЭЭГ по гораздо более высокой цене [40–49].

В исходном состоянии EPOC использует жесткий головной убор, напоминающий наушники, что не позволило бы легко интегрироваться с NIRS. В недавнем исследовании Debener et al.[50] продемонстрировали повышение производительности системы EPOC путем замены оригинального головного устройства традиционным тканевым колпачком и кольцевыми электродами. Следуя инструкциям Дебенера и др., Мы разобрали исходное оборудование и переместили электронику усилителя в небольшой пластиковый корпус, прикрепленный к задней части крышки. Для обеспечения хорошего контакта с кожей мы использовали пассивные кольцевые электроды Ag-AgCl (EASYCAP GmbH) с проводящим гелем. Для измерения активации мозга, связанной с заданием, была выбрана индивидуальная схема каналов в соответствии с международной системой 10-10 [51].Четырнадцать электродов помещали на лобную (F7, F3, Fz, F4 и F8), двигательную / височную (C3 и C4 / T7 и T8) и теменную (P7, P3, Pz, P4 и P8) области. Референсный и заземляющий электроды прикрепляли к левому (TP9) и правому (TP10) сосцевидным отросткам соответственно. Сигналы ЭЭГ были отобраны с частотой дискретизации 128 Гц с помощью прилагаемого программного обеспечения под названием «испытательный стенд» от производителя. Портативная система NIRS (NIRSport, NIRx Medical Technologies, Нью-Йорк, США) использовалась для картирования гемодинамических ответов. Пять источников и три детектора располагались над префронтальной областью вокруг Fpz, Fp1 и Fp2 с межоптодным расстоянием 30 мм.Смежные пары оптодов источника и детектора составляли девять физических каналов. Сигналы NIRS регистрировались с частотой дискретизации 12,5 Гц с помощью программного обеспечения NIRStar, предоставленного производителем. На рис. 1 показано расположение каналов оптодов БИК и электродов ЭЭГ, а также установка головного убора на фантомной голове.

2.3. Протокол эксперимента

Испытуемые неподвижно сидели в удобном кресле перед 24-дюймовым ЖК-монитором. Сигналы NIRS и EEG были получены одновременно от каждого субъекта при выполнении MA в качестве когнитивной задачи и состояния покоя в качестве базовой задачи (BL).Во время МА испытуемых проинструктировали вычесть однозначное число (от 6 до 9) из случайного трехзначного числа и снова и снова вычесть его из результата как можно быстрее, пока испытание не закончится (например,,, а также ). Во время задания BL им было дано указание ни о чем не думать, чтобы поддерживать состояние низкой когнитивной нагрузки, при этом как можно меньше двигая телом. Несмотря на то, что испытуемому было приказано не двигать головой и телом, во время эксперимента могли произойти непреднамеренные тонкие движения и неизбежные движения глаз.Такие артефакты легко влияют на качество сигнала ЭЭГ, тогда как качество сигнала NIRS менее уязвимо для них.

На рисунке 2 представлена ​​временная последовательность одного испытания. Эксперимент был разработан как тест «слово-картинка» Струпа. Похожая задача использовалась в Power et al. [39]. Одно испытание состояло из представления задачи (конгруэнтное или неконгруэнтное задание, 2 с), за которым следовало первоначальное представление задачи МА (2 с), период задания (10 с) и период отдыха (15–17 с). На этапе представления задания две картинки (напр.g., животные, фрукты и спортивные мероприятия) отображались на экране рядом, а имя любого из двух объектов отображалось в верхней части экрана. Сначала левое изображение было выделено красным квадратом. Через 2 секунды слово заменилось случайной задачей MA. Через 2 с проблема сменилась черным крестиком фиксации с коротким звуковым сигналом (250 мс) и начался период задачи. После периода задания период отдыха случайной продолжительностью 15–17 с начинался с короткого звукового сигнала (250 мс), в котором в центре экрана отображался большой черный крестик фиксации.После завершения испытания та же процедура была повторена с выделением правого изображения вместо левого. Если отображаемое имя соответствовало изображению (конгруэнтно), испытуемых просили выполнить задание МА. С другой стороны, если они не совпадали (неконгруэнтно), испытуемых просили попытаться не думать о чем-либо как о базовой задаче в течение периода выполнения задачи. В период отдыха испытуемым предлагалось расслабиться и ничего не думать (BL). Следовательно, конгруэнтные и неконгруэнтные испытания были представлены в ряд в виде пары: либо «конгруэнтно сначала — неконгруэнтно позже», либо «неконгруэнтно сначала — конгруэнтно позже» для одного и того же набора картинок.Они были представлены в случайном порядке. Одно испытание состояло из испытаний как MA, так и BL, а сеанс состоял из 10 испытаний (т.е. 10 MA + 10 BL). После окончания одного сеанса был дан короткий перерыв, в течение которого испытуемым разрешалось двигать своим телом, но не покидать сиденья. Сеанс повторяли трижды, составляя три сеанса. В целом, хотя количество испытаний «конгруэнтно сначала — неконгруэнтно позже» и «неконгруэнтно — сначала — конгруэнтно позднее» могло быть не одинаковым в рамках каждой сессии, в общей сложности за три сеанса было получено 30 MA и 30 BL.

2.4. Анализ данных
2.4.1. Коэффициент точечной бисериальной корреляции

Коэффициент точечной бисериальной корреляции ( r-значение ) является мерой корреляции между дихотомической переменной и непрерывной переменной. r-значение было оценено для определения спектрального и пространственного распределения разделимости. r-значение в интересующий момент времени определяется как [52], где и t — длительность интересующего времени, и обозначает общее количество испытаний класса 1 и класса 2 (MA и BL в этом исследование) соответственно.обозначает точки данных, которые принадлежат к классу label = 1 или 2. и являются операторами среднего и стандартного отклонения соответственно. -Значение также использовалось для расчета наиболее различающей полосы частот для выделения признаков ЭЭГ и пространственного распределения разделимости для временного отклика NIRS.

2.4.2. Предварительная обработка

Анализ данных автономной ЭЭГ и NIRS был выполнен с использованием MATLAB 2013b (The MathWorks, Натик, США), в частности, с помощью набора инструментов EEGLAB и BBCI [2, 53].Для данных NIRS необработанные сигналы интенсивности света подвергались полосовой фильтрации (нулевой фазовый фильтр Баттерворта 3-го порядка с полосой пропускания 0,01–0,2 Гц). Затем рассчитывали изменения концентрации оксигемоглобина (Δ [HbO]) и дезоксигемоглобина (Δ [HbR]) в соответствии с модифицированным законом Ламберта-Бера [54, 55]. Базовая коррекция проводилась с использованием 5-секундного предстимульного периода. Для ЭЭГ данные были повторно привязаны в соответствии с общепринятым эталонным методом средних значений. Зависимая от объекта полосовая фильтрация (фильтр Баттерворта 3-го порядка с нулевой фазой) выполнялась с использованием коэффициента точечной бисериальной корреляции.Зависимые от объекта полосы пропускания, показывающие наивысшие r-значения , были определены эвристическим методом [56]. Полосы пропускания были выбраны в α — (1 из 14 испытуемых), β — (2 из 14), θ — до α — (4 из 14), α — до β — (3 из 14), а от θ — до β -полос (4 из 14).

2.4.3. Классификация

Мы провели однократную пробную классификацию данных NIRS и ЭЭГ, чтобы различить ответы, связанные с MA и BL [29, 57].Чтобы исследовать изменение точности классификации по отношению к различным временным окнам, скользящее временное окно использовалось для извлечения характеристик обеих модальностей (размер окна: 5 с, размер шага: 1 с) между -5 и 25 с от начала стимула для учета задержка гемодинамики по отношению к активации мозга [58]. Относительно длинный размер окна был выбран для учета относительно медленных гемодинамических ответов по сравнению с ЭЭГ, тем самым повышая эффективность каждого метода, а также системы HYB. Характеристики как NIRS, так и EEG были рассчитаны для каждого скользящего временного окна.Все каналы NIRS и EEG использовались для выделения и классификации признаков (9 и 14 каналов). Для NIRS средние значения и средние наклоны Δ [HbO] и Δ [HbR] каждого канала были рассчитаны как характеристики NIRS, которые широко используются для классификации данных NIRS [7]. Для ЭЭГ к предварительно обработанным данным ЭЭГ применялся алгоритм общего пространственного паттерна (CSP). Характеристики ЭЭГ рассчитывались как логарифмически масштабированная дисперсия данных, отфильтрованных с помощью CSP (первые и последние 2 компонента, содержащие наиболее различимую информацию).Векторы признаков каждого скользящего временного окна использовались для классификации независимо. Десятикратная перекрестная проверка выполнялась по 10 раз для каждого скользящего окна.

Для классификации использовался линейный дискриминантный анализ усадки (sLDA) [52]. Параметр усадки оценивали, как описано ранее [59, 60]. Чтобы подтвердить преимущество добавления данных ЭЭГ к данным NIRS, соотношение правильных ответов оценивалось не только для данных EEG или NIRS по отдельности, но также для комбинации обоих методов.В последнем случае был использован подход метаклассификации, основанный на sLDA. При объединении функций ЭЭГ и NIRS для метаклассификации нормализация не требуется. Это связано с тем, что для метаклассификации индивидуальные классификаторы ЭЭГ и NIRS дают LDA-спроецированные функции EEG и NIRS с одинаковым масштабом, которые объединяются для ввода метаклассификатора. Подробная информация о метаклассификаторе представлена ​​в Fazli et al. [32].

3. Результаты
3.1.Общее среднее значение шаблонов данных ЭЭГ и NIRS

Модели общего среднего значения (де) синхронизации (ERD / ERS), вызванные MA, BL, и их различие (т.е. MA-BL) на двух участках средней линии (Fz и Pz). ) в полосе частот 4–35 Гц (диапазон от тета до бета) показаны на рисунке 3. Fz и Pz представляют лобную и теменную области соответственно. Две пунктирные линии при t = 0 и 10 с обозначают начало задания и время отдыха соответственно. Во время МА (0–10 с) ERD широко наблюдались в диапазоне от θ — до β -диапазона, в то время как четкие картины ERS появлялись в узкой полосе около 10 Гц.С другой стороны, во время задания BL наблюдалось меньше паттернов ERD / ERS. Таким образом, отчетливая разница ERD / ERS между MA и BL широко наблюдалась в соответствующей полосе частот. На рисунке 3 диапазон α, или β (8–30 Гц) включен в полосу пропускания 12 (85,7%) или 9 (64,3%) из 14 испытуемых, соответственно. Рисунки 4 (a) –4 (d) показывают общее среднее для паттернов CSP, которые соответствуют собственным векторам для двух самых высоких и самых низких собственных значений () для CSP [56]. Обратите внимание, что лобная и теменная области в основном связаны с активацией, соответствующей задаче.На рисунках 5 (a) и 5 ​​(b) показаны общие средние временные ходы ответов NIRS и график значений значимости для волосистой части головы, зависящий от времени, на основе значения r , соответственно. Сплошные красные и синие линии на Рисунке 5 (а) соответствуют активациям, связанным с MA и BL, соответственно, причем значения значимости указаны на горизонтальной цветной полосе под графиками кривых. Представлены два канала с наивысшей значимостью для каждого хромофора, где Δ [HbO] постепенно уменьшается, а Δ [HbR] увеличивается по истечении времени начала, и они начинают возвращаться к исходному уровню примерно через 15 с во время МА.По сравнению с MA, во время задания BL не наблюдается отчетливых ответов. На рисунке 5 (b) представлены пространственные карты значений значимости для измерений NIRS. Цветовая полоса справа показывает масштаб. На цветной полосе красный (положительный) и синий (отрицательный) цвета указывают на более высокие значения данных, связанных с MA и данных, связанных с BL, соответственно. На графике скальпа значимые паттерны Δ [HbR] в левом полушарии в основном обусловлены МА, в то время как Δ [HbO] показывает двусторонний паттерн. Интересно, что значимые паттерны Δ [HbO] появляются (10–15 с) и исчезают (20–25 с) с небольшой задержкой по сравнению с Δ [HbR].

3.2. Классификация

В таблице 1 указаны максимальные точности каждого предмета среди протестированных временных окон. Восемь из одиннадцати испытуемых показали, что точность ЭЭГ превышает порог производительности ИМК (> 70% для бинарной коммуникации [61]) и в среднем набрали%. Все субъекты превысили пороговую точность при использовании данных NIRS (HbR + HbO) и в среднем набрали%. Для всех трех случаев объединения данных ЭЭГ с данными NIRS эффективность классификации была значительно улучшена (например,g., HbR:% по сравнению с HbR + ЭЭГ:%; Критерий суммы рангов Вилкоксона). Поскольку HbR + HbO имеет самую высокую среднюю точность среди протестированных хромофоров NIRS (HbR, HbO и HbR + HbO), HbR + HbO представляет собой результат NIRS ниже. Классификация HbR + HbO + ЭЭГ может повысить точность на 2,5% и 6,2% по сравнению с только NIRS и ЭЭГ, соответственно.

9083 9083 907 907 907 907 907 EEG 907 907 EG8 + Hb8

8 VP5

8 8


Субъект ЭЭГ HbR + ЭЭГ HbO + ЭЭГ 66.8 86,3 86,0 86,7 84,7 89,0 87,5
VP002 85,8 78,2 86,0 9008 907 84,8
VP003 88,7 87,2 91,5 87,5 90,2 90,5 93,3
82,2 82,0 72,2 77,7 83,0 82,5
VP005 88,3 80,8 8

88,3
VP006 96,7 90,5 97,3 85,8 96,7 93,5 98.0
VP007 93,8 86,8 93,7 89,5 94,2 90,3 93,7 93,7
90,5 92,0 89,8 91,8
VP009 61,5 62,3 64.5 74,3 75,2 78,3 77,0
VP010 86,8 83,2 90,3 7678 90,3 7678

VP011 78,3 76,5 79,5 79,5 82,0 78,5 81,2



0

81,4 82,8 85,7
Стандарт 11,2 7,2 8,4 5,9 6,5 8,4 5,9 6,5 8,4 5,9 6,5
и (подписанная сумма рангов Уилкоксона).
HbR / HbO: дезоксигемоглобин / оксигемоглобин.
Std: стандартное отклонение.

Общая средняя точность классификации с планками ошибок, указывающими на стандартные ошибки, представлена ​​на рисунке 6.В период выполнения задачи (заштрихованный серым периодом) точность ЭЭГ достигла максимального значения при t = 6 с. Из-за задержки гемодинамики наибольшее значение NIRS показало через 4 с после окончания задания ( t = 14 с). Эффективность классификации гибридного метода была значительно выше, чем у ЭЭГ или NIRS для большинства периодов времени или, по крайней мере, была сопоставима. На рисунке 6 красные и синие звездочки представляют собой временные окна, в которых точность классификации HYB была значительно выше, чем у ЭЭГ или только NIRS, соответственно.

На рисунке 7 показано сравнение производительности NIRS и HYB. Сравнения проводились там, где ЭЭГ, HYB и NIRS показали максимальную точность в соответствии с результатами, показанными на рисунке 6 ( t = 6, 11 и 14 с, соответственно). При t = 6 также было проведено сравнение производительности между ЭЭГ и HYB (см. Красные кружки). Число в верхнем левом углу обозначает процент улучшенных результатов HYB. Показатели всех испытуемых были улучшены с помощью HYB при t = 6 и 11 с ().При t = 14 с HYB не смог показать значительно лучшие характеристики, чем NIRS (). Это может быть вызвано меньшим вкладом функций ЭЭГ в производительность после t = 10 с, когда менее релевантная для задачи активация производилась после периода задачи.

4. Обсуждение

Мы стремились создать легкую гибридную систему BCI, объединив портативную NIRS с экономичной системой EEG. Результаты классификации подтвердили, что одновременное использование данных ЭЭГ и NIRS было полезным для улучшения качества классификации.В частности, все субъекты (кроме одного: VP001) показали повышенную производительность при использовании гибридного метода (см. Таблицу 1). Некоторые предыдущие исследования уже подтвердили, что гибридная система BCI, сочетающая NIRS с ЭЭГ, может улучшить работу системы, но они использовали стационарные и громоздкие устройства, тем самым ограничивая применение за пределами лабораторных условий [32, 37]. Поскольку наша гибридная система была реализована путем объединения портативного NIRS с экономичной системой ЭЭГ, ее можно широко использовать и легко управлять не только в лабораторных условиях, но и вне лаборатории.

Несмотря на то, что мы проверили возможность использования гибридной системы нейровизуализации в типичном сценарии ИМК, ее также можно использовать в целях нейрореабилитации, например, для восстановления двигательных функций, утраченных при неврологических расстройствах. В этом исследовании МА была выбрана в качестве когнитивной задачи, чтобы продемонстрировать удобство использования нашей системы, потому что это одна из стабильных и последовательных когнитивных задач, которые могут вызывать определенную релевантную для задачи активацию мозга. Поскольку легкие и удобные оптоды NIRS можно легко реорганизовать для настройки каналов, они могут измерять сигналы от различных областей мозга, таких как двигательные или затылочные.Однако следует отметить, что необходима тщательная подготовка волос, чтобы в этом случае не было помех для приема сигнала.

В этом исследовании мы внедрили систему BCI на основе MA, чтобы продемонстрировать возможность использования нашего гибридного устройства нейровизуализации EEG-NIRS. Это устройство в целом показало низкую скорость работы (теоретически требуется 10 с для выдачи одной команды) по сравнению с другими парадигмами, такими как P300 и установившийся визуальный вызванный потенциал (SSVEP) [62]. Однако, поскольку электроды ЭЭГ и оптоды NIRS нашего гибридного устройства можно легко реорганизовать, системы BCI, использующие другие области мозга или парадигмы, также могут быть реализованы с использованием нашего гибридного устройства нейровизуализации.Например, можно разработать систему BCI на основе SSVEP, переместив регистрирующие датчики нашей гибридной системы в затылочные области. Хорошо задокументировано, что система BCI на основе SSVEP показывает высокую скорость работы, и, в частности, недавнее исследование продемонстрировало, что одновременное использование ЭЭГ и NIRS может еще больше увеличить скорость работы системы BCI на основе SSVEP [63] . Таким образом, наше гибридное записывающее устройство EEG-NIRS может также использоваться для разработки высокоскоростной системы BCI для других парадигм BCI путем соответствующего изменения конфигурации регистрирующих датчиков.

Общеизвестно, что повышенное Δ [HbO] и пониженное Δ [HbR] индуцируются в областях мозга, относящихся к задаче, во время выполнения соответствующей задачи. Как видно на Рисунке 5 (а), наблюдалась картина, противоположная типичной картине сигнала NIRS, в том, что тенденция к увеличению Δ [HbR] была синхронизирована с тенденцией к уменьшению Δ [HbO] с самого начала задачи. Отметим, что эти противоположные закономерности также часто приводятся в литературе [64, 65]. В частности, значительное снижение Δ [HbO] и увеличение Δ [HbR] наблюдались во время выполнения заданий МА в лобных областях [64–66].

Как упоминалось ранее, HYB не добился повышения производительности системы в отношении точности классификации после t = 14 с. Вероятно, это происходит из-за отсутствия сигналов ЭЭГ, относящихся к задаче, после ее завершения, и, следовательно, ЭЭГ не способствует повышению производительности системы в это время. Более того, до t = 6 с, из-за более низкой временной чувствительности NIRS из-за присущей гемодинамической задержки улучшения производительности системы также не наблюдается.Стоит упомянуть, что из-за отложенных ответов NIRS было бы трудно реализовать высокоскоростную систему BCI, используя только NIRS; тем не менее, NIRS полезен в качестве второго метода при включении в гибридный ИМК с ЭЭГ. На основе изменения производительности с течением времени оптимальная продолжительность задачи может быть определена от 6 до 12 с для HYB. Однако для t = 6 с степень улучшения производительности меньше, чем для t = 12 с, в то время как 12 с могут ухудшить удобство использования системы NIRS из-за относительно длительного времени выполнения задачи.Следует учитывать компромисс между периодом времени для принятия решения и производительностью, исходя из того, что предпочтительнее — скорость или производительность системы.

5. Заключение

Недавно были выпущены различные легко носимые коммерческие устройства ЭЭГ [67–70]. Эти устройства имеют легкие и простые в использовании конфигурации. Они используются как в сфере реабилитации, так и в развлечениях. В этом исследовании мы подтвердили полезность облегченной гибридной системы BCI, объединив портативную NIRS и экономичную систему ЭЭГ.Наша гибридная система EEG-NIRS позволила улучшить характеристики классификации. Несмотря на возможные сомнения относительно стабильности системы и надежности экономичной системы ЭЭГ, мы подтвердили, что предлагаемая система способна стабильно повышать производительность системы. Одновременное использование портативных систем NIRS и EEG может помочь нам использовать комбинированную систему более практично и с минимальными затратами. Следовательно, предлагаемая система имеет высокий потенциал для будущих исследований BCI в сценариях вне лаборатории при низких затратах.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Это исследование в основном поддерживалось Business for Cooperative R&D между промышленностью, академией и научно-исследовательским институтом, финансируемым Корейской администрацией малого и среднего бизнеса в 2016 году (грант № S2380249). Исследование также частично поддерживалось Программой фундаментальных научных исследований через Национальный исследовательский фонд Кореи (NRF), финансируемой Министерством образования (NRF-2014R1A6A3A03057524) и Министерством науки, ИКТ и планирования будущего (NRF-2015R1C1A1A02037032) и программой BK21 NRF и грантом US / NIH 1R21NS067278.Кроме того, мы подтверждаем финансирование со стороны BMBF 01GQ0831 и BMBF 01GQ0850 и Немецкого исследовательского фонда (DFG, KU 1453-1). Некоторое оборудование было щедро предоставлено NIRx Medizintechnik GmbH, Берлин.

(Б. Бланкерц, Г. Дорнхеге, С. Лемм, М. Крауледат, Г. Курио, К. Мюллер) Берлинский мозг-компьютерный интерфейс: определение состояний мозга пользователя на основе машинного обучения

Берлинский интерфейс мозг-компьютер:

Обнаружение состояний мозга на основе машинного обучения

Бенджамин Бланкерц (Fraunhofer FIRST (IDA), Германия)

Гвидо Дорнхеге (Fraunhofer FIRST (IDA), Германия)

Стивен Лемм (Fraunhofer FIRST (IDA), Германия)

Маттиас Крауледат (Берлинский технический университет, Германия)

Габриэль Курио (Медицинский университет Шарите, Берлин, Германия)

Клаус-Роберт Мюллер (Fraunhofer FIRST (IDA) и Потсдамский университет, Германия)

Abstract: Мы описываем Берлинский интерфейс мозг-компьютер (BBCI), систему, которая позволяет нам переводить сигналы мозга от движений или намерений движения в управляющие команды.Основным вкладом BBCI, неинвазивной системы BCI на основе ЭЭГ, является использование передовых методов машинного обучения, которые позволяют адаптироваться к конкретным сигнатурам мозга каждого пользователя буквально без обучения. В BBCI сеанс калибровки продолжительностью около 20 минут необходим для создания базы данных, на основе которой выводятся индивидуализированные сигнатуры мозга. Это очень сильно отличается от традиционных подходов BCI, которые полагаются на кондиционирование операндов и требуют обширного предметного обучения порядка 50-100 часов.Таким образом, наша концепция машинного обучения позволяет получить качественную обратную связь уже после первого сеанса. В этой работе рассматривается широкий спектр исследований и экспериментов, проведенных в рамках проекта BBCI. В дополнение к этим общим парадигматическим результатам BCI, эта работа предоставляет сжатый обзор лежащих в основе методов машинного обучения и обработки сигналов, которые обеспечивают успех BBCI. В первой экспериментальной парадигме мы анализируем предсказуемость движения конечности задолго до фактического движения, используя только намерение движения, измеренное на основе потенциалов ЭЭГ перед движением (готовности).Эксперименты включают как автономные исследования, так и парадигму онлайн-обратной связи. Пределы пространственного разрешения соматотопии исследуются путем сопоставления мозговых паттернов движений левой и правой руки rsp. ступня. Во второй дополнительной парадигме произвольные модуляции сенсомоторных ритмов, вызванные воображением движения (левая рука против правой руки против стопы), преобразуются в непрерывный сигнал обратной связи. Здесь мы сообщаем о результатах недавнего исследования обратной связи с 6 здоровыми субъектами, не имеющими или очень незначительным опытом контроля BCI: половина субъектов достигла скорости передачи информации выше 35 бит в минуту (bmp).Кроме того, один испытуемый использовал BBCI, чтобы управлять мысленной пишущей машинкой в ​​режиме свободного правописания. Общая скорость написания составила 4,5-8 букв в минуту, включая время, необходимое для исправления ошибок.

Ключевые слова: Интерфейс мозг-компьютер, ЭЭГ, ERD, скорость передачи информации, машинное обучение, RP, потенциал готовности, однопробный анализ, классификация, общие пространственные закономерности, десинхронизация, связанная с событиями, обратная связь.

Категории: г.1.6, H.1.1, H.1.2, I.2.1, I.2.6, I.5, J.2, J.3, J.7

ATAI приобретает контрольный пакет акций компании Psyber

ATAI Life Sciences, поддерживаемой Питером Тилем биофармацевтической компанией, разрабатывающей психоделические препараты для лечения психического здоровья, и приобрела контрольный пакет акций американской фирмы Psyber.

Psyber — это компания, которая хочет использовать мозговые компьютерные интерфейсы для лечения людей с психическими расстройствами.

ATAI, которая описывает себя как платформу для разработки лекарств, была создана для приобретения, инкубации и разработки психоделиков и других лекарств, которые можно использовать для лечения депрессии, тревоги, зависимости и других психических заболеваний.

Компания со штаб-квартирой в Берлине, основанная в 2018 году предпринимателями Кристианом Ангермайером, Флорианом Брэндом, Ларсом Уайлдом и Шринивасом Рао, объявила в среду о приобретении контрольного пакета акций Psyber. Он отказался указать, что предлагал Psyber в обмен на контрольный пакет акций.

Теоретически интерфейс мозг-компьютер позволяет осуществлять прямую связь между мозгом человека и внешним устройством.

ATAI сообщила, что технология интерфейса мозга и компьютера Psyber, которая находится на ранней стадии разработки, может однажды помочь пациентам понять, как наркотики влияют на активность их мозга, а также повысить эффективность и безопасность препаратов.

ATAI заявила, что объединит разработку своих психоделических соединений со способностью записывать электрическую активность в мозгу для интерпретации в реальном времени эмоциональных, поведенческих и психических состояний.

«Сочетание медицины и терапии с применением ИМК позволяет пациенту прочно занять место водителя, поскольку оно адаптируется к конкретным потребностям человека», — сказал Дэвид Кин, руководитель отдела цифровой терапии Atai.

Прахлад Кришнан, генеральный директор Psyber, сказал, что BCI может «изменить мир», каким мы его знаем.

«В контексте психического здоровья это не исключение, поскольку каждый пациент, проходящий терапию с помощью BCI, будет иметь большую автономию, все больше возможностей изменить свои чувства и поведение, чтобы улучшить качество своей жизни», — сказал Кришнан.

ATAI, у которой около 50 сотрудников в офисах в Берлине, Нью-Йорке и Сан-Диего, в настоящее время сотрудничает с 14 компаниями, специализирующимися на разработке лекарств и других технологиях. В обмен на контрольный пакет акций разрабатываемых лекарств и технологий ATAI помогает ученым собирать деньги, работать с регулирующими органами и проводить клинические испытания.На сегодняшний день ни один из препаратов ATAI официально не одобрен регулирующими органами.

Миллиардер Тиль возглавил раунд инвестиций на 125 миллионов долларов в ATAI в ноябре прошлого года и раунд на 157 миллионов долларов в компанию в марте. По словам двух источников, близких к ATAI, в ближайшие несколько недель компания планирует IPO.

«Большое достоинство ATAI в том, чтобы относиться к психическим заболеваниям так серьезно, как мы должны были принимать все болезни», — сказал Тиль, соучредитель Palantir, в заявлении, опубликованном CNBC в ноябре прошлого года.«Самый ценный актив компании — это ее безотлагательность».

Тиль является деловым партнером соучредителя ATAI Ангермайера, и они вместе сделали ряд инвестиций. Помимо инвестирования, не сразу ясно, играет ли Тиль значительную роль в ATAI.

«Мы были представлены — потому что мы оба очень заинтересованы в мировой политике — на самом деле еще в 2011 году», — сказал Ангермайер, имея в виду свою первую встречу с Тилем, родившимся в Германии. «Я знаю многих политиков как друзей.Во время кризиса евро я стал кстати для многих американцев и азиатов, которые вообще не понимали Европу. Насколько мы сложны, но также насколько мы уверены в себе ».

Neuralink Элона

Илон Маск, который в 1998 году стал соучредителем PayPal вместе с Питером Тилем, основал компанию Neuralink, занимающуюся компьютерным интерфейсом мозга.

Маск описывает это как Вставьте бит в ваш череп с помощью крошечных проводов, которые входят в ваш мозг.

Ранее в этом году Маск сказал в интервью, что Neuralink подключила обезьяну, чтобы она могла играть в видеоигры с помощью своего разума.

Видео на YouTube, на котором обезьяна играет в аркадную игру Pong мысленно, было опубликовано Neuralink в пятницу.

В августе прошлого года Neuralink провела живую демонстрацию своей технологии на трех свиньях. Аудитории в реальном времени показали нейронные сигналы от одной из свиней, которую Маск назвал Гертрудой.

Интерфейсы мозг-компьютер могут революционизировать наш образ жизни

Tech Report

(Изображение предоставлено: Future)

Эта статья впервые появилась в журнале PC Gamer magazine , выпуск 532 в январе 2021 года, как часть нашей серии «Tech Report».Каждый месяц мы изучаем и объясняем последние технологические достижения в области вычислений — от чудесных до действительно странных с помощью ученых, исследователей и инженеров, которые все это делают.

Многие научно-фантастические идеи уходят корнями в 70-е годы. Мы не знаем, является ли это доступностью психоактивных наркотиков в то время, свободной любовью или модой, но, похоже, что-то породило массу идей, которые до сих пор кажутся современными.

Одна из таких идей — интерфейс мозг / компьютер (BCI), о котором, как вы ожидаете, Илон Маск будет говорить так же, как он мог бы обсуждать выдолбление вулкана, но сядьте и обратите внимание, когда Valve начинает говорить об этом. тоже.Их исследование началось в 70-х годах, и ранее в этом году правительство Великобритании получило отчет по ним от Парламентского управления науки и технологий, в котором было заявлено, что развлекательные компании разрабатывают неинвазивные BCI, «чтобы играть в компьютерные игры». . Это, несомненно, заставило некоторых уважаемых членов задуматься, что же такое «компьютерная игра», но следующая фраза даже лучше: эти продукты в настоящее время предлагаются потребителям.

Неинвазивные BCI, в которых используются датчики, носимые на черепе, — это мир, отличный от инвазивного типа, который Маск имплантирует в черепа свиней, который он описывает как «что-то вроде Fitbit в вашем черепе с крошечными проводами».Мы не уверены, что мы этого хотим, но для любого, кто потерял связь между мозгом и остальной частью тела, возможно, в результате аварии, имплант может восстановить связь нервных сигналов.

(Изображение предоставлено: Future)

Возьмем случай двух субъектов в недавнем клиническом исследовании, проведенном при поддержке DARPA Университетом Мельбурна, Австралия. Оба страдают параличом верхних конечностей из-за БАС, также известного как болезнь двигательных нейронов, они были оснащены крошечными проводами, которые принимали электрические сигналы от нервной системы и передавали результаты в компьютер.Это позволило различать разные типы сигналов, полученных, когда испытуемые думали о разных вещах, и они были сопоставлены с различными компьютерными командами, включая перемещение мыши на немодифицированном ПК с Windows 10. Добавив айтрекер, они могли отправлять сообщения, заказывать покупки в Интернете и использовать интернет-банкинг. Затем им разрешили забрать интерфейсы домой, и они достигли точности выбора по щелчку более 92 процентов. К сожалению, не было упоминания о том, использовали ли они эту новую способность в StarCraft 2.

Операция, необходимая для интерфейсов, описывается авторами исследования как «минимально инвазивная», но все же означает, что провода в вашем мозгу — в частности, верхний сагиттальный синус, прилегающий к первичной моторной коре, — вводятся через вены с помощью крошечной расширяемой трубки, называемой стент. Вероятно, это то же самое, что пережила и свинья Маска, хотя в сентябре миллиардер, рожденный в Южной Африке, пострадал в сентябре, когда опрос показал, что 90 процентов людей не будут использовать его, а 32 процента опасаются, что он может быть использован для шпионажа.Опрос, проведенный OnBuy.com, вряд ли был строгим с научной точки зрения, и Маск может утешиться тем, что 73% респондентов заявили, что им нравится эта технология.

Его фирма Neuralink заявляет, что ее первоначальные цели аналогичны мельбурнскому испытанию: помочь парализованным людям восстановить независимость с помощью управления компьютерами и мобильными устройствами. Neuralink надеется напрямую подключиться к тысячам нейронов мозга, отправляя информацию на компьютер, где она обрабатывается и первоначально используется для управления мышью.По мере того, как получатель становится более опытным, а алгоритмы более узко сфокусированными, он будет расширен до клавиатуры, синтеза речи и — да, игрового контроллера.

То, что вы управляете контроллером с помощью разума, не означает, конечно, что вы будете играть в Doom Eternal весь день; у них есть другие приложения, возможно, связанные с системой управления моторизованной инвалидной коляски. Но это открывает двери для игр, управляемых мозгом. Neuralink заявляет, что надеется «обнаружить» немедицинское применение этой технологии.

(Изображение предоставлено Myndplay)

Контроль разума

Управление играми с помощью мозга не новость. В 2010 году мужчина смог использовать шлем для сканирования мозга с помощью ЭЭГ (электроэнцефалограммы), известный как Берлинский интерфейс мозга и компьютера, чтобы играть в пинбол (стол в стиле семьи Аддамс для любителей жутких бесплотных движений) на выставке технологий CeBIT в Ганновере. , Германия. Британская компания MyndPlay продаст вам свое оголовье MyndBand EEG с тремя датчиками, которые помещаются на вашем лбу, за 200 фунтов стерлингов, и есть SDK, с которым вы можете создать что-то для его использования.Настоящее программное обеспечение для ПК кажется немного скудным, с управляемым разумом медиаплеером, приложением для игры в мяч для регби и различными викторинами в качестве основных событий. Существуют также приложения для тренировки вашего мозга, успокоения, лечения неуверенности в себе, борьбы с чувством гнева или вины, а также приложения, которые помогут вам медитировать и вознаграждают вас за вход в расслабленное психическое состояние.

Кажется, нейроинтерфейсы здесь, и в случае MyndPlay действительно функционируют, но мы не совсем уверены, что с ними делать.В отчете правительства Великобритании упоминается их использование в терапии, а также в маркетинге — получение информации о принятии решений потребителями непосредственно из мозга — и в защите. При вылове данных непосредственно с живой поверхности нашего мозга необходимо принимать во внимание этические соображения, и в 2013 году Совет Наффилда по биоэтике опубликовал этические рамки, касающиеся последствий, которые может оказать отказ от полезных продуктов. их бывшего пользователя, среди прочего, и что нетерапевтические устройства должны регулироваться, потому что они, вероятно, будут использоваться в частном порядке и без медицинского наблюдения.Он рекомендовал Европейской комиссии регулировать ИМК как медицинские устройства независимо от их предполагаемого использования.

Однако, когда они вырвутся в мейнстрим, еще неизвестно, будут ли BCI рассматриваться как чайники Wi-Fi — забавный, но в значительной степени ненужный продукт, уходящий корнями в помощь инвалидам — ​​или как VR, более серьезный продукт которые будут продолжать набирать обороты по мере снижения первоначальных высоких цен.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *