თანდათან, ბევრი ახალი რამ შემოდის ჩვენს ცხოვრებაში. ტექნოლოგიის განვითარება არ დგას და ხვალ შეიძლება მოხდეს ის, რაზეც გუშინ ვერ გავბედეთ ოცნება. ნეიროკომპიუტერული ინტერფეისი (NCI) რეალურს ხდის ადამიანის ტვინსა და ტექნოლოგიას შორის კავშირს, მათ ნაწილობრივ ურთიერთქმედებას.
რა არის NCI?
NCI არის ადამიანის ტვინსა და ელექტრონულ მოწყობილობას შორის ინფორმაციის გაცვლის სისტემა. გაცვლა შეიძლება იყოს ორმხრივი, როდესაც ელექტრული იმპულსები მოდის მოწყობილობიდან ტვინში და პირიქით, ან ცალმხრივი, როდესაც მხოლოდ ერთი ობიექტი იღებს ინფორმაციას. უფრო მარტივი სიტყვებით, NCI არის ის, რასაც უწოდებენ "აზროვნების ძალაუფლების მართვას". ძალიან მნიშვნელოვანი აღმოჩენა, რომელიც უკვე ფართოდ გამოიყენება ცხოვრების მრავალ სფეროში.
როგორ მუშაობს NCI?
ტვინის ნეირონები გადასცემენ ინფორმაციას ერთმანეთს ელექტრული იმპულსების გამოყენებით. ეს არის ძალიან რთული და რთული ქსელი, რომელსაც მეცნიერები ჯერ ვერ აანალიზებენ. მაგრამ NCI-ის დახმარებით შესაძლებელი გახდა ტვინის იმპულსების ინფორმაციის ნაწილის წაკითხვა და ელექტრონულ მოწყობილობებზე გადატანა. მათ, თავის მხრივ, შეუძლიათ გარდაქმნანმოქმედების იმპულსები.
NCI შესწავლის ისტორია
აღსანიშნავია, რომ NC ინტერფეისის შემუშავების საფუძველი გახდა რუსი მეცნიერის ი.პ. პავლოვის ნაშრომები პირობით რეფლექსებზე. ასევე მნიშვნელოვანი როლი NCI-ის შესწავლაში ითამაშა მისმა ნაშრომმა ცერებრალური ქერქის მარეგულირებელ როლზე. ი.პ. პავლოვის კვლევა ჩატარდა მეოცე საუკუნის დასაწყისში სანკტ-პეტერბურგის ექსპერიმენტული მედიცინის ინსტიტუტში. მოგვიანებით, პავლოვის იდეები NC ინტერფეისის მიმართულებით შეიმუშავეს საბჭოთა ფიზიოლოგმა პ.კ.ანოხინმა და საბჭოთა და რუსმა ნეიროფიზიოლოგმა ნ.პ.ბეხტერევამ. გლობალური NCI კვლევა მხოლოდ 1970-იან წლებში დაიწყო შეერთებულ შტატებში. ექსპერიმენტები ჩატარდა მაიმუნებზე, ვირთხებზე და სხვა ცხოველებზე. კვლევის დროს, მეცნიერებმა, რომლებიც მუშაობდნენ ექსპერიმენტულ მაიმუნებთან, დაადგინეს, რომ ტვინის გარკვეული უბნები პასუხისმგებელია მათი კიდურების მოძრაობაზე. ამ აღმოჩენის შემდეგ, NCI-ის შემდგომი ბედი დალუქულია.
ელექტროენცეფალოგრაფია (EEG)
ელექტროენცეფალოგრაფია არის ტვინის ელექტრონული იმპულსების წაკითხვის მეთოდი ადამიანის თავზე ელექტროდების არაინვაზიური მიმაგრებით. არაინვაზიური მეთოდი არის მეთოდი, რომლის დროსაც ელექტროდები მიმაგრებულია ადამიანის ან ცხოველის თავზე, ცერებრალური ქერქში პირდაპირი ჩასმის გარეშე. EEG მეთოდი შედარებით დიდი ხნის წინ გამოჩნდა და დიდი წვლილი შეიტანა ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისის განვითარებაში. EEG მეთოდი დღესაც გამოიყენება, რადგან ის იაფი და ეფექტურია.
NCI-ის ეტაპები
ადამიანის ტვინიდან მომდინარე ინფორმაცია დამუშავებულიაელექტრონული მოწყობილობა ოთხ ნაბიჯში:
- მიიღეთ სიგნალი.
- წინასწარი მკურნალობა.
- მონაცემთა ინტერპრეტაცია და კლასიფიკაცია.
- მონაცემთა გამომავალი.
პირველი ეტაპი
პირველ ეტაპზე ელექტროდები ან უშუალოდ თავის ტვინის ქერქში შეჰყავთ (ინვაზიური მეთოდი) ან ამაგრებენ თავის ზედაპირზე (არაინვაზიური მეთოდი). იწყება ტვინის უჯრედებიდან ინფორმაციის წაკითხვის პროცესი. ელექტროდები აგროვებენ მონაცემებს ნეირონების ცალკეული სისტემებიდან, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან სხვადასხვა მოქმედებებზე.
წინასწარი მკურნალობა
ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისის მეორე ეტაპზე მიღებული სიგნალები წინასწარ მუშავდება. მოწყობილობა ამოიღებს სიგნალის მახასიათებლებს მონაცემთა რთული კომპოზიციის გასამარტივებლად, არასაჭირო ინფორმაციის მოსაშორებლად და ხმაურით, რომელიც ხელს უშლის ტვინის მკაფიო სიგნალებს.
მესამე ეტაპი
NDT ინტერფეისის მესამე ეტაპზე ინფორმაციის ინტერპრეტაცია ხდება ელექტრული იმპულსებიდან ციფრულ კოდში. იგი აღნიშნავს მოქმედებას, სიგნალს, რომელსაც ტვინი აძლევდა. შედეგად მიღებული კოდები შემდეგ კლასიფიცირდება.
მონაცემთა გამომავალი
ინფორმაციის გამომავალი ხდება მეოთხე ეტაპზე. ციფრული მონაცემები გადადის ტვინთან დაკავშირებულ მოწყობილობაში, რომელიც ახორციელებს გონებრივად მიცემულ ბრძანებას.
ნეიროპროთეზირება
ტვინის ინტერფეისის განხორციელების ერთ-ერთი მთავარი სფერო მედიცინაა. ნერვული პროთეზები შექმნილია ადამიანის ტვინსა და მისი ორგანოების მოქმედებას შორის კავშირის აღსადგენად, დაავადებით ან დაზიანებით დაზიანებული ორგანოების შესაცვლელად, ჯანსაღი სხეულის ფუნქციების შემდგომი აღდგენით. NCI შეიძლება განსაკუთრებით კარგი იყოს დამბლის ან კიდურების დაკარგვის მქონე ადამიანებისთვის. ნერვული პროთეზების გამოყენებისას გამოიყენება ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისის მუშაობის პრინციპი. ძალიან მარტივად რომ ვთქვათ, ადამიანს უყენებენ ხელების ან ფეხების პროთეზირებას, საიდანაც ელექტრონული იმპლანტანტები მიდიან ტვინის იმ უბნამდე, რომელიც პასუხისმგებელია ამ კიდურის მოძრაობაზე. ნეიროპროთეზირებამ ბევრი ტესტი გაიარა, მაგრამ მისი მასობრივი გამოყენების სირთულე იმაში მდგომარეობს, რომ NCI-ს არ შეუძლია სრულად წაიკითხოს ტვინის სიგნალები და პროთეზების კონტროლი ყოველდღიურ ცხოვრებაში ლაბორატორიის გარეთ რთულია. რამდენიმე წლის წინ რუსეთს სურდა ნეიროპროთეზების წარმოების დამყარება, მაგრამ ჯერჯერობით ეს არ განხორციელებულა.
სმენის პროთეზები
თუ კიდურების პროთეზი ჯერ კიდევ არ გამოჩენილა მასობრივ ბაზარზე, მაშინ კოხლეარული იმპლანტი (პროთეზი, რომელიც ხელს უწყობს სმენის აღდგენას) დიდი ხანია გამოიყენება. მის მისაღებად პაციენტს უნდა ჰქონდეს გამოხატული სენსორული სმენის დაქვეითება (ანუ ისეთი სმენის დაქვეითება, რომლის დროსაც დაქვეითებულია სმენის აპარატის ბგერების მიღებისა და ანალიზის უნარი). სმენის აღდგენა კოხლეარული იმპლანტით გამოიყენება მაშინ, როდესაც ჩვეულებრივი სმენის აპარატი არ იძლევა მოსალოდნელ შედეგებს. ქირურგიული ოპერაციის შედეგად იმპლანტი ინერგება ყურის აპარატში და თავის მიმდებარე ნაწილში. როგორც ნებისმიერი სხვა ტვინი-მანქანის ინტერფეისი, კოხლეარული იმპლანტი მთლიანად უნდა მოერგოს მფლობელს. იმისათვის, რომ ისწავლოს მისი გამოყენება და დაიწყოს იმპლანტის ახალი ყური აღქმა, პაციენტმა უნდა გაიაროს ხანგრძლივი რეაბილიტაციის კურსი.
NCI-ის მომავალი
ამ ბოლო დროს ყველგან შეგიძლიათ გაიგოთ და წაიკითხოთ ხელოვნური ინტელექტის შესახებ. ეს ნიშნავს, რომ ბევრი ადამიანის ოცნება ახდება - მალე ჩვენი ტვინი ტექნოლოგიასთან სიმბიოზში შევა. უდავოდ, ეს იქნება ახალი ერა კაცობრიობის განვითარებაში. ცოდნისა და შესაძლებლობების ახალი დონე. ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისის წყალობით, დიდი რაოდენობით ახალი და მნიშვნელოვანი აღმოჩენები გამოჩნდება მეცნიერების ბევრ სფეროში. სამედიცინო მიზნებისთვის გამოყენების გარდა, NCI-ს უკვე შეუძლია მომხმარებლის დაკავშირება ვირტუალური რეალობის მოწყობილობებთან. როგორიცაა ვირტუალური კომპიუტერის მაუსი, კლავიატურა, პერსონაჟები ვირტუალური რეალობის თამაშებში და ა.შ.
მენეჯმენტი ხელების გარეშე
ნეიროკომპიუტერული ინტერფეისის მთავარი ამოცანაა კუნთების დახმარების გარეშე აღჭურვილობის მართვის შესაძლებლობის პოვნა. ამ სფეროში აღმოჩენები პარალიზებულ ადამიანებს გადაადგილების, მართვისა და გაჯეტების მეტ შესაძლებლობებს მისცემს. უკვე NCI შეუფერხებლად აერთიანებს ადამიანის ტვინს და კომპიუტერულ ხელოვნურ ინტელექტს. ეს შესაძლებელი გახდა ადამიანის ტვინის პრინციპების ღრმა შესწავლის წყალობით. მათ საფუძველზე ხდება პროგრამების შედგენა, რომლებზეც მუშაობს NCI და ხელოვნური ინტელექტი.
NTI რობოტიკაში
მას შემდეგ, რაც მეცნიერებმა გაარკვიეს, რომ ტვინის გარკვეული უბნები პასუხისმგებელნი არიან კუნთების მოძრაობაზე, მათ მაშინვე გაუჩნდათ იდეა, რომ ადამიანის ტვინს შეუძლია მართოს არა მხოლოდ საკუთარი სხეული, არამედ ჰუმანოიდური მანქანაც. ახლა იქმნება მრავალი განსხვავებული რობოტული მანქანა. ჰუმანოიდების ჩათვლით. რობოტიკოსები იბრძვიან თავიანთ ჰუმანოიდურ ნამუშევრებშირეალური ადამიანების ქცევის იმიტაცია. მაგრამ ჯერჯერობით, პროგრამირება და ხელოვნური ინტელექტი უმკლავდება ამ ამოცანას NCI-ზე ოდნავ უარესად. NC ინტერფეისის გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ აკონტროლოთ რობოტული კიდურები შორიდან. მაგალითად, ისეთ ადგილებში, სადაც ადამიანის წვდომა შეუძლებელია. ან სამუშაოებზე, რომლებიც საჭიროებს სამკაულების სიზუსტეს.
NCI დამბლისთვის
უეჭველია, ყველაზე მოთხოვნადი მედიცინაში ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისია. ხელების, ფეხების პროთეზირების კონტროლი, ინვალიდის ეტლის გონებით მართვა, ინფორმაციის მართვა სმარტფონებში, კომპიუტერებში ხელების გარეშე და ა.შ. თუ ეს სიახლეები ყველგან გავრცელდება, გაუმჯობესდება იმ ადამიანების ცხოვრების დონე, რომლებსაც ამჟამად შეზღუდული აქვთ გადაადგილების უნარი. ტვინი დაუყოვნებლივ გადასცემს ბრძანებებს მოწყობილობებზე, სხეულის გვერდის ავლით, რაც ხელს შეუწყობს შეზღუდული შესაძლებლობის მქონე ადამიანს უკეთ მოერგოს გარემოს. მაგრამ ნეიროპროთეზირების მცდელობისას სპეციალისტებს ექმნებათ გარკვეული პრობლემები, რომელთა გადაწყვეტას დღემდე ვერ პოულობენ.
ტვინი-კომპიუტერის ინტერფეისის დადებითი და უარყოფითი მხარეები
მიუხედავად იმისა, რომ NC ინტერფეისის გამოყენებას ბევრი უპირატესობა აქვს, მის გამოყენებას ასევე აქვს უარყოფითი მხარეები. მედიცინაში NCI-ის განვითარების უპირატესობა არის ის ფაქტი, რომ ადამიანის ტვინი (განსაკუთრებით მისი ქერქი) ძალიან კარგად ეგუება ცვლილებებს, რის გამოც NCI ინტერფეისის შესაძლებლობები თითქმის შეუზღუდავია. კითხვა მხოლოდ ახალი ტექნოლოგიების განვითარებისა და აღმოჩენის უკან დგას. მაგრამ აქ არის გარკვეული პრობლემები.
სხეულის ქსოვილების შეუთავსებლობა მოწყობილობებთან
პირველ რიგში, თუ შედიხართიმპლანტანტები ინვაზიური გზით (ქსოვილების შიგნით), ძალიან რთულია პაციენტის ქსოვილებთან მათი სრული თავსებადობის მიღწევა. ის მასალები და ბოჭკოები, რომლებიც სრულად უნდა იყოს ჩანერგილი ორგანულ ქსოვილში, მხოლოდ იქმნება.
არასრულყოფილი ტექნიკა ტვინთან შედარებით
მეორე, ელექტროდები ჯერ კიდევ ბევრად უფრო მარტივია ვიდრე ტვინის ნეირონები. მათ ჯერ კიდევ არ შეუძლიათ გადასცენ და მიიღონ ყველა ის ინფორმაცია, რასაც თავის ტვინის ნერვულ უჯრედებს ადვილად შეუძლიათ. ამიტომ ჯანმრთელი ადამიანის კიდურების მოძრაობა ბევრად უფრო სწრაფი და ზუსტია, ვიდრე ნეიროპროთეზების მოძრაობა და ჯანსაღი ყური უფრო მკაფიოდ და სწორად აღიქვამს ხმებს, ვიდრე ყური კოხლეარული იმპლანტით. თუ ჩვენმა ტვინმა იცის, რა ინფორმაცია უნდა გაფილტროს და რა ჩაითვალოს მთავარად, მაშინ ხელოვნური ინტელექტის მქონე მოწყობილობებში ეს ხდება ადამიანის მიერ დაწერილი ალგორითმებით. სანამ მათ არ შეუძლიათ ადამიანის ტვინის რთული ალგორითმების გამეორება.
ძალიან ბევრი ცვლადი სამართავად
ზოგიერთი სამეცნიერო ინსტიტუტი უახლოეს მომავალში გეგმავს შექმნას არა ფეხის ან მკლავის ცალკეული ნეიროპროთეზი, არამედ მთლიანი ეგზოჩონჩხი ცერებრალური დამბლით დაავადებულთათვის. პროთეზის ამ ფორმით ეგზოჩონჩხმა უნდა მიიღოს ინფორმაცია არა მხოლოდ ტვინიდან, არამედ ზურგის ტვინიდანაც. ასეთი მოწყობილობით, რომელიც დაკავშირებულია სხეულის ყველა მნიშვნელოვან ნერვულ დაბოლოებასთან, ადამიანს შეიძლება ეწოდოს ნამდვილი კიბორგი. ეგზოჩონჩხის ტარება სრულიად პარალიზებულ ადამიანს გადაადგილების უნარის აღდგენის საშუალებას მისცემს. მაგრამ პრობლემა ის არის, რომ მოძრაობის განხორციელება სულაც არ არის ის, რაც NCI-ს მოეთხოვება. ეგზოჩონჩხიასევე უნდა გაითვალისწინოს ბალანსი, მოძრაობათა კოორდინაცია, სივრცეში ორიენტაცია. მიუხედავად იმისა, რომ ყველა ამ ბრძანების ერთდროულად განხორციელების ამოცანა რთულია.
ხალხის შიში ახლის მიმართ
იმპლანტის განთავსების არაინვაზიური მეთოდი ეფექტურია ლაბორატორიულ პირობებში, მაგრამ ჩვეულებრივ ცხოვრებაში ეს მეთოდი ნაკლებად სავარაუდოა, რომ გაამართლოს მასზე დაკისრებული მოლოდინი. ასეთ კავშირთან კონტაქტი სუსტია, ძირითადად გამოიყენება სიგნალების წასაკითხად. ამიტომ მედიცინაში და ნეიროპროთეზიაში, როგორც წესი, იყენებენ ორგანიზმში ელექტროდების შეყვანის ქირურგიულ მეთოდს. მაგრამ ცოტა ადამიანი დათანხმდება მათი სხეულისა და უცნობი ტექნიკის შერწყმას. ჰოლივუდური ფილმებიდან ტერმინატორებისა და კიბორგების შესახებ რომ გაიგეს, ადამიანებს ეშინიათ პროგრესისა და ინოვაციების, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ისინი უშუალოდ ეხება ადამიანს.
