Gradualmente, muchas cosas nuevas están entrando en nuestras vidas. El desarrollo de la tecnología no se detiene, y mañana puede ser posible lo que ayer no nos atrevíamos a soñar. La interfaz neurocomputadora (NCI) hace real la conexión entre el cerebro humano y la tecnología, su interacción parcial.
¿Qué es el NCI?
NCI es un sistema de intercambio de información entre el cerebro humano y un dispositivo electrónico. El intercambio puede ser bidireccional, cuando los impulsos eléctricos llegan del dispositivo al cerebro y viceversa, o unidireccional, cuando solo un objeto recibe información. En términos más simples, NCI es lo que se llama "gestión del poder del pensamiento". Un descubrimiento muy importante, que ya se utiliza ampliamente en muchas áreas de la vida.
¿Cómo funciona el NCI?
Las neuronas del cerebro se transmiten información entre sí mediante impulsos eléctricos. Esta es una red muy compleja e intrincada que los científicos aún no pueden analizar completamente. Pero con la ayuda del NCI, se hizo posible leer parte de la información de los impulsos cerebrales y transferirla a dispositivos electrónicos. Ellos, a su vez, pueden transformarimpulsos en acción.
Historia del estudio del NCI
Cabe destacar que los trabajos del científico ruso IP Pavlov sobre los reflejos condicionados se convirtieron en la base para el desarrollo de la interfaz NC. También su propio trabajo sobre el papel regulador de la corteza cerebral desempeñó un papel importante en el estudio de NCI. La investigación de IP Pavlov tuvo lugar a principios del siglo XX en el Instituto de Medicina Experimental de San Petersburgo. Más tarde, las ideas de Pavlov en la dirección de la interfaz NC fueron desarrolladas por el fisiólogo soviético P. K. Anokhin y el neurofisiólogo soviético y ruso N. P. Bekhtereva. La investigación global del NCI comenzó recién en la década de 1970 en los Estados Unidos. Los experimentos se llevaron a cabo en monos, ratas y otros animales. En el curso de la investigación, los científicos que trabajan con monos experimentales descubrieron que ciertas áreas del cerebro son responsables de los movimientos de sus extremidades. Desde este descubrimiento, el destino posterior de NCI ha sido sellado.
Electroencefalografía (EEG)
La electroencefalografía es un método para leer los impulsos electrónicos del cerebro mediante la colocación no invasiva de electrodos en la cabeza de una persona. Un método no invasivo es un método en el que se colocan electrodos en la cabeza de una persona o animal, sin inserción directa en la corteza cerebral. El método EEG apareció hace relativamente mucho tiempo e hizo una gran contribución al desarrollo de la interfaz cerebro-computadora. El método EEG todavía se usa hoy en día porque es económico y efectivo.
Etapas del NCI
La información proveniente del cerebro humano es procesadadispositivo electrónico en cuatro pasos:
- Recibir señal.
- Pretratamiento.
- Interpretación y clasificación de datos.
- Salida de datos.
Primera etapa
En la primera etapa, los electrodos se insertan directamente en la corteza cerebral (método invasivo) o se adhieren a la superficie de la cabeza (método no invasivo). Comienza el proceso de lectura de información de las células cerebrales. Los electrodos recopilan datos de sistemas individuales de neuronas responsables de diversas acciones.
Pretratamiento
En la segunda etapa de la interfaz cerebro-computadora, las señales recibidas se procesan previamente. El dispositivo extrae las características de la señal para simplificar la composición compleja de los datos, elimina la información innecesaria y el ruido que interfiere con las señales cerebrales claras.
Tercera etapa
En la tercera etapa de la interfaz NDT, la información se interpreta a partir de impulsos eléctricos en un código digital. Denota una acción, una señal a la que dio el cerebro. Luego se clasifican los códigos resultantes.
Salida de datos
La salida de información se produce en la cuarta etapa. Los datos digitalizados se envían a un dispositivo conectado al cerebro, que ejecuta un comando dado mentalmente.
Neuroprótesis
Una de las principales áreas de implementación de la interfaz cerebral es la medicina. Las prótesis neurales están diseñadas para restablecer la conexión entre el cerebro humano y la acción de sus órganos, para reemplazar órganos dañados por enfermedad o lesión, con la posterior restauración de las funciones de un cuerpo sano. NCI puede ser especialmente bueno para personas con parálisis o pérdida de extremidades. En el uso de prótesis neurales, se utiliza el principio de funcionamiento de la interfaz cerebro-computadora. En pocas palabras, a una persona se le colocan brazos o piernas protésicos, desde los cuales los implantes electrónicos conducen al área del cerebro responsable del movimiento de esta extremidad. Las neuroprótesis han pasado muchas pruebas, pero la dificultad de su uso masivo radica en que el NCI no puede leer completamente las señales cerebrales y el control de las prótesis en la vida cotidiana fuera del laboratorio es difícil. Hace algunos años, Rusia quería establecer la producción de neuroprótesis, pero hasta ahora esto no se ha implementado.
Prótesis auditivas
Si las prótesis aún no han aparecido en el mercado masivo, entonces el implante coclear (una prótesis que ayuda a restaurar la audición) se ha utilizado durante mucho tiempo. Para recibirlo, el paciente debe tener un grado pronunciado de pérdida auditiva neurosensorial (es decir, una pérdida auditiva en la que se ve afectada la capacidad del audífono para recibir y analizar sonidos). La restauración auditiva con implante coclear se utiliza cuando un audífono convencional no da los resultados esperados. El implante se implanta en el aparato auditivo y la parte adyacente de la cabeza como resultado de una operación quirúrgica. Como cualquier otra interfaz cerebro-máquina, un implante coclear debe ajustarse completamente al usuario. Para aprender a usarlo y comenzar a percibir el implante como un nuevo oído, el paciente debe someterse a un largo curso de rehabilitación.
Futuro del NCI
Recientemente, puedes escuchar y leer sobre inteligencia artificial en todas partes. Esto significa que el sueño de muchas personas se está haciendo realidad: pronto nuestro cerebro entrará en simbiosis con la tecnología. Sin duda, esta será una nueva era en el desarrollo de la humanidad. Nuevo nivel de conocimiento y oportunidades. Gracias a la interfaz cerebro-computadora, aparecerá una gran cantidad de nuevos e importantes descubrimientos en muchas áreas de la ciencia. Además de usarse con fines médicos, NCI ya puede conectar al usuario a dispositivos de realidad virtual. Como mouse de computadora virtual, teclado, personajes en juegos de realidad virtual, etc.
Gestión sin manos
La tarea principal de la interfaz de la neurocomputadora es encontrar la posibilidad de controlar el equipo sin la ayuda de los músculos. Los descubrimientos en esta área brindarán a las personas con parálisis más oportunidades en el movimiento, la conducción y los dispositivos. Ya ahora NCI combina a la perfección el cerebro humano y la inteligencia artificial de la computadora. Esto fue posible gracias a un profundo estudio de los principios del cerebro humano. Es sobre su base que se compilan los programas sobre los que trabajan el NCI y la inteligencia artificial.
NTI en robótica
Desde que los científicos descubrieron que ciertas áreas del cerebro son responsables del movimiento muscular, inmediatamente tuvieron la idea de que el cerebro humano puede controlar no solo su propio cuerpo, sino también una máquina humanoide. Ahora se están creando muchas máquinas robóticas diferentes. Incluyendo humanoides. Los robóticos se esfuerzan en sus trabajos humanoidesimitar el comportamiento de personas reales. Pero hasta ahora, la programación y la inteligencia artificial hacen frente a esta tarea un poco peor que el NCI. Usando la interfaz NC, puede controlar las extremidades robóticas a distancia. Por ejemplo, en lugares donde el acceso humano es imposible. O en trabajos que requieran precisión joyera.
NCI para parálisis
Sin duda, la más demandada es la interfaz cerebro-ordenador en medicina. Controlar prótesis de brazos, piernas, controlar una silla de ruedas con la mente, gestionar información en teléfonos inteligentes, computadoras sin manos, etc. Si estas innovaciones se vuelven omnipresentes, mejorará el nivel de vida de las personas que actualmente tienen una capacidad de movimiento limitada. El cerebro transmitirá inmediatamente comandos a los dispositivos, sin pasar por el cuerpo, lo que ayudará a una persona con discapacidad a adaptarse mejor al entorno. Pero a la hora de probar las neuroprótesis, los especialistas se enfrentan a algunos problemas que hasta el día de hoy no encuentran solución.
Pros y contras de la interfaz cerebro-computadora
A pesar de que existen muchas ventajas en el uso de la interfaz NC, también existen desventajas en su uso. Una ventaja en el desarrollo de NCI en medicina es el hecho de que el cerebro humano (especialmente su corteza) se adapta muy bien a los cambios, por lo que las posibilidades de la interfaz NCI son casi ilimitadas. La pregunta está solo detrás del desarrollo y descubrimiento de nuevas tecnologías. Pero hay algunos problemas aquí.
Incompatibilidad de los tejidos corporales con los dispositivos
Primero, si ingresasimplantes de forma invasiva (dentro de los tejidos), es muy difícil lograr su total compatibilidad con los tejidos del paciente. Esos materiales y fibras que deben implantarse completamente en el tejido orgánico solo se están creando.
Técnica imperfecta comparada con el cerebro
En segundo lugar, los electrodos siguen siendo mucho más simples que las neuronas cerebrales. Todavía no son capaces de transmitir y recibir toda la información que las células nerviosas del cerebro pueden manejar con facilidad. Por tanto, el movimiento de las extremidades de una persona sana es mucho más rápido y preciso que el movimiento de las neuroprótesis, y un oído sano percibe los sonidos con mayor claridad y corrección que un oído con implante coclear. Si nuestro cerebro sabe qué información filtrar y qué considerar como la principal, en los dispositivos con inteligencia artificial esto se hace mediante algoritmos escritos por humanos. Hasta que puedan replicar los complejos algoritmos del cerebro humano.
Demasiadas variables para controlar
Algunos institutos científicos están planeando en un futuro próximo no crear una neuroprótesis separada de una pierna o un brazo, sino un exoesqueleto completo para personas con parálisis cerebral. Con esta forma de prótesis, el exoesqueleto debe recibir información no solo del cerebro, sino también de la médula espinal. Con un dispositivo de este tipo, conectado a todas las terminaciones nerviosas importantes del cuerpo, una persona puede llamarse un cyborg real. Usar un exoesqueleto permitirá que una persona completamente paralizada recupere la capacidad de moverse. Pero el problema es que la implementación del movimiento no es todo lo que se requiere del NCI. exoesqueletoTambién hay que tener en cuenta el equilibrio, la coordinación de movimientos, la orientación en el espacio. Si bien la tarea de implementar simultáneamente todos estos comandos es difícil.
El miedo de la gente a lo nuevo
El método no invasivo de colocación de implantes es efectivo en condiciones de laboratorio, pero en la vida cotidiana es poco probable que este método cumpla con las expectativas puestas en él. El contacto con dicha conexión es débil, se usa principalmente para leer señales. Por lo tanto, en medicina y en neuroprótesis, por regla general, utilizan el método quirúrgico de introducir electrodos en el cuerpo. Pero pocas personas aceptarán combinar su cuerpo y una técnica desconocida. Habiendo oído hablar de los terminators y cyborgs de las películas de Hollywood, la gente tiene miedo del progreso y las innovaciones, especialmente cuando se trata de una persona directamente.
