Progressivement, beaucoup de nouvelles choses entrent dans nos vies. Le développement de la technologie ne s'arrête pas, et demain ce sera peut-être possible ce dont hier nous n'osions pas rêver. L'interface neuro-informatique (NCI) rend réel le lien entre le cerveau humain et la technologie, leur interaction partielle.
Qu'est-ce que NCI ?
NCI est un système d'échange d'informations entre le cerveau humain et un appareil électronique. L'échange peut être bidirectionnel, lorsque les impulsions électriques proviennent de l'appareil vers le cerveau et inversement, ou unidirectionnel, lorsqu'un seul objet reçoit l'information. En termes plus simples, NCI est ce qu'on appelle "la gestion du pouvoir de la pensée". Une découverte très importante, qui est déjà largement utilisée dans de nombreux domaines de la vie.
Comment fonctionne NCI ?
Les neurones du cerveau se transmettent des informations à l'aide d'impulsions électriques. Il s'agit d'un réseau très complexe et complexe que les scientifiques ne peuvent pas encore analyser complètement. Mais avec l'aide du NCI, il est devenu possible de lire une partie des informations sur les impulsions cérébrales et de les transférer sur des appareils électroniques. Ils peuvent à leur tour transformerimpulsions en action.
Historique des études NCI
Il convient de noter que les travaux du scientifique russe IP Pavlov sur les réflexes conditionnés sont devenus la base du développement de l'interface NC. Un rôle important dans l'étude de la NCI a également été joué par ses propres travaux sur le rôle régulateur du cortex cérébral. Les recherches d'IP Pavlov ont eu lieu au début du XXe siècle à l'Institut de médecine expérimentale de Saint-Pétersbourg. Plus tard, les idées de Pavlov en direction de l'interface NC ont été développées par le physiologiste soviétique P. K. Anokhin et le neurophysiologiste soviétique et russe N. P. Bekhtereva. La recherche mondiale du NCI n'a commencé que dans les années 1970 aux États-Unis. Des expériences ont été menées sur des singes, des rats et d'autres animaux. Au cours de recherches, des scientifiques travaillant avec des singes expérimentaux ont découvert que certaines zones du cerveau sont responsables des mouvements de leurs membres. Depuis cette découverte, le sort ultérieur de NCI a été scellé.
Électroencéphalographie (EEG)
L'électroencéphalographie est une méthode de lecture des impulsions électroniques du cerveau en fixant de manière non invasive des électrodes à la tête d'une personne. Une méthode non invasive est une méthode dans laquelle des électrodes sont attachées à la tête d'une personne ou d'un animal, sans insertion directe dans le cortex cérébral. La méthode EEG est apparue il y a relativement longtemps et a grandement contribué au développement de l'interface cerveau-ordinateur. La méthode EEG est encore utilisée aujourd'hui car elle est peu coûteuse et efficace.
Étapes du NCI
Les informations provenant du cerveau humain sont traitéesappareil électronique en quatre étapes:
- Recevoir le signal.
- Pré-traitement.
- Interprétation et classification des données.
- Sortie de données.
Première étape
Dans la première étape, les électrodes sont soit insérées directement dans le cortex cérébral (méthode invasive), soit fixées à la surface de la tête (méthode non invasive). Le processus de lecture des informations des cellules cérébrales commence. Les électrodes collectent des données à partir de systèmes individuels de neurones responsables de diverses actions.
Pré-traitement
Au deuxième stade de l'interface cerveau-ordinateur, les signaux reçus sont prétraités. L'appareil extrait les caractéristiques du signal pour simplifier la composition complexe des données, éliminer les informations inutiles et le bruit qui interfère avec les signaux clairs du cerveau.
Troisième étape
À la troisième étape de l'interface NDT, les informations sont interprétées à partir d'impulsions électriques dans un code numérique. Il dénote une action, un signal auquel le cerveau a donné. Les codes résultants sont ensuite classés.
Sortie de données
La sortie des informations se produit à la quatrième étape. Les données numérisées sont transmises à un appareil connecté au cerveau, qui exécute une commande donnée mentalement.
Neuroprothèses
L'un des principaux domaines de mise en œuvre de l'interface cérébrale est la médecine. Les prothèses neurales sont conçues pour rétablir la connexion entre le cerveau humain et l'action de ses organes, pour remplacer les organes endommagés par une maladie ou une blessure, avec la restauration ultérieure des fonctions d'un corps sain. NCI peut être particulièrement bon pour les personnes atteintes de paralysie ou de perte de membres. Dans l'utilisation de prothèses neurales, le principe de fonctionnement de l'interface cerveau-ordinateur est utilisé. Pour faire simple, une personne est équipée de prothèses de bras ou de jambes, à partir desquelles des implants électroniques conduisent à la zone du cerveau responsable du mouvement de ce membre. Les neuroprothèses ont passé de nombreux tests, mais la difficulté de leur utilisation massive réside dans le fait que le NCI ne peut pas lire entièrement les signaux cérébraux, et le contrôle des prothèses dans la vie quotidienne en dehors du laboratoire est difficile. Il y a quelques années, la Russie voulait établir la production de neuroprothèses, mais jusqu'à présent, cela n'a pas été mis en œuvre.
Prothèses auditives
Si les membres prothétiques ne sont pas encore apparus sur le marché de masse, alors l'implant cochléaire (une prothèse qui aide à restaurer l'audition) est utilisé depuis longtemps. Pour le recevoir, le patient doit avoir un degré prononcé de perte auditive neurosensorielle (c'est-à-dire une perte auditive dans laquelle la capacité de l'aide auditive à recevoir et à analyser les sons est altérée). La restauration auditive avec un implant cochléaire est utilisée lorsqu'une aide auditive conventionnelle ne donne pas les résultats escomptés. L'implant est implanté dans l'appareil auditif et la partie adjacente de la tête à la suite d'une opération chirurgicale. Comme toute autre interface cerveau-machine, un implant cochléaire doit s'adapter parfaitement au porteur. Pour apprendre à l'utiliser et commencer à percevoir l'implant comme une nouvelle oreille, le patient doit suivre un long parcours de rééducation.
L'avenir du NCI
Récemment, vous pouvez entendre et lire partout sur l'intelligence artificielle. Cela signifie que le rêve de nombreuses personnes se réalise - bientôt notre cerveau entrera en symbiose avec la technologie. Sans aucun doute, ce sera une nouvelle ère dans le développement de l'humanité. Nouveau niveau de connaissances et d'opportunités. Grâce à l'interface cerveau-ordinateur, un grand nombre de découvertes nouvelles et importantes apparaîtront dans de nombreux domaines scientifiques. En plus d'être utilisé à des fins médicales, NCI peut déjà connecter l'utilisateur à des dispositifs de réalité virtuelle. Comme une souris d'ordinateur virtuelle, un clavier, des personnages dans des jeux de réalité virtuelle, etc.
Gestion sans les mains
La tâche principale de l'interface neuro-informatique est de trouver la possibilité de contrôler l'équipement sans l'aide de muscles. Les découvertes dans ce domaine donneront aux personnes paralysées plus de possibilités de mouvement, de conduite et de gadgets. Déjà maintenant, NCI combine de manière transparente le cerveau humain et l'intelligence artificielle de l'ordinateur. Cela est devenu possible grâce à une étude approfondie des principes du cerveau humain. C'est sur leur base que sont compilés les programmes sur lesquels fonctionnent NCI et l'intelligence artificielle.
NTI en robotique
Depuis que les scientifiques ont découvert que certaines zones du cerveau sont responsables du mouvement musculaire, ils ont immédiatement eu l'idée que le cerveau humain peut contrôler non seulement son propre corps, mais également contrôler une machine humanoïde. De nombreuses machines robotiques différentes sont en cours de création. Y compris les humanoïdes. Les roboticiens s'efforcent dans leurs œuvres humanoïdesimiter le comportement de personnes réelles. Mais jusqu'à présent, la programmation et l'intelligence artificielle font face à cette tâche un peu moins bien que NCI. À l'aide de l'interface NC, vous pouvez contrôler les membres robotiques à distance. Par exemple, dans des endroits où l'accès humain est impossible. Ou dans les travaux qui nécessitent une précision de bijouterie.
NCI pour la paralysie
Sans aucun doute, la plus demandée est l'interface cerveau-ordinateur en médecine. Contrôler des bras, des jambes prothétiques, contrôler un fauteuil roulant avec votre esprit, gérer des informations dans des smartphones, des ordinateurs sans les mains, etc. Si ces innovations deviennent omniprésentes, le niveau de vie des personnes qui sont actuellement limitées dans leur capacité à se déplacer s'améliorera. Le cerveau transmettra immédiatement des commandes aux appareils, en contournant le corps, ce qui aidera une personne handicapée à mieux s'adapter à l'environnement. Mais lorsqu'ils essaient des neuroprothèses, les spécialistes sont confrontés à des problèmes auxquels ils ne trouvent pas de solutions à ce jour.
Avantages et inconvénients de l'interface cerveau-ordinateur
Malgré le fait que l'utilisation de l'interface CN présente de nombreux avantages, son utilisation présente également des inconvénients. Un avantage dans le développement de NCI en médecine est le fait que le cerveau humain (en particulier son cortex) s'adapte très bien aux changements, grâce auxquels les possibilités de l'interface NCI sont presque illimitées. La question est seulement derrière le développement et la découverte de nouvelles technologies. Mais il y a quelques problèmes ici.
Incompatibilité des tissus corporels avec les appareils
Premièrement, si vous entrezimplants de manière invasive (à l'intérieur des tissus), il est très difficile d'atteindre leur pleine compatibilité avec les tissus du patient. Les matériaux et les fibres qui doivent être entièrement implantés dans les tissus organiques ne sont qu'en cours de création.
Technique imparfaite par rapport au cerveau
Deuxièmement, les électrodes sont encore beaucoup plus simples que les neurones du cerveau. Ils ne sont pas encore capables de transmettre et de recevoir toutes les informations que les cellules nerveuses du cerveau peuvent traiter avec aisance. Par conséquent, le mouvement des membres d'une personne en bonne santé est beaucoup plus rapide et plus précis que le mouvement des neuroprothèses, et une oreille saine perçoit les sons plus clairement et plus correctement qu'une oreille avec un implant cochléaire. Si notre cerveau sait quelles informations filtrer et ce qu'il faut considérer comme la principale, alors dans les appareils dotés d'intelligence artificielle, cela est fait par des algorithmes écrits par l'homme. Jusqu'à ce qu'ils puissent reproduire les algorithmes complexes du cerveau humain.
Trop de variables à contrôler
Certains instituts scientifiques envisagent dans un proche avenir de créer non pas une neuroprothèse séparée d'une jambe ou d'un bras, mais un exosquelette complet pour les personnes atteintes de paralysie cérébrale. Avec cette forme de prothèse, l'exosquelette doit recevoir des informations non seulement du cerveau, mais aussi de la moelle épinière. Avec un tel appareil, connecté à toutes les terminaisons nerveuses importantes du corps, une personne peut être qualifiée de véritable cyborg. Le port d'un exosquelette permettra à une personne complètement paralysée de retrouver la capacité de se déplacer. Mais le problème est que la mise en œuvre du mouvement n'est pas tout ce qui est exigé du NCI. Exosquelettedoit également tenir compte de l'équilibre, de la coordination des mouvements, de l'orientation dans l'espace. Bien que la tâche d'implémenter simultanément toutes ces commandes soit difficile.
La peur des gens face au nouveau
La méthode non invasive de pose d'implant est efficace dans des conditions de laboratoire, mais dans la vie ordinaire, cette méthode est peu susceptible de répondre aux attentes qui lui sont faites. Le contact avec une telle connexion est faible, il est principalement utilisé pour lire des signaux. Par conséquent, en médecine et en neuroprothèse, ils utilisent généralement la méthode chirurgicale consistant à introduire des électrodes dans le corps. Mais peu de gens accepteront de combiner leur corps et une technique inconnue. Ayant entendu parler des terminateurs et des cyborgs des films hollywoodiens, les gens ont peur du progrès et des innovations, surtout lorsqu'ils concernent directement une personne.
