Рисунок 1. Схема интерфейса мозг-компьютер
Давайте посмотрим на шаги, связанные с работой систем интерфейса мозг-компьютер.
1. Получение сигнала
Первым шагом является запись активности мозга с помощью одного или нескольких датчиков. Эти датчики могут быть инвазивными, например, электроды, которые вводятся непосредственно в мозг, или неинвазивными, например, электроды, размещаемые на голове, или оптические датчики, измеряющие изменения притока крови к мозгу.
2. Обработка сигналов
Необработанные сигналы, полученные от датчиков, затем обрабатываются и анализируются. Цель состоит в том, чтобы извлечь из необработанных сигналов соответствующую информацию, которую можно использовать для управления устройством.
3. Интерпретация сигналов
Затем обработанные сигналы интерпретируются с использованием алгоритмов машинного обучения или других методов распознавания образов. Цель состоит в том, чтобы расшифровать намерения или команды пользователя из активности мозга и перевести их в команды устройства.
4. Управление устройством
Интерпретированные сигналы используются для управления компьютером или другим устройством. Например, пользователь может перемещать курсор на экране компьютера, управлять роботизированной рукой или инвалидной коляской, используя активность своего мозга.
5 основных областей применения интерфейсов мозг-компьютер
Будущее интерфейсов мозг-компьютер захватывает и таит в себе потенциал для значительных достижений в самых разных областях. Давайте рассмотрим некоторые потенциальные области, в которых интерфейсы мозг-компьютер могут сыграть важную роль.
1. Медицинские приложения.
Интерфейсы мозг-компьютер могут помочь людям с параличом управлять протезами, инвалидными колясками или другими устройствами с помощью мысли.
2. Игры и развлечения.
Интерфейсы мозг-компьютер можно использовать для создания более захватывающих игровых процессов, где пользователи могут управлять персонажами или взаимодействовать с виртуальным миром, используя свои мысли.
3. Образование и обучение.
Интерфейсы мозг-компьютер могут быть использованы для улучшения обучения и подготовки кадров в таких областях, как медицина, авиация и военное дело. Предоставляя обратную связь в режиме реального времени об активности мозга, интерфейс мозг-компьютер может помочь людям улучшить свои когнитивные способности, сократить время реакции.
4. Персонализированная медицина.
Интерфейсы мозг-компьютер могут помочь врачам разрабатывать планы лечения пациентов на основе уникальных паттернов мозговой активности. Это позволит подбирать более точное и эффективное лечение.
5. Человеческое общение.
Интерфейсы мозг-компьютер могут позволить людям с коммуникативными расстройствами, такими как боковой амиотрофический склероз (БАС) или церебральный паралич, общаться более эффективно.
Некоторые известные исследования в области интерфейсов мозг-компьютер
Было проведено много интересных исследований интерфейсов мозг-компьютер в нейробиологии. Давайте посмотрим на некоторые известные примеры.
В ходе исследования, проведенного в 2006 году, пользователи управляли манипулятором с помощью воображения движения и моргания глаз. Исследование показало, что сигналы ЭЭГ можно использовать для управления интерфейсами мозг-компьютер.
В 2012 году исследование продемонстрировало использование нейроинтерфейса для управления движениями протягивания и хватания у людей с тетраплегией. Исследование показало, что пользователи могут управлять движениями роботизированной руки, используя свои мысли.
Рисунок 7. Медицинский протез
Рисунок 8. Медицинский протез
"Амблиокор" коррекция зрения.
Комплекс «Амблиокор» позволяет решить широкий круг проблем. Лечение на аппарате происходит таким образом. Пациент смотрит фильм или мультфильм на экране, а в процессе при помощи специальных датчиков снимается информация о работе глаз, одновременно фиксируется энцефалограмма мозга.
Бондарев Антон
Будущее интерфейсов мозг-компьютер
Достижения в интерфейсе мозг-компьютер потребуют значительного прогресса в нейробиологии, инженерии и информатике. Существуют такие проблемы, как уменьшение размера и стоимости устройств интерфейса мозг-компьютер и повышение точности сигналов мозга. В целом будущее интерфейса мозг-компьютер многообещающе, и вполне вероятно, что в ближайшие годы мы продолжим наблюдать значительный прогресс в этой области.