Interfacce neurali: come la scienza mette in piedi le persone
Per decenni, scienziati di tutto il mondo hanno cercato di connettere il cervello umano con un computer. Seguendo, l'idea di creare un'interfaccia neurale è stata ripresa da grandi aziende e startup.
L'interfaccia neurale, nota anche come "cervello-computer", è un sistema per lo scambio di informazioni tra il cervello umano e un dispositivo elettronico. E questa è una tecnologia che consente a una persona di interagire con il mondo esterno in base alla registrazione dell'attività elettrica del cervello: un elettroencefalogramma (EEG).
Il desiderio di una persona di eseguire un'azione viene visualizzato nei cambiamenti dell'EEG, che a sua volta decodifica il computer. Le neuro interfacce sono unidirezionali e bidirezionali. I primi ricevono segnali dal cervello o li inviano ad esso. Quest'ultimo può inviare e ricevere segnali contemporaneamente.
La caratteristica fondamentale dell'interfaccia neurale è che consente di connettersi direttamente al cervello. Le neuro interfacce, ad esempio, possono semplificare la vita o cambiare radicalmente la vita delle persone paralizzate. Qualcuno non può scrivere, muoversi o parlare. Ma allo stesso tempo, il cervello è in ottime condizioni di lavoro. L'interfaccia neurale consentirà a queste persone di eseguire determinate azioni, leggendo solo le loro intenzioni utilizzando elettrodi collegati al cervello.
I medici russi stanno testando un dispositivo che consentirà ai pazienti con ictus di digitare testi su un computer con lo sforzo del pensiero, ha affermato Alexander Semenov, direttore esecutivo del sindacato industriale della National Technology Initiative (NTI) NeuroNet, in un'intervista con RIA Novosti.
Il progetto degli sviluppatori russi "Neurochat", secondo lui, è un complesso software e hardware, un neuro-auricolare e un'interfaccia speciale. Una cuffia wireless con elettrodi è posizionata sulla testa del paziente. Il paziente, concentrandosi sulla lettera concepita della matrice alfabetica sullo schermo del monitor, può digitare del testo. Il terminale può essere installato sul letto del paziente o su una sedia a rotelle. I pazienti possono comunicare con le persone nelle vicinanze e utilizzare Internet.
La tecnologia Neurochat permette alle persone con disabilità di comunicare normalmente tra loro e con il mondo in generale. Secondo i creatori, “l'auricolare registra i parametri neurofisiologici del paziente e trasforma i suoi sforzi mentali in determinati comandi per la tastiera del computer o altri dispositivi di azionamento. Traducendo la scelta mentale di un particolare personaggio in un insieme reale di questi personaggi sullo schermo, una persona può digitare il testo senza lo sforzo della voce e del movimento.
Nel febbraio 2018, Neurochat è stato utilizzato per la prima volta in una sessione di comunicazione transcontinentale tra pazienti con gravi disturbi del linguaggio e del movimento. Inoltre, ognuno di loro ha "parlato" nella propria lingua e l'interfaccia neurale ha tradotto i messaggi all'interlocutore nella sua lingua madre.
Nel marzo 2018, gli scienziati della Saratov State University hanno ricevuto una sovvenzione di 500.000 rubli per sviluppare un'interfaccia neurale per migliorare la qualità del sonno e controllare il risveglio. Si presume che questo sarà un dispositivo con sensori che sarà attaccato alla testa di una persona e leggerà i segnali cerebrali durante il sonno. Il progetto richiederà due anni per essere completato.
Inoltre, in Russia, così come all'estero, ci sono startup che si sono poste il compito di collegare il cervello con un computer. Sebbene in Russia, rispetto all'Europa o agli Stati Uniti, l'interesse commerciale per le interfacce neurali non sia ancora così alto. Ad esempio, c'è la società Innovative Brain Solutions (iBrain), che ha creato un'interfaccia neurale non invasiva per la riabilitazione post-ictus. E la società Neurobotics ha creato un'interfaccia neurale che consente di controllare un quadricottero usando gli impulsi cerebrali.
Secondo un'analisi di Grand View Research, il mercato globale delle interfacce per computer raggiungerà 1,72 miliardi di dollari entro il 2022. Ora il principale campo di applicazione delle neuro interfacce è la medicina. Ma insieme a questo, il business inizia a mostrare interesse per la tecnologia del "cervello-computer", dando la preferenza a vari giocattoli che possono essere controllati usando il "potere del pensiero". Le interfacce neurali possono anche trovare, e stanno già trovando, applicazioni nel controllo dei robot e non solo.
Il più grande studio nel campo della neuroriabilitazione, ha coinvolto otto persone con paralisi degli arti inferiori causata da una lesione del midollo spinale. Per loro è stato sviluppato uno speciale sistema riabilitativo, comprendente sei fasi di complessità crescente, e sono state effettuate circa 255 sessioni con ciascun paziente durante l'anno.
La prima fase prevedeva una profonda immersione nell'ambiente della realtà virtuale, durante la quale il soggetto controllava il movimento del proprio avatar (personaggio del computer), immaginando il movimento degli arti inferiori in posizione seduta. Quindi il paziente ha fatto lo stesso, solo in posizione eretta, appoggiandosi a un tavolo speciale.
Durate la terza fase si sono svolte sessioni di allenamento su tapis roulant: il soggetto camminava utilizzando un dispositivo di supporto del peso corporeo.
Nella quarta fase, le gambe sono state mosse già in aria e non lungo il tapis roulant. Nella quinta fase, il paziente si è allenato su un tapis roulant utilizzando un sistema robotico che supporta gli arti ed è controllato da un BCI. E nella fase finale, il soggetto del test ha camminato in un esoscheletro controllato da BCI: l'esoscheletro ha fatto un passo quando la persona ha immaginato il movimento della gamba corrispondente. Durante tutti gli allenamenti, i soggetti hanno ricevuto un feedback tattile, una vibrazione che è stata applicata all'avambraccio quando una gamba virtuale o robotica sullo stesso lato ha toccato il suolo.
Dopo 12 mesi di allenamento secondo questo sistema, tutti gli otto pazienti hanno avuto un aumento delle sensazioni tattili ed è stato ripristinato il libero controllo dei muscoli chiave degli arti inferiori. Di conseguenza, è stato visto un netto miglioramento nella loro capacità di camminare. Molti pazienti sono stati in grado di camminare con gli ausili. Inoltre, tutti i pazienti hanno mostrato un aumento significativo della stabilità emotiva e della valutazione della qualità della vita, nonché una diminuzione del livello di depressione e un aumento dell'autostima. Miglioramento delle condizioni della pelle e della funzione dell'apparato digerente.
La scienza moderna nel campo della neuroriabilitazione si sta sviluppando rapidamente e sta ottenendo risultati sorprendenti, mettendo letteralmente in piedi le persone che prima erano incatenate a un letto o a una sedia a rotelle. Stanno emergendo modi nuovi e più efficienti per registrare i segnali cerebrali.
