Каковы некоторые мозгово-компьютерные интерфейсы (BCI)?

Интерфейсы мозг-компьютер (BCI) с более длинной историей в научной фантастике (с 1950-х годов) и в исследованиях и моделях на животных (с 1970-х годов), чем практические имплантаты для людей (1990-е годы). Интерфейс мозг-компьютер связывает мозг человека непосредственно с компьютером, где нейронные сигналы интерпретируются и используются для выполнения таких задач, как манипулирование мышью. Таким образом, парализованный пациент может путешествовать по сети или даже двигать протезом только одним своим умом.

Здоровые люди могут даже использовать неинвазивные интерфейсы мозг-компьютер в качестве другого типа компьютерного устройства ввода, такого как мышь или клавиатура, хотя эта технология еще не коммерциализирована. Интерфейсы мозг-компьютер также могут отправлять информацию обратно в мозг, например, с помощью электродов, чтобы стимулировать зрительную кору, чтобы «увидеть» сцену, снятую внешней видеокамерой, позволяя слепым пациентам снова обладать зрением, хотя и далеко не идеально.

Несколько технологий были успешно использованы для получения основных сигналов из мозга и в компьютер. Они делятся на инвазивные ИМК, где электроды имплантируются в серое вещество мозга; частично инвазивные ИМК, имплантированные в череп, но опирающиеся только на верхнюю часть мозга; и неинвазивные ИМК, включающие пластиковые устройства, которые скользят по голове, как шапочка для душа. В целом, чем более инвазивен BCI, тем больше рубцовой ткани, возможных осложнений и затрат, но тем больше разрешение ввода и вывода.

Начиная с имплантатов у крыс в начале 90-х годов, были разработаны мозговые имплантаты, которые позволяли контролировать внешние манипуляторы или курсоры. Обезьяны были рядом, чтобы получить имплантаты, и этот вид продолжает оставаться целью самых сложных исследований BCI сегодня. Большая веха для людей наступила в 1998 году, когда пациенту по имени Джонни Рэй, у которого был «запертый синдром» из-за инсульта, затрагивающего ствол его мозга, был поставлен имплантат, и после нескольких недель обучения он мог использовать его для манипуляции курсор и прописать слова. Это был преобразующий опыт для пациента: без имплантата он оставался бы совершенно неспособным контактировать с внешним миром, только мог спокойно наблюдать и размышлять до самой смерти. BCI открыл канал коммуникации и неизмеримо улучшил качество жизни пациента.

В 2002 году Йенс Науманн, человек, который ослеп в зрелом возрасте, стал первым из 16 платящих пациентов, которые получили имплантацию зрения от Уильяма Добелля, пионера в этой области. К этому времени миниатюризация компьютеров и качественных камер позволила установить имплантат без необходимости подключения к большому базовому блоку, как это требовалось для предыдущих попыток в этом направлении. Имплантат предлагал только черно-белое зрение с относительно низкой частотой кадров, но этого было достаточно, чтобы пациент мог медленно водить машину по парковке исследовательского института. Это была первая настоящая коммерциализация интерфейсов мозг-компьютер.

В 2005 году тетраплегический Мэтт Нэгл стал первым человеком, который управлял протезированием руки с помощью мозгового имплантата, разработанного компанией Cyberkinetics Neurotechnology под названием BrainGate. Cyberkinetics Neurotechnology по-прежнему стремится стать первой компанией, которая широко представит ИМК широкой публике.