Del en: The Human Colossus
Del to: Hjernen
Del tre: Flying Over the Nest of Neurons
Del fire: nevrodatamaskingrensesnitt
Del fem: Neuaralink-problemet
Del seks: Age of Wizards 1
Del seks: Age of Wizards 2
Del sju: Den store fusjonen
Kampanjevideo:
I 1969 koblet en forsker ved navn Eberhard Fetz en nevron i hjernen til en ape til en urskive foran ansiktet. Pilene måtte bevege seg når nevronen skjøt. Da apen tenkte slik at nevronet ble aktivert og pilene skiftet, fikk hun et godteri med banansmak. Over tid begynte apen å forbedre seg i dette spillet, fordi han ønsket mer deilige søtsaker. Apen lærte å aktivere et eget nevron og ble den første karakteren som mottok et nevrodatamaskingrensesnitt.
I løpet av de neste tiårene var fremgangen ganske treg, men på midten av 90-tallet begynte situasjonen å endres, og siden har alt akselert.
Siden vår forståelse av hjernen og elektrodeutstyret er ganske primitiv, har vi en tendens til å være rettet mot å skape enkle grensesnitt som vil bli brukt i de hjerneområdene vi forstår best, for eksempel motorisk cortex og visuell cortex.
Og siden menneskelig eksperimentering bare er mulig for mennesker som prøver å bruke NCI for å lindre lidelsene deres - og fordi markedets etterspørsel er fokusert på dette - har vår innsats nesten vært viet til å gjenopprette tapte funksjoner for mennesker med funksjonshemninger.
Fremtidens største IKT-næringer, som vil gi mennesker magiske superkrefter og transformere verden, er nå i en embryotilstand - og vi må bli ledet av dem, så vel som våre gjetninger, og tenker på hva verden kan være i 2040, 2060 eller 2100.
La oss gå gjennom dem.
Dette er en datamaskin opprettet av Alan Turing i 1950. Det heter Pilot ACE. Et mesterverk av sin tid.
Se nå på dette:
Når du leser eksemplene nedenfor, vil jeg at du skal holde denne analogien foran øynene dine -
Pilot ACE er det samme for iPhone 7
enn
hvert eksempel nedenfor er for _
- og prøv å forestille deg hva en dash skal være på plass. Vi kommer tilbake til det senere.
I alle fall, av alt jeg har lest og diskutert med mennesker i felten, er det for tiden tre hovedkategorier av nevrale datagrensesnitt under utvikling:
Første NCI type # 1: bruk av motor cortex som en fjernkontroll
Hvis du har glemt det, er motorbarken denne fyren:
Mange områder av hjernen er uforståelige for oss, men motorisk cortex er mindre uforståelig for oss enn andre. Og enda viktigere, det er godt kartlagt, dets individuelle deler kontrollerer individuelle deler av kroppen.
Det er viktig at dette er en av de store hjerneområdene som er ansvarlig for vårt arbeid. Når en person gjør noe, trekker motorbarken nesten helt sikkert i strengene (i det minste den fysiske siden av handlingen). Derfor trenger ikke den menneskelige hjerne å lære seg å bruke motorisk cortex som fjernkontroll, fordi hjernen allerede bruker den som sådan.
Rekk opp hånden. Legg den ned. Se? Hånden din er som en liten leketøydron, og hjernen din bruker bare motorbarken som en fjernkontroll for å ta dronen av og tilbake.
Hensikten med en NCI basert på motorbarken er å koble til den, og når fjernkontrollen utløser en kommando, hører du den kommandoen og sender den til en enhet som kan svare på den. For eksempel på hånden. En bunt nerver er mellomledd mellom cortex og hånden din. NCI er et mellomledd mellom motorisk cortex og datamaskinen din. Det er enkelt.
En av disse typene grensesnitt gjør det mulig for en person - vanligvis en person som er lammet fra nakken eller med et amputert lem - å bevege markøren på skjermen med hodet.
Det hele starter med en 100-pinners multielektrodematrise som er implantert i den menneskelige motoriske cortex. Motorbarken i en lammet person fungerer utmerket - bare ryggmargen, som fungerte som et mellomledd mellom hjernebarken og kroppen, sluttet å virke. Dermed tillot forskerne med den implanterte elektrodearrayen personen å bevege armen i forskjellige retninger. Selv om han ikke kan gjøre det, fungerer motorbarken normalt, som om han kunne.
Når noen beveger armen, eksploderer motorbarken av aktivitet - men hver nevron er vanligvis bare interessert i en type bevegelse. Derfor kan en nevron skyte når en person beveger hånden til høyre, men kjeder seg når den beveger seg i andre retninger. Da kunne bare en av denne nevronen bestemme når en person vil bevege hånden til høyre, og når ikke. Men med en elektrodesamling på 100 elektroder, vil hver lytte til et eget nevron. Derfor, under tester, når en person blir bedt om å flytte hånden til høyre, registrerer for eksempel 38 av 100 nevroner aktiviteten til nevroner. Når en person vil flytte hånden mot venstre, blir 41 andre aktivert. I ferd med å øve bevegelser i forskjellige retninger og i forskjellige hastigheter,datamaskinen mottar data fra elektrodene og syntetiserer dem til en generell forståelse av mønsteret for neuronal aktivering, tilsvarende intensjonene om å bevege seg langs XY-aksene.
Så når de viser disse dataene på en dataskjerm, kan en person ved hjelp av tanken "prøve" å flytte markøren, faktisk kontrollere markøren. Og det fungerer. BrainGate gjorde det mulig for gutten å spille et videospill med tankekraften ved å bruke NCI-er koblet til motorbarken.
Og hvis 100 nevroner kan fortelle deg hvor de vil flytte markøren, hvorfor kan de ikke fortelle deg når de vil hente kaffen og ta en slurk? Dette gjorde denne lammede kvinnen:
En annen lammet kvinne klarte å fly i en F-35 fighter simulator, og en ape red nylig i rullestol ved hjelp av hjernen hans.
Og hvorfor være begrenset til bare hender? NKIs brasilianske pioner Miguel Nicolelis og hans team bygde et helt eksoskelett som tillot en lammet person å ta åpningsparket til verdenscupen.
Denne utviklingen inneholder frøene til andre fremtidige revolusjonerende teknologier, som hjerne-til-hjerne-grensesnitt.
Nicolelis gjennomførte et eksperiment der motorbarken til en rotte i Brasil, som presset en av to spaker i et bur - hvorav en rotte visste at den ville glede seg - ble koblet via Internett til motorbarken til en annen rotte i USA. En rotte i USA var i et lignende bur, bortsett fra at hun, i motsetning til en rotte i Brasil, ikke hadde informasjon om hvilke av hennes to spaker som ville glede henne - annet enn signalene hun mottok fra den brasilianske rotten. I løpet av eksperimentet, hvis den amerikanske rotten riktig valgte spaken, den samme som trukket av rotten i Brasil, mottok begge rottene en belønning. Hvis de trakk feil, fikk de det ikke. Interessant, over tid ble rottene bedre og bedre, jobbet sammen, som et nervesystem - selv om de ikke hadde noen anelse om eksistensen av hverandre. Den amerikanske rotters suksess uten informasjon var 50%. Med signaler som kommer fra hjernen til den brasilianske rotten, steg suksessraten til 64%. Her er en video.
Dels fungerte det også hos mennesker. To personer i forskjellige bygninger jobbet sammen mens de spilte et videospill. Den ene så spillet, den andre holdt en kontroller. Ved hjelp av enkle EEG-hodesett kunne spilleren som så spillet uten å bevege hendene, tenke på å bevege hånden for å "skyte" kontrolleren - og siden hjernen deres kommuniserte med hverandre, følte spilleren med kontrolleren signalet i fingeren og trykket på knappen.
Første NCI type 2: kunstige ører og øyne
Det er flere grunner til at synet til blinde og lyd for døve er blant de mest tilgjengelige kategoriene av nevrodatamaskingrensesnitt.
For det første, som motorisk cortex, er sensorisk cortex deler av hjernen som vi forstår ganske bra, delvis fordi de har en tendens til å kartlegge godt.
For det andre, blant mange av de tidlige tilnærmingene, trengte vi ikke å håndtere hjernen - vi kunne samhandle med stedene der ørene og øynene kobles til hjernen, fordi det er her forstyrrelsene var vanligst.
Og mens aktiviteten til hjernens motoriske cortex primært handlet om å lese nevroner for å hente ut informasjon fra hjernen, fungerer kunstige sanser annerledes - ved å stimulere nevroner til å sende informasjon innover.
I løpet av de siste tiårene har vi sett en utrolig utvikling av cochleaimplantater.
Et cochleaimplantat er en liten datamaskin som har en mikrofon i den ene enden (som sitter på øret) og en ledning i den andre som kobles til en rekke elektroder som ligger på sneglehuset.
Lyden kommer inn i mikrofonen (den lille kroken øverst i øret) og går inn i den brune tingen, som behandler lyden for å filtrere ut mindre nyttige frekvenser. Den brune tingen overfører deretter informasjonen gjennom huden, gjennom elektrisk induksjon, til en annen komponent på datamaskinen, som konverterer informasjonen til elektriske impulser og sender den til sneglehuset. Elektrodene filtrerer impulser i frekvens som et sneglehinne og stimulerer hørselsnerven som hårene i et sneglehinne. Slik ser det ut fra utsiden:
Med andre ord utfører det kunstige øret den samme funksjonen for å konvertere lyd til impulser og overføre den til hørselsnerven som det normale øret.
Men dette er ikke ideelt. Hvorfor? For for å sende lyd til hjernen med samme kvalitet som et normalt øre, trenger du 3500 elektroder. De fleste cochleaimplantater inneholder bare 16. Grovt.
Men vi er i en periode med Pilot ACE - selvfølgelig uhøflig.
Likevel tillater dagens cochleaimplantat folk å høre tale og snakke, noe som allerede er bra.
Mange foreldre til døve barn får cochleaimplantater når de er ett år gamle.
I blindens verden foregår en lignende revolusjon i form av et retinal implantat.
Blindhet er ofte et resultat av retinal sykdom. I dette tilfellet kan implantatet utføre en lignende funksjon for synet som et cochleaimplantat for hørsel (men ikke så direkte). Det gjør det samme som det normale øyet, og overfører informasjon til nervene i form av elektriske impulser, akkurat som øynene gjør.
Et mer komplekst grensesnitt enn et cochleaimplantat, det første retinalimplantatet ble godkjent av FDA i 2011 - Argus II-implantatet laget av Second Sight. Retinalimplantatet ser slik ut:
Og det fungerer slik:
Retinalimplantatet har 60 sensorer. Det er omtrent en million nevroner i netthinnen. Ujevn. Men å se uskarpe kanter, former, spill av lys og mørke er mye bedre enn å ikke se noe i det hele tatt. Det som er spesielt interessant er at du ikke trenger en million sensorer for å oppnå godt syn - modellering antydet at 600-1000 elektroder ville være nok for ansiktsgjenkjenning og lesing.
Første NCI type 3: dyp hjernestimulering
Siden slutten av 1980-tallet har dyp hjernestimulering blitt et annet grovt verktøy som fortsatt er livsforandrende for mange mennesker.
Det er også en kategori av NCIer som ikke er relatert til omverdenen - dette er bruken av nevrodatamaskingrensesnitt for å helbrede eller forbedre seg selv ved å endre noe inni.
Det som skjer her er en eller to elektrodeledninger, vanligvis med fire separate elektrodesteder, som kommer inn i hjernen og ofte havner et sted i det limbiske systemet. En liten pacemaker blir deretter implantert i øvre bryst og koblet til elektrodene. Som dette:
Da kan elektrodene levere en liten ladning etter behov, noe som er nyttig for mange viktige ting. For eksempel:
- reduksjon av skjelving hos personer med Parkinsons sykdom
- redusere alvorlighetsgraden av angrep
- reduksjon av tvangslidelser
Gjennom eksperimenter (det vil si så langt uten FDA-godkjenning) har forskere vært i stand til å lindre visse typer kronisk smerte, for eksempel migrene eller fantomsmerter i lemmer, kurere angst eller depresjon ved PTSD, eller, i kombinasjon med muskelstimulering, gjenopprette visse forstyrrede hjernekretser som har gått i stykker etter hjerneslag eller nevrologisk sykdom.
* * *
Dette er tilstanden til det fortsatt underutviklede området i NCI. Og for øyeblikket kommer Elon Musk inn i den. For ham og for Neuralink er den moderne NCI-bransjen punkt A. Mens vi har utforsket fortiden gjennom disse artiklene for å komme til nåtidens øyeblikk. Nå er det på tide å se inn i fremtiden - for å finne ut hvilket poeng B er og hvordan vi kan komme til det.
ILYA KHEL
Del en: The Human Colossus
Del to: Hjernen
Del tre: Flying Over the Nest of Neurons
Del fire: nevrodatamaskingrensesnitt
Del fem: Neuaralink-problemet
Del seks: Age of Wizards 1
Del seks: Age of Wizards 2
Del sju: Den store fusjonen
