Меню
Назад » 2018 » Март » 20

Неинвазивное изучение мозговой активности

Ученые уже много лет пытаются прочесть мысли человека, при этом не трогая черепную коробку. Они стараются создать лучший нейрокомпьютерный интерфейс. Но, к сожалению, пока не выходит получить компромисс между степенью инвазивности и качеством сигналов мозга.

Исследователи из разных стран проводят различные эксперименты в этой области. Вот один из них. Ученый Патрик Кайфош кладет левую руку на стол, она визуально не двигается. При этом пальцы периодически дергаются, ладонь приподнимается. Мы смотрим это и думаем, что не существует взаимосвязи между данными движениями и тем, что он играет в игру на своём планшете.

Но как оказалось, все движения он делает при помощи обруча, расположенного на его левом предплечье. Электроды, которые на нем находятся, обрабатывают сигналы с моторных единиц и алгоритмы машинного обучения. Патрик Кайфош научился правильно контролировать все эти сингалы, без видимого движения руки. Доктор является сооснователем стартапа CTRL-Labs.

Но другие ученые не уверены, что Патрик Кайфош с коллегой изобрели именно нейрокомпьютерный интерфейс. Ведь сам обруч располагается не у самого мозга, значит, не может передавать оттуда сигналы.

Один из ученых говорит, что это не нейрокомпьютерный интерфейс, потому что если это так, то мозговой активностью стоит считать обычный набор текста на клавиатуре. Но глава лаборатории нервного протезирования с ним не согласен, ведь анализ движения мышц – это анализ нервной активности головного мозга.

Как бы не появлялись эти сигналы, ясно, что CTRL-Labs стремится изучать активность мозга внешне, не пытаясь вскрыть его. Компания стремится продавать товар. Ведь те, кто будут покупать продукцию их компании точно не согласятся на вмешательство внутрь головы.

В современном мире, неинвазивные методы сканирования активности мозга определяют не совсем четкие сигналы от головного мозга. Как говорит один из известных ученых, тем, которые работают с технологией машинного обучения не имеет значения, с каким набором данных работать.

Очень сложно найти подходящее решение, между степенью инвазивности и качеством сигналов. Многие ученые давно ищут решение, как определять мысли человека, при этом не влезая к нему в голову.

Чтобы определить, что происходит внутри мозга, нужно провести электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Ученые используют специальную шапку покрывающую всю голову, к которой подключены электроды. Для улучшения и усиления качества сигнала ее смазывают специальным гелем. Сама процедура не очень приятная.

Электрод в самом шлеме определяет и фиксирует активность множества нейронов, но к сожалению, только там, где он прикреплен. Выходит, что определить активность нейронов внутри головы с помощью этого прибора нельзя точно на 100%, ведь сигнал не может качественно пройти через все слои кожи и кости головного мозга. Именно из-за этого стартап CTRL-Labs получает самые четкие данные, фиксируя мышечную активность. Тем не менее, часть сигналов прибора ЭЭГ четкие. Например, электрические сигналы, появляющиеся в мозгу, который реагирует на внешние стимуляторы. Самый активный-сигнал Errp возникающий, когда человек замечает ошибку.

Ученые из компании МИТ провели эксперимент. Они соединили с помощью этого прибора человека и робота. При этом последний выполнял монотонную работу. Если человек замечал какую-либо ошибку, его мозг сообщал об этом роботу. В случае того, если он никак не менял свои действия, прибор посылал еще более мощный сигнал. Компания создала специальный шлем с определёнными электродами. Они определяют сигнал Р300, благодаря которому подопытный играет в аркадную игру. Шлем улавливает сигналы, появляющиеся от удивления или распознавания чего-либо. В то время, когда человек думает об определенном слове, то оно появляется на экране. Если вдруг в нем будет буква «М», то ваш мозг проявит именно этот сигнал.

Другой игре, созданной компанией Neureble, человек должен сосредоточится на определенном предмете и стараться силой мысли его приблизить. Ее руководитель считает, что за их изобретение это будущее науки.

Торстен Зандер считает, что неактивные сигналы электроэнцефалограммы, не появляющиеся в результате ответной реакции, тоже можно эффективно использовать. Ранее проведенные эксперименты показывают, что активность мозга всегда меняется от общего состояния человека.

Электроэнцефалограмма это совершенно точно зафиксирует, но нельзя идентифицировать людей, у которых усталость в их профессии может привести к необратимым последствиям. Также в ходе исследования было доказано, что ментальное состояние людей, фиксирующих эти результаты, связано со способностью лучше видеть опасные предметы в сканировании чемоданов.

Использовать Электроэнцефалограмму очень затруднительно в повседневной жизни, ведь множество внешних факторов искажают сигналы электродов.

Если рассматривать различные неинвазивные технологии, то у них тоже есть определенные недостатки. Например, магнитная энцефалография занимается измерением магнитных полей, излучающих мозгом, но в этой есть свои трудности. Ведь проводить это исследование можно только в определенном помещении, где блокируются магнитные поля нашей планеты. Это сканирование помогает определить все изменения, которые произошли в степени окисления крови именно это и является индикатором активности мозга. Для проведения данного исследования необходимо недешевое и очень затратное оборудование.

На сегодняшний момент есть определенная технология, которая может сделать прорыв в этой области. Мы сейчас говорим о fNIRS, в ней используются инфракрасные лучи. Они применяются при общении с парализованными больными. Грубо говоря, голова просвечивается лучами, а они в свою очередь отражаясь, показывают, что творится внутри головы.

Для нее не нужно большое оборудование. Главное отличие от электроэнцефалограммы в том, что оно не исследует электрическую активность мозга, поэтому данные получаются более четкими. Популярные соцсети ( Facebook) и компания Openwater исследуют эту технологию уже давно.

Есть и небольшие сложности. Она занимается изучением процессом окисление крови, который оказывает влияние на степень поглощения света, а он обычно проникает всего на пару сантиметров в кору головного мозга. А так как он рассеивается в ткани, его порой бывает невозможно определить.

Facebook все свои исследования держит в тайне. Ими занимается доктор М. Шевилье. Для решения проблемы рассеивания света, он пытается определить все фотоны, проходящие сквозь ткань по прямой линии, и тех, которые от нее отклоняются. Шевилье также работает в программе, длящейся 2 года, по итогу, он должен доказать, что возможно печатать сто слов в минуту используя неинвазные технологии сканирования головного мозга.

Компания Openwater наоборот, практически ничего не скрывает от общественности. Она применяет голографию для реконструирования процесса, при котором свет периодически рассеивается в тканях, это помогает практически уменьшить этот эффект. Они с уверенностью говорят о том, что смогли изобрести технологию, у которой разрешение изображения лучше, нежели у фМРТ. Она проникает в мозг человека до десяти сантиметров, и получить данные очень быстро. Openwater планирует показать эту технологию общественности уже в этом году.

Одни компании пытаются читать мысли прям из мозга, а остальные пробуют использовать для своих целей ПНС (периферийная нервная система). Стартап CTRL-Labs продемонстрировал уже такой способ используя ее. Иной метод использовал известный нейрофизиолог доктор Э. Вен, который занимается изучением голубого пятна. Он модулирует такие чувства, как тревога, стресс. Доктор пытается найти способ стимулирования, блуждающий нерва, чтобы попробовать повлиять на него.

Остальных исследователей привлекают методы, которые не включат в себя вскрытие черепа. Например, компания SmartSten изобрела технологию, при которой применяют устройство стентрод. Его внедряют в разрез в шее и с помощью кровотока он проникает в мозг.

Его клинические испытания начнутся уже в 2018 году

Есть еще один способ. В нем предлагают поместить электроды в скальп человека. Известный невролог-Максим Боде планирует применять его для проверки всех нервных сигналов, появляющихся перед эпилепсией. Он думает, что когда найдут их найдут, то получится точно определить, когда будет приступ.

avatar
0
1
Недавно проходила эту процедуру, все нормально. Это не вредно, не больно, а наоборот интересно. С помощью определенных сигналов звука, света и других алгоритмов можно определить отклонения. И вовремя начать лечение.
avatar
0
2
Мозг-самое загадочное в человеческом организме. Нельзя проводить однозначную параллель между мозгом и компьютерной системой, всё гораздо сложнее. Если использовать для исследований шлемы с безобидными датчиками, то, наверное, ничего страшного в этом нет. А вот если воздействовать на мозг электрическими сигналами и электромагнитными излучениями, то это может привести к непредсказуемым результатам, ведь в черепной коробке по сути находится довольно нежная органическая субстанция.
avatar
0
3
Даёшь шлем виртуальной реальности!)
avatar
0
4
Технологии, в том числе, в области медицины на месте не стоят. Жаль только, что у нас в отличие от Запада подобные новые методики практически не внедряются. Простым людям такое недоступно, а представители верхушки и так могут лечиться за границей, поэтому им и нет смысла заботиться об отечественной медицине.
avatar
0
5
Лично мне, как врачу, смешно даже слышать о том, что существует хоть малейшая возможность прочесть мысли человека. Даже путем суперсканирования головного мозга. Однако, современные технологии не стоят на месте. Хотя до искусственного программирования нейронов нам еще очень далеко.
avatar