Хронология: как развивались нейроинтерфейсы

0
1015

История технологии, с помощью которой стало возможным управление техникой силой мысли.

Нейрокомпьютерные интерфейсы позволяют связывать мозг с внешним устройством. Основные исследования начались в 1970-х годах в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе на деньги гранта Национального научного фонда, а затем по контракту с Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США.

Исследования в основном специализируются на нейропротезировании для восстановления слуха, зрения и движения.

Однако в последнее время технологией заинтересовался бизнес. Австралийская компания Emotiv разрабатывает электронные устройства для ЭЭГ (электроэнцефалография). NeuroSky представила гарнитуру, которая позволяет влиять на действия героев фильма с помощью ритмов мозга. А компания OpenWater разрабатывает технологию для считывания мыслей.

Существует несколько методов измерения сигналов мозга. Их разделяют на три типа.

  • Неинвазивные. Датчики помещаются на голову для измерения электрических потенциалов, создаваемых головным мозгом (ЭЭГ) и магнитным полем (МЭГ).
  • Полуинвазивные. Электроды помещаются на открытую поверхность мозга.
  • Инвазивные. Микроэлектроды помещаются непосредственно в кору головного мозга, измеряя активность одного нейрона.

1875 год

Английский физиолог и хирург Ричард Катон обнаружил электрическую активность в мозге кроликов и обезьян. В этот же год независимо от Катона русский физиолог В. Я. Данилевский изучил электрическую активность в мозге у собак.

1924 год

Немецкий физиолог и психиатр Ханс Бергер с помощью гальванометра зафиксировал на бумаге кривую электрических сигналов поверхности головы, генерируемые мозгом.

1929 год

Бергер опубликовал результаты исследований и подтвердил способность мозга создавать электрические сигналы.

1937 год

Нейрохирург Уайлдер Пенфилд прооперировал большое количество больных эпилепсией, чтобы найти патологические очаги возбуждения, вызывающего приступы. Обобщив результаты исследований, проведенных в его клинике, он составил функциональную карту коры головного мозга.

1963 год

Доктор Грей Уолтер описал первый нейроинтерфейс. Он подключил электроды непосредственно к двигательной части коры мозга. Врач предложил пациенту нажимать кнопку для пролистывания слайдов, в это время Уолтер фиксировал соответствующую активность мозга.

Затем он обнаружил, что активность мозга также показывает желание нажать на кнопку. Так он открыл волну ожидания. Когда человек готов к действию и принимает решение, в коре мозга можно зафиксировать слабый сигнал.

Профессор физиологии Йельского университета Хосе Дельгадо использовалспециальный электрод — стимосивер — для остановки разъяренного быка. Он вживил электрод в мозг животного. При помощи радиосигнала стимосивер воздействует на эмоции животного, управлять которыми может человек с помощью портативного передатчика.

1967 год

Англичанин Эдмонд Деван провел серию экспериментов с электроэнцефалографом. Люди, которых подключили к ЭЭГ, учились контролировать амплитуду мозговых альфа-волн. Расслабляясь и возбуждаясь, испытуемые передавали компьютеру сигналы, которые он преобразовывал в точку или тире, наподобие азбуки Морзе.

1970 год

Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США инициировало программу изучения связи мозга с использованием электроэнцефалограммы.

1972 год

В продаже появился первый кохлеарный имплант, преобразовывающий звук в электрический сигнал. Устройство позволяет глухим людям снова научиться слышать.

1973 год

Жак Видаль впервые использовал термин «нейрокомпьютерный интерфейс». И сформулировал два ключевых вопроса: можно ли осуществить передачу информации в мозг при связи человека с компьютером и можно ли использовать данные об электрической активности мозга для управления различными механизмами.

1978 год

Началась разработка системы искусственного зрения, которая частично обеспечивает передачу в мозг зрительной информации. Устройство состоит из камеры, закрепленной на очках, блока обработки данных и связанных имплантационных электродов, вживленных в участок коры головного мозга, отвечающего за зрение. Одним из первых разработчиков импланта был Уильям Добелл.

1990 год

Прошел первый успешный эксперимент с обезьянами, которым имплантировали в мозг электроды.

1998 год

Исследователь Филипп Кеннеди стал первым неврологом, который вживилэлектроды в мозг парализованного пациента. Через несколько месяцев человек научился двигать курсор по экрану компьютера и набирать текст.

Лоуренс Фарвел и Эммануэль Дончин разработали виртуальную клавиатуру, с помощью которой люди мысленно выбирали нужную букву на пересечении символьных строк и рядов.

1999 год

Ян Дэн вместе с командой из Университета Калифорнии расшифровалсигналы зрительной коры головного мозга у кошек и воспроизвел изображения, воспринимаемые мозгом.

2002 год

Нейрохирург Джон Доног научил обезьян играть в компьютерную игру, где одним круглым мячом нужно было поймать другой. В животных вживили систему электродов, которые измеряли активность областей, отвечающих за работу рук.

В ходе эксперимента животные вначале пользовались джойстиками, а затем их отключили. Однако животные не знали про отключение и продолжали играть. Мяч двигался без задержек, используя мозговые сигналы.

2005 год

Профессор Джон Доханью вживил полностью парализованному человеку чип BrainGate американской компании Cyberkinetics. После операции пациент научился двигать курсор по экрану компьютера, спустя несколько лет — включать и выключать телевизор, подключенный к компьютеру и управлять роботизированной рукой.

2009 год

В России в рамках проекта NeuroG начали разработку алгоритмов для распознавания зрительных образов человеком. Спустя два года в Политехническом музее страны прошла демонстрация мыслительных образов человека.

2013 год

Исследователи университета Брауна создали первый беспроводной имплантируемый нейроинтерфейс. Устройство работает от бесконтактно подзаряжаемого источника питания.

В Швейцарии запустили международный проект Human Brain Project, к которому присоединились 500 ученых. Задача инициативы — в течение десяти лет составить первую в мире модель человеческого мозга с помощью компьютеров.

В этом же году стартовал американский проект Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies, рассчитанный на картирование процессов, происходящих в человеческом мозге.

2016 год

Американские ученые из Университета Джонса Хопкинса создали нейроинтерфейс, который помогает управлять отдельными пальцами биомеханического протеза.

2017 год

Ученые австрийского Университета Граца разработали программу для написания музыки с помощью силы мысли. Система Brain Composer представляет собой наголовное устройства с электродами, которые измеряют мозговые волны. Разработка рассчитана на музыкально одаренных людей с ограниченными возможностями.

Илон Маск возглавил разработчика нейроинтерфейсов Neuralink. Маск заявил, что выпустит первое устройство, которое соединит мозг человека с компьютером через четыре года. Предприниматель рассчитывает, что устройства помогут избежать захват мира искусственным интеллектом.

Facebook начала работу над неинвазивным нейроинтерфейсом, который поможет пользователям набирать текст без клавиатуры. Компания сотрудничает с Калифорнийским университетом в Сан-Франциско, Калифорнийским университетом в Беркли, Университетом и медицинским центром Джонса Хопкинса, а также с Медицинским колледжем Университета Вашингтона в Сент-Луисе.

2018 год

Компания Nissan разработала интерфейс «мозг-машина», чтобы считывать мысли во время вождения для увеличения времени реакции.

Калифорнийские ученые Университета Уэйк-Форест разработали киберчип, который улучшает память на треть после подключения к мозгу человека.

«Ростех» представил предсерийный образец устройства, которое поможет обмениваться информацией между мозгом и внешним устройством. Разрабатывал шлем Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) им. И. С. Брука. Предполагается, что нейроинтерфейс позволит управлять электронными и электромеханическими устройствами: протезами, транспортными средствами.