Информация первостепенной важности (а)

Мозг – компьютер: (от обезьяны до человека)

Прямое взаимодействие мозга и компьютера
— это изобретение, сравнимое по своим последствиям с созданием радио и телевидения.

Начавшись как медицинские исследования,опыты по извлечению информации из мозга уже меняют наш мир. Тысячи обездвиженных людей, людей с поражением различных участков нервной системы получают надежду на практически полноценное взаимодействие с окружающим миром.
Но этого мало — связка мозг-компьютер открывает ошеломляющие перспективы в управлении механизмами,
создавая новое “тело” человека…

А начиналось всё, как обычно, с опытов над лабораторными крысами и обезьянами…

10 октября 2011 года Медицинская школа университета Питсбурга опубликовала сообщение об успешном завершении испытаний робо-руки, которая управлялась полностью парализованным Тимом Хеммесом. Управление осуществлялось с помощью интерфейса мозг-компьютер (brain-computer interface - BCI);
контакт с мозгом обеспечивали электроды, помещенные непосредственно на двигательную зону коры головного мозга.

Это достижение явилось прямым продолжением экспериментов с обучением обезьян управлять различными манипуляторами, используя только “силу своего мозга”.

А начиналось всё в 20 веке. Наибольших успехов к концу 90х годов прошлого века добилась группа из Института Дюка в Северной Каролине (США) под руководством профессора Мигеля Николелиса. Им первым удалось записать активность большого числа нейронов с обширной области мозга и поставить им в соответствие различные движения животных.

Первым живым существом, мозг которого удалось результативно соединить с компьютером, была лабораторная крыса.Вначале лишенную воды крысу научили нажимать лапой специальную кнопку и получать за это питье. С двигательного центра её мозга снимались показатели через 48 электродов и проводилась компьютерная обработка сигналов. После этого кнопку отключили и стали подавать воду тогда, когда активность мозга соответствовала нажатию на кнопку.Самое же удивительное, что крыса очень быстро сообразила, что для получения воды не обязательно физически нажимать на кнопку, а достаточно об этом подумать.

Именно это событие и можно считать первым опытом по управлению механизмами, используя непосредственно
 “силу мысли”…

 Одной из исходных трудностей в связывании мозга и компьютера было “припаять” электрод к нейрону, ведь последний постоянно меняет своё положение. Здесь помог тефлон, который, как оказалось, “приманивает” к себе нейроны, что и позволило наладить устойчивую “мульти-нейронную запись”.

Уже во время самых первых опытов ученые совершили несколько научных открытий, опровергающих многие прежние представления. Например, раньше считалось, что мозг отчасти напоминает компьютерный процессор, и каждый нейрон представляет собой минимальную структурную единицу мозга, выполняя всегда одну и ту же функцию, и жестко связан с другими нейронами.
Также считалось, что мозг практически не меняется со временем.
Однако простой анализ наблюдений показал, что он является едва ли не противоположностью процессору — один нейрон всегда выполняет разные действия, входит в разные цепи нейронов,
 постоянно меняет связи с остальными нейронами,
может выполнять одно действие как самостоятельно,
так и в совокупности с остальной популяцией мозга.

Было доказано, что мозг меняется каждые доли секунды, каждые доли секунды он реагирует на внешнее воздействие, приспосабливается к новым условиям жизни, которые на самом деле для мозга меняются постоянно — их изменяет и малейшее воздействие на органы чувств и даже самый незначительный мыслительный процесс…
________
Следующей задачей стала передача команд механической руке,, способной двигаться и осуществлять хватательные движения.
Сигналы снятые с мозга обрабатывал компьютер, который при помощи простых математических функций моделировал на их основе движения искусственной руки робота.

На обучение животных потребовались всего два дня,
в течение которых обезьяны смогли сопоставить особенности движения робо-руки с собственными двигательными импульсами. К концу обучения обезьяны научились управлять искусственной рукой практически как собственной.
В этих опытах была наглядно продемонстрирована сверхвысокая обучаемость и изменчивость мозга.
Ученые могли каким угодно образом поменять соответствия между сигналом от мозга и движением механической руки, например, они могли инвертировать движения (движение влево станет движением вправо и наоборот) или случайно расставить их,
например, чтобы вместо поднятия руки, она повернулась влево…
Сразу после подобных изменений робо-рука не подчинялась мозгу обезьяны, движения не были согласованы, но вскоре мозг снова расставлял нужные соответствия.
Примерно то же самое может испытать человек, если при движении компьютерной мыши вверх — курсор будет двигаться вниз и т.д.

Также была отмечена еще одна немаловажная деталь
 — мозг планирует все свои действия заранее,
в случае с обезьяной можно было узнать о ее намерении совершить какое-либо конкретное действие за несколько десятых долей секунды до его выполнения.

И наконец, после анализа колоссального массива данных по нейроимпульсам, полученных в ходе экспериментов,
стало ясно, что обезьяны воспринимали и воспринимают эти механические манипуляторы не как замену собственным конечностям, но как дополнение, как третью руку, которой они могут орудовать одновременно со своими “натуральными” руками.
Таким образом, мозг продемонстрировал в буквальном смысле огромнейший потенциал к расширяемости.

«Наша гипотеза состоит в следующем: структуры мозга способны адаптироваться так, чтобы расширять возможности организма и использовать искусственные манипуляционные дополнения без потери функциональности [обычных конечностей]... В зависимости от цели, животное может использовать и свою руку, и механический манипулятор, а иногда — и то, и другое»,
 — заявил по результатам эксперимента доктор Мигель Николелис.
По его словам, результаты их опытов доказывают теорию: что мозг высших приматов, включая человека, способен подстраиваться под использование искусственного инструментария вне зависимости от того, контролируются ли они мозгом напрямую, или с помощью каких-то дополнительных приспособлений.
Это касается и механического манипулятора, это касается компьютерной клавиатуры и теннисной ракетки — всего, чего угодно.
Все эти инструменты внедряются в наше нейронное "пространство"
и воспринимаются мозгом фактически как часть организма.
Одежда, предметы быта, рабочие или музыкальные инструменты,
— всё это люди ощущают как часть самих себя.
И это не просто ощущение, а “нейронная реальность” нашего мозга….

***
Опираясь на пластичность мозга,
исследователи уже приступили к следующей ключевой задаче в создании эффективных мозго-компьютерных интерфейсов: осуществить обратную связь — непосредственно передать в мозг информацию от компьютера или роботизированного протеза.
Полноценная обратная связь — одна из главнейших особенностей “интерфейса”, связывающего наше тело с мозгом.
Мозг не только отдает команды на выполнение какой-либо задачи
 (в таком случае он просто не знал бы, совершила ли, например, рука какое-либо действие и совершила ли она его правильно)
— мозг получает огромное количество информации о состоянии организма и положении частей тела друг относительно друга и об их контактах с окружающими предметами.

Попытаться воссоздать всё это в искусственных системах мозг-компьютер — такова задача…
Здесь также одно из первых достижений принадлежит исследователям из Института Дюка.

В их последнем эксперименте обезьяны должны были управлять виртуальной рукой на экране компьютера.
Управление осуществлялось как с помощью джойстика,
так и через уже опробованные имплантаты в моторных участках коры головного мозга. Но в дополнении к этому в мозг обезьян были введены электроды в зоны, ответственные за восприятие тактильной информации. С помощью этих электродов в мозг подавались различные сигналы, которые соответствовали сигналам, производимым мозгом, когда обезьяны ощупывали предметы определенной текстуры.
В ходе эксперимента обезьяну удалось обучить выбирать виртуальной рукой кружок определенной “текстуры”, т.е. тот кружок, при наведении на который в мозг обезьяны посылался определенный набор импульсов.
Причем вначале она управляла своей третьей рукой с помощью джойстика, а затем эксперимент перешел в полностью “нейро-виртуальное” измерение.
И управление, и тактильная информация были завязаны на мозг
 — сигналы передавались между нейронами головного мозга и компьютером непосредственно и в обе стороны.
Зрение обезьяной использовалось лишь для того, чтобы перевести виртуальную руку с одной мишени (варианта ответа) на другую.

Эксперименты с животными открыли новые горизонты в нашем понимании того, как работает наш мозг и какие возможности могут у нас быть по его использованию.

Но ближайшая задача — это создание полноценного способа взаимодействия с окружающим миром для парализованных людей.
Эксперименты в построении мозг-компьютерного интерфейса для человека начались почти одновременно с опытами с животными.
-----
Надеюсь все помнят ещё Приказ Министерства Энергетики России 2007-го года? За подписью Христенко? - Если нет: расскажу завтра...
==============
... Пы Сы
Представьте!... Это начало ...
Начало технологии покорения, допустим Юпитера.
Можно на человека, человеческий мозг навесить скафандр типа танка,
который будет мозгом воспринят как собственное тело... 
И также управляем.