تدريجيًا ، تدخل أشياء جديدة كثيرة في حياتنا. إن تطور التكنولوجيا لا يزال قائما ، وغدا قد يكون ممكنا ما لم نجرؤ أن نحلم به بالأمس. تجعل واجهة الكمبيوتر العصبي (NCI) صلة حقيقية بين الدماغ البشري والتكنولوجيا ، وتفاعلهما الجزئي.
ما هو NCI؟
NCI هو نظام لتبادل المعلومات بين الدماغ البشري وجهاز إلكتروني. يمكن أن يكون التبادل ثنائي الاتجاه ، عندما تأتي النبضات الكهربائية من الجهاز إلى الدماغ والعكس بالعكس ، أو في اتجاه واحد ، عندما يتلقى جسم واحد فقط المعلومات. بعبارات أبسط ، NCI هو ما يسمى "إدارة قوة الفكر". اكتشاف مهم للغاية ، وهو مستخدم بالفعل على نطاق واسع في العديد من مجالات الحياة.
كيف يعمل NCI؟
تنقل الخلايا العصبية في الدماغ المعلومات إلى بعضها البعض باستخدام النبضات الكهربائية. هذه شبكة معقدة ومعقدة للغاية لا يستطيع العلماء تحليلها بالكامل بعد. ولكن بمساعدة NCI ، أصبح من الممكن قراءة جزء من معلومات نبضات الدماغ ونقلها إلى الأجهزة الإلكترونية. هم ، بدورهم ، يمكن أن يتحولواالنبضات إلى العمل.
تاريخ دراسة NCI
من الجدير بالذكر أن أعمال العالم الروسي IP Pavlov حول ردود الفعل المشروطة أصبحت أساسًا لتطوير واجهة NC. كما لعب دورًا مهمًا في دراسة NCI من خلال عمله على الدور التنظيمي للقشرة الدماغية. تم إجراء بحث IP Pavlov في بداية القرن العشرين في معهد الطب التجريبي في سانت بطرسبرغ. في وقت لاحق ، تم تطوير أفكار بافلوف في اتجاه واجهة NC بواسطة عالم الفسيولوجيا السوفيتي P. K. Anokhin وعالم الفسيولوجيا العصبية السوفيتي والروسي N. P. Bekhtereva. بدأت أبحاث المعهد القومي للسرطان العالمي في السبعينيات فقط في الولايات المتحدة. أجريت تجارب على القرود والجرذان وحيوانات أخرى. في سياق البحث ، اكتشف العلماء الذين يعملون مع القرود التجريبية أن مناطق معينة من الدماغ مسؤولة عن حركات أطرافهم. منذ هذا الاكتشاف ، تم تحديد المصير اللاحق لـ NCI.
تخطيط كهربية الدماغ (EEG)
تخطيط كهربية الدماغ هي طريقة لقراءة النبضات الإلكترونية للدماغ عن طريق ربط الأقطاب الكهربائية برأس الشخص بشكل غير جراحي. الطريقة غير الغازية هي طريقة يتم فيها توصيل الأقطاب الكهربائية برأس شخص أو حيوان ، دون إدخال مباشر في القشرة الدماغية. ظهرت طريقة EEG منذ فترة طويلة نسبيًا وقدمت مساهمة كبيرة في تطوير واجهة الدماغ والحاسوب. لا تزال طريقة مخطط كهربية الدماغ مستخدمة اليوم لأنها غير مكلفة وفعالة.
مراحل NCI
تتم معالجة المعلومات الواردة من الدماغ البشريجهاز الكتروني في اربع خطوات:
- استقبال الإشارة.
- المعالجة المسبقة.
- تفسير وتصنيف البيانات
- إخراج البيانات.
المرحلة الأولى
في المرحلة الأولى ، يتم إدخال الأقطاب الكهربائية مباشرة في القشرة الدماغية (طريقة غازية) أو يتم توصيلها بسطح الرأس (طريقة غير جراحية). تبدأ عملية قراءة المعلومات من خلايا الدماغ. تجمع الأقطاب الكهربائية البيانات من الأنظمة الفردية للخلايا العصبية المسؤولة عن الإجراءات المختلفة.
المعالجة المسبقة
في المرحلة الثانية من واجهة الدماغ والحاسوب ، تتم معالجة الإشارات المستلمة مسبقًا. يستخرج الجهاز خصائص الإشارة لتبسيط التركيب المعقد للبيانات ، والتخلص من المعلومات غير الضرورية والضوضاء التي تتداخل مع إشارات الدماغ الواضحة.
المرحلة الثالثة
في المرحلة الثالثة من واجهة NDT ، يتم ترجمة المعلومات من النبضات الكهربائية إلى رمز رقمي. إنه يدل على فعل ، إشارة أعطاها الدماغ. ثم يتم تصنيف الرموز الناتجة.
إخراج البيانات
يحدث إخراج المعلومات في المرحلة الرابعة. يتم إخراج البيانات الرقمية إلى جهاز متصل بالدماغ ، والذي ينفذ أمرًا معطى عقليًا.
بدلات عصبية
أحد المجالات الرئيسية لتنفيذ واجهة الدماغ هو الطب. تم تصميم الأطراف الاصطناعية لاستعادة الاتصال بين الدماغ البشري وعمل أعضائه ، واستبدال الأعضاء التي تضررت بسبب المرض أو الإصابة ، مع الاستعادة اللاحقة لوظائف الجسم السليم.يمكن أن يكون NCI مفيدًا بشكل خاص للأشخاص الذين يعانون من الشلل أو فقدان الأطراف. في استخدام الأطراف الصناعية العصبية ، يتم استخدام مبدأ تشغيل واجهة الدماغ والحاسوب. بكل بساطة ، يتم تزويد الشخص بأذرع أو أرجل اصطناعية ، والتي تؤدي من خلالها الغرسات الإلكترونية إلى منطقة الدماغ المسؤولة عن حركة هذا الطرف. لقد اجتازت الأطراف الاصطناعية العصبية العديد من الاختبارات ، لكن صعوبة استخدامها الجماعي تكمن في حقيقة أن المعهد القومي للسرطان لا يستطيع قراءة إشارات الدماغ بالكامل ، كما أن التحكم في الأطراف الاصطناعية في الحياة اليومية خارج المختبر أمر صعب. قبل بضع سنوات ، أرادت روسيا تأسيس إنتاج بدائل عصبية ، لكن هذا لم يتم تنفيذه حتى الآن.
بدلات صناعية
إذا لم تظهر الأطراف الاصطناعية بعد في السوق الشامل ، فإن غرسة القوقعة الصناعية (طرف اصطناعي يساعد في استعادة السمع) قد تم استخدامه لفترة طويلة. لتلقيها ، يجب أن يكون لدى المريض درجة واضحة من فقدان السمع الحسي العصبي (أي ضعف السمع الذي تضعف فيه قدرة السمع على استقبال الأصوات وتحليلها). تُستخدم استعادة السمع باستخدام غرسة القوقعة الصناعية عندما لا تعطي السمع التقليدي النتائج المتوقعة. يتم زرع الغرسة في جهاز الأذن والجزء المجاور من الرأس نتيجة لعملية جراحية. مثل أي واجهة أخرى بين الدماغ والآلة ، يجب أن تناسب غرسة القوقعة من يرتديها تمامًا. لمعرفة كيفية استخدامها والبدء في إدراك أن الغرسة هي أذن جديدة ، يحتاج المريض إلى دورة إعادة تأهيل طويلة.
مستقبل NCI
مؤخرًا ، يمكنك أن تسمع وتقرأ عن الذكاء الاصطناعي في كل مكان. هذا يعني أن حلم الكثير من الناس يتحقق - قريبًا سيدخل عقولنا في تعايش مع التكنولوجيا. لا شك أن هذا سيكون حقبة جديدة في تطور البشرية. مستوى جديد من المعرفة والفرص. بفضل واجهة الدماغ والحاسوب ، سيظهر عدد كبير من الاكتشافات الجديدة والمهمة في العديد من مجالات العلوم. بالإضافة إلى استخدامها للأغراض الطبية ، يمكن لـ NCI بالفعل توصيل المستخدم بأجهزة الواقع الافتراضي. مثل فأرة الكمبيوتر الافتراضية ولوحة المفاتيح والشخصيات في ألعاب الواقع الافتراضي وما إلى ذلك.
إدارة بدون أيدي
المهمة الرئيسية لواجهة الكمبيوتر العصبي هي العثور على إمكانية التحكم في المعدات دون مساعدة العضلات. الاكتشافات في هذا المجال ستمنح الأشخاص المصابين بالشلل المزيد من الفرص في الحركة والقيادة والأدوات. يجمع NCI الآن بسلاسة بين العقل البشري والذكاء الاصطناعي للكمبيوتر. أصبح هذا ممكنا بفضل دراسة عميقة لمبادئ الدماغ البشري. على أساسها يتم تجميع البرامج التي يعمل فيها NCI والذكاء الاصطناعي.
NTI في الروبوتات
نظرًا لأن العلماء اكتشفوا أن مناطق معينة من الدماغ مسؤولة عن حركة العضلات ، فقد توصلوا على الفور إلى فكرة أن الدماغ البشري لا يمكنه التحكم في جسده فحسب ، بل يتحكم أيضًا في آلة تشبه الإنسان. يتم الآن إنشاء العديد من الآلات الروبوتية المختلفة. بما في ذلك البشر. يسعى علماء الروبوتات في أعمالهم الشبيهة بالبشرتقليد سلوك أناس حقيقيين. ولكن حتى الآن ، تعاملت البرمجة والذكاء الاصطناعي مع هذه المهمة بشكل أسوأ قليلاً من NCI. باستخدام واجهة NC ، يمكنك التحكم في الأطراف الروبوتية من مسافة بعيدة. على سبيل المثال ، في الأماكن التي يكون فيها وصول الإنسان أمرًا مستحيلًا. أو في الوظائف التي تتطلب دقة المجوهرات
NCI للشلل
بلا شك ، الأكثر طلبًا هي واجهة الدماغ والحاسوب في الطب. التحكم في الأذرع الاصطناعية ، والساقين ، والتحكم في الكرسي المتحرك بعقلك ، وإدارة المعلومات في الهواتف الذكية ، وأجهزة الكمبيوتر بدون أيدي ، وما إلى ذلك. إذا أصبحت هذه الابتكارات موجودة في كل مكان ، فسوف يتحسن مستوى معيشة الأشخاص المحدودين حاليًا في قدرتهم على الحركة. سينقل الدماغ الأوامر على الفور إلى الأجهزة ، متجاوزًا الجسم ، مما يساعد الشخص المعاق على التكيف بشكل أفضل مع البيئة. ولكن عند تجربة تقويم الأعصاب ، يواجه المتخصصون بعض المشكلات التي لا يمكنهم إيجاد حلول لها حتى يومنا هذا.
إيجابيات وسلبيات واجهة الكمبيوتر-الدماغ
على الرغم من وجود العديد من المزايا لاستخدام واجهة NC ، إلا أن هناك عيوب في استخدامها. من المزايا في تطوير NCI في الطب حقيقة أن الدماغ البشري (خاصة القشرة المخية) يتكيف جيدًا مع التغييرات ، والتي بسببها تكون إمكانيات واجهة NCI غير محدودة تقريبًا. السؤال هو فقط وراء تطوير واكتشاف التقنيات الجديدة. لكن هناك بعض المشاكل هنا
عدم توافق أنسجة الجسم مع الأجهزة
أولاً ، إذا قمت بالدخولالغرسات بطريقة جائرة (داخل الأنسجة) ، من الصعب جدًا تحقيق توافقها الكامل مع أنسجة المريض. هذه المواد والألياف التي يجب غرسها بالكامل في الأنسجة العضوية يتم إنشاؤها فقط.
تقنية غير كاملة مقارنة بالدماغ
ثانيًا ، لا تزال الأقطاب الكهربائية أبسط بكثير من الخلايا العصبية في الدماغ. إنهم غير قادرين بعد على نقل واستقبال جميع المعلومات التي يمكن للخلايا العصبية في الدماغ التعامل معها بسهولة. لذلك ، فإن حركة أطراف الشخص السليم أسرع بكثير وأكثر دقة من حركة التعويضات العصبية ، والأذن السليمة تدرك الأصوات بشكل أكثر وضوحًا وصحة أكثر من الأذن المزروعة بغرسة القوقعة. إذا كان دماغنا يعرف ما هي المعلومات التي يجب تصفيتها وما يجب اعتباره المعلومات الرئيسية ، فعندئذٍ في الأجهزة ذات الذكاء الاصطناعي يتم ذلك عن طريق خوارزميات مكتوبة بواسطة الإنسان. حتى يتمكنوا من تكرار الخوارزميات المعقدة للدماغ البشري.
الكثير من المتغيرات للتحكم
تخطط بعض المعاهد العلمية في المستقبل القريب لإنشاء ليس تعويضًا عصبيًا منفصلاً للساق أو الذراع ، ولكن هيكل خارجي كامل للأشخاص المصابين بالشلل الدماغي. مع هذا الشكل من الأطراف الاصطناعية ، يجب أن يتلقى الهيكل الخارجي معلومات ليس فقط من الدماغ ، ولكن أيضًا من الحبل الشوكي. مع مثل هذا الجهاز ، المتصل بجميع النهايات العصبية المهمة في الجسم ، يمكن أن يطلق على الشخص اسم سايبورغ حقيقي. سيسمح ارتداء الهيكل الخارجي للشخص المصاب بالشلل التام باستعادة القدرة على الحركة. لكن المشكلة هي أن تنفيذ الحركة ليس كل ما هو مطلوب من المعهد القومي للسرطان. الهيكل الخارجييجب أيضًا مراعاة التوازن وتنسيق الحركات والتوجه في الفضاء. بينما مهمة تنفيذ كل هذه الأوامر في وقت واحد صعبة.
خوف الناس من الجديد
الطريقة غير الجراحية لوضع الزرع فعالة في ظروف المختبر ، ولكن في الحياة العادية من غير المرجح أن تلبي هذه الطريقة التوقعات الموضوعة عليها. الاتصال بهذا الاتصال ضعيف ، ويستخدم بشكل أساسي لقراءة الإشارات. لذلك ، في الطب والجراحة العصبية ، كقاعدة عامة ، يستخدمون الطريقة الجراحية لإدخال أقطاب كهربائية في الجسم. لكن قلة من الناس يوافقون على الجمع بين أجسادهم وتقنية غير معروفة. بعد أن سمع الناس عن Terminators و cyborgs من أفلام هوليود ، يخاف الناس من التقدم والابتكارات ، خاصةً عندما يتعلق الأمر بشخص ما بشكل مباشر.
