homuncul

Ощупывать мозгом

Исключительно важная работа по трансляции тактильных ощущений опубликована на днях в Nature.

Мигель Николелис (Miguel Nicolelis), нейрофизиолог, возглавляющий Center for Neuroengineering, не перестает удивлять очередными достижениями. Лаборатория Николелиса специализируется на интерфейсах мозг-компьютер (ИМК). В начале 2000-х они наделали шуму, когда имплантировали электроды в моторную кору макаки и научили ее управлять объектом на экране с помощью джойстика. Аврора (так звали обезьяну) левой рукой двигала джойстик, а соответствующие сигналы от ее мозга шли на процессор, преобразующий эти сигналы в движения манипулятора, находившегося в другом месте. Манипулятор точно воспроизводил движения руки макаки. Тем самым проверялась работа ИМК.

Однажды экспериментаторы решили отключить джойстик, чтобы виртуальный объект на экране управлялся непосредственно сигналами от мозга Авроры (о чем она, само собой, не подозревала). Однако затем произошло то, что заставило всех присутствующих застыть на месте. В какой-то момент Аврора поняла, что двигать джойстик нет необходимости: она убрала с него руку и продолжала перемещать курсор на экране исключительно силой мысли. Можете посмотреть, как это было: видео. По признаниям ученых, в тот момент они ощутили, что присутствуют при рождении новой эры в развитии нейро-машинных технологий.

Позднее, в 2008 г., группа Николелиса провела успешный эксперимент, в котором другая обезьяна (кстати, двоюродная сестра Авроры) посредством активности мозга в течение трех минут контролировала движения шагающего робота, находившегося за тысячи километров от нее (в Японии): видео.

В том же году в Университете Питтсбурга макака научилась управлять механическим манипулятором с несколькими степенями свободы, который реагировал на команды, посылаемые мозгом. Эти кадры обошли весь мир: видео.

И вот началось новое десятилетие, и Николелис сделал следующий шаг вперед. Он добился того, чтобы сигналы шли не только от мозга в компьютер (на «выход»), но и в обратном направлении (на «вход»). Обезьяна теперь не просто управляет движением виртуальной руки, но и получает от нее обратную связь. В частности, таким способом мозг животного смог различать «текстуры» визуально неотличимых объектов. Что фактически равносильно осязанию. Без участия тела. И снова лучше один раз увидеть: видео.

Соответственно, теперь это следует называть «интерфейс мозг-машина-мозг». И что характерно, прогресс в этом направлении ускоряется. Реальные аватары уже показались на горизонте. Николелис написал небольшую заметку в Scientific American, где описывает далекие перспективы таких технологий (Mind Out of Body). Для более вдумчивого чтения у него в этом году вышла книга Beyond Boundaries, где вопрос раскрыт во всей полноте. С фрагментами можно ознакомиться здесь.


O’Doherty, J. E. et al. (2011) Active tactile exploration using a brain–machine–brain interface.Nature [Abstract]

Свежий номер журнала Progress in Brain Research целиком посвящен технологиям ИМК и возможным социальным последствиям: ссылка. Там, к слову, есть и статья Николелиса.

Тут несколько аспектов.
1 Если требуется вживлять электроды, то нуивонах. Ну, разве что, если требуется протез
2 В 50-е 60-е были эксперименты с управлением от ЭЭГ. Вроде не менее удачные, если брать отдельные случаи. На серии выяснилось, что повторить сложно. А здесь как?
3 Сам принцип интересен опять только биологам. Если маркер управляется сигналом через джойстик управляемый механическим перемещением, а рука управляется опять-таки сигналом, то исключение мехсвязи - тривиальная задача. Нетривиальна она опять только чисто для биологов. Непонятно что хотели получить.
Что хотели и хотят получить, я уже написал. Если не понятно, то даже не знаю, как еще сказать. Ну вот может так: парализованные будут двигаться.
Насчёт паралитиков ясно. Мне с вживлением электродов не нравится, вот и спросил насчёт нет ли того же, что было в 60-х? Протезы на биотоках это конёк тех лет. Ничего не вышло, за исключением единичных удач. Как тут с воспроизводимостью или тоже пока единичный случай? Интересно же!
Для этого, видимо, у ЭЭГ слишком слабое пространственное разрешение. Понятно, что пытаются и будут пытаться. Есть даже промежуточные успехи - уже можно таким способом набирать буквы на экране. Но пока медленно и с ошибками. Для движения в реальном пространстве и времени, думаю, применить трудновато.
Впрочем, в будущем могут появиться новые технологии считывания, тогда будет другой разговор.
Ээээ... Ерунда...
Некоторым удалось наловчится так, что они в игрушки на ЭВМ играют уже (с ЭЭГ-контроллерами), правда в довольно простые...
Строгой повторяющейся эффективности представленной методики нету до сих пор...
Если бы это была ерунда, то экзоскелет, работающий на ЭЭГ, был бы давно сделан. Сравните разрешающую пространственно-временную способность нейрочипа и ЭЭГ и почувствуйте разницу.
А что - на "нейрочипах" (наверное всио-таки электродах?) уже экзоскелет сворганен?

"Сравните разрешающую пространственно-временную способность нейрочипа и ЭЭГ" - Чего-чего? О_о Мозговая активность - не локальный процесс, вроде как даже биологический факт... Там вопрос несколько в другом заключается - в распознавании нужного сигнала...

А дядечко просто хочет денег на свои дальнейшие научные изыскания, ну и славы чутка, что, в общем, вполне нормальные человеческие чувства и желания... Удачи ему...

А вот слишком уж "радужные" перспективы и ожидания - штука капризная и вообще излишняя...
Нейрочипы не нужно в кавычках писать, это просто матрица с электродами. Экзоскелета еще нет, но манипуляторами и роботами уже управляют свободно.

Чего-чего?
Что же тут непонятного. Повторяю: cравните разрешающую пространственно-временную способность нейрочипа и ЭЭГ. Электроды сейчас тоньше человеческого волоса, на кв. см. их умещаются десятки, если не сотни. Мозговая активность, связанная с движением конкретной конечности, вполне себе локальна. Ее можно отслеживать крохотной матрицей.

Про деньги упрек не ясен. Деньги на исследования нужны всем. Дядечко получает результат, это главное.
"Нейрочипы не нужно в кавычках писать, это просто матрица с электродами." - Знаете, у меня несколько другое представление о чипах, пусть даже и нейро...

"Экзоскелета еще нет, но манипуляторами и роботами уже управляют свободно." - Эм, а с ЭЭГ и подобными системами ничего аналогичного никогда не было, так?

"Повторяю: cравните разрешающую пространственно-временную способность нейрочипа и ЭЭГ. Электроды сейчас тоньше человеческого волоса, на кв. см. их умещаются десятки, если не сотни." - И что? Вы думаете так просто электрод с живой тканью соединить? Большое число электродов нужно для того, чтобы по статистике хоть небольшой процент из них мало-мало, но электрический сигнал, вызванный биотоком, передал куда надо...

"Мозговая активность, связанная с движением конкретной конечности, вполне себе локальна." - Что значит "вполне себе"? А можно доказательство по степени локальности со ссылочками на конкретную литературу в виде научной, а не научно-популярной, статьи, а?
Да и вообще - не проще ли тогда сразу подключить, как вы там говорите, экзоскелет сразу к нервным связям, идущих из мозга к тем же самым окончаниям, и таким образом сразу управлять электромеханическими руками/ногами, а?
И таки ещё раз хочу сказать, что там несколько в другом загвоздочка...

"Ее можно отслеживать крохотной матрицей." - Да не такая уж она и крохотная... Вы себе такую согласны в мозг вставить?


"Про деньги упрек не ясен." - Какой упрёк? Я вполне искренне радовался за человека. Вот не надо всякие Ваши домыслы другим приписывать.
Ссылочки на научные статьи присутствуют в данном посте, равно как и ссылки на видео, в одном из которых размеры нейрочипа показаны наглядно. В случае необходимости, вставить его в мозг я, разумеется, соглашусь. Думаю, согласитесь и вы, если вас (не дай бог) парализует.

Если недостаточно приведенных ссылок, см. список литературы в статьях, также см. в моем журнале по тэгу "neuroscience" или посмотрите, наконец, в гугле "гомункулус Пенфилда".

Ну и если вы "ещё раз хотите сказать, что там несколько в другом загвоздочка", то пора уже так и сделать. Сказать, наконец.
"Если недостаточно приведенных ссылок, см. список литературы в статьях, также см. в моем журнале по тэгу "neuroscience" или посмотрите, наконец, в гугле "гомункулус Пенфилда"." -

"Ну и если вы "ещё раз хотите сказать, что там несколько в другом загвоздочка", то пора уже так и сделать. Сказать, наконец." - А смысл?
А теперь, многоуважаемый, послушайте меня...
Во-первых, Ваши ссылки in most cases - не ссылки на научные статьи, а на научно-популярные статьи (даже Scientific American и Nature, на который я, кстати, аналогично подписан)... В большей степени это относится и к видео...

Во-вторых, Вы какбэ случайно таки не ответили на мой вопрос с присоединением электродов к нервным окончаниям... А зря, потому что в прошлом веке проводились подобные опыты.
В частности, в Англии был проведён эксперимент, когда к остатку конечности руки человека, потерявшего руку, в местах нервных окончаний были присоединены электроды и электромеханическая рука, которой через данные электроды человек и управлял... Эксперимент удался - человек смог выполнять многие простейшие операции с помощью этой руки (не робокоп, конечно же, но и не пассивный протез)... Если мне не изменяет память - дело было в 80-х, если не раньше...
Спрашивается - где экзоскелеты или хотя бы недорогие усилители человеческих мышц, а?

В-третьих, я искусственными нейронными сетями (ИНС) профессионально занимаюсь с 2006 года... ИНС, конечно же, не мозг человека, однако в силу природной любопытности и просто в поисках интересных идей я постоянно мониторил область нейрофизиологии и соответствующего раздела биофизки... Причём я серьёзно относился к информации не из научно-популярных источников, а из по-настоящему научной литературы...
И попадались мне уже давно столь обожаемые Вами нейроинтерфейсы и в виде оптоволоконных волноводов, и в виде углеродных нанотрубок и многое подобное...
Поэтому не надо думать, что Вы тут вдруг открыли прям целый revolution переворот в нейронауке (на самом деле даже баян-бабоян какой-то у Вас) и единственный "спец" в данном вопросе на всю округу, но как-то желания рисовать фантастические картины про мир людей-киборог не возникало... Скромность? Не, думаю - профессионализм...

Короче, правильно про Вас умные люди говорили, что Вы - позёр и словоплёт, способный сделать из мухи слона, прям как банальный журноламер, игнорируя при этом конструктивную критику... Одна фраза о "параличе" с закатыванием глаз чего стоит... Знайте, что это в серьёзном научном сообществе не приветствуется и не прокатывает...

Наконец, на счёт "хотели сказать" - думать за Вас я не собираюсь, а в качестве источника серьёзных научных знаний для снижения градуса "радужности" посоветую Вам следующую литературу - http://lib.mexmat.ru/books/78639
Я вас поздравляю с тем, что вы занимаетесь искусственными сетями аж с 2006 года. Это немного меньше, чем Николелис занимается ИМК. Но вы все равно настоящий профессионал, это заметно. В отличие, конечно же, от меня, позёра и словоплёта. Однако какая разница, кем я являюсь в ваших глазах - все решает эксперимент. И Николелис и др. лаборатории эти эксперименты провели. Откуда с неизбежностью следует, что небольшой матрицы, порядка кв. см. достаточно, чтобы локализовать управление движением конечности. И никакие общие рассуждения о "мозговой активности" и даже профессиональное занятие ИНС этого факта не отменяют. Как бы вам ни было от этого противно.

Мои ссылки вам не нравятся не потому, что они не научны (что само по себе ложь), а потому, что вы придерживаетесь каких-то своих представлений о том, как должно быть. Это не моя проблема. Если вас не устраивает Nature, посмотрите другие публикации Николелиса, в других журналах. В том, что он больший профессионал в ИМК, чем вы - этого надеюсь, вы отрицать не станете. Он, а не я, "рисует фантастические картины про мир людей-киборгов". Вы посоветовали мне книгу 1977 года, я советую вам книгу 2011-го. Ее написал специалист высшей квалификации, который, что называется, в теме.

А личные выпады на ровном месте видеть довольно неожиданно. Я никак не мог проигнорировать конструктивную критику, поскольку вы ее не представили. То, что в приведенной работе нет ничего особенного, вы ошибаетесь.

Указанная вами литература 1977 г. в качестве источника серьёзных научных знаний (vs. Nature) - отличная шутка.
вот же http: //www.ted.com/talks/tan_le_a_headset_that_reads_your_brainwaves.html
Если не врут - повторяемая на серии