Хронология: как развивались нейроинтерфейсы Статьи редакции

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.

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.

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

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

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.

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 использовал специальный 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.

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.

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

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

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.

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.

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

Исследователь Филипп Кеннеди стал первым неврологом, который вживил электроды 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.

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

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.

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.

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.

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.

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

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.

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