Возможно, в будущем для подключения интерфейса “мозг-машина” вам не потребуется вставлять себе в мозг электроды. Новые опыты показывают, что связь можно установить с помощью ультразвука.
Неинвазивная технология
Интерфейсы “мозг-машина” - одна из тех невероятных технологий, которые раньше встречались только в научной фантастике, а прямо сейчас понемногу пробираются в реальный мир. В последние годы ученые экспериментируют с примитивными формами этой технологии. Они считывают сигналы мозга и даже дошли до такой степени точности, что могут конвертировать эти сигналы в простые команды для машин и экзоскелетов.
Возможно, самым продвинутым и известным интерфейсом “мозг-машина” на сегодняшний день является Neuralink Илона Маска. Компания пытается разработать крошечное, легко имплантируемое устройство, которое сможет мгновенно считывать и передавать нейронную активность. Но даже Neuralink требует хирургической имплантации для установки интерфейса.
Новое исследование, проведенное учеными Калифорнийского технологического института, демонстрирует неинвазивный интерфейс мозг-машина. Для передачи данных в этом случае используется технология функционального ультразвука (fUS). Исследование показывает ультразвуковую технику, которая считывает активность мозга у обезьян, а затем использует эти данные для прогнозирования их последующих движений.
Как это работает?
Ультразвуковое сканирование считывает не электрическую активность нейронов, а динамику кровотока в мозге. Данные об интенсивности тока крови в тех или иных участках мозга позволяют определить, какие нейроны активны в данный момент.
“Метод дает подробное изображение динамики нейронных сигналов, которое невозможно было бы увидеть с помощью других неинвазивных методов, таких как МРТ. Мы достигли уровня детализации, который приближается к электрофизиологии, но с гораздо менее инвазивной процедурой”, - говорит Михаил Шапиро, один из авторов исследования.
Технология уже была протестирована на обезьянах. Сосредоточившись на активности в задней теменной коре, области мозга, которая отвечает за движения, ученые обнаружили, что могут эффективно связывать показания ультразвукового сканирования с последующими физическими действиями.
Результаты показали, что система может эффективно предсказать, собирается ли обезьяна двигать глазами влево или вправо с точностью 78% и собирается ли она тянуться влево или вправо с точностью 89%.
Почему это важно?
Исследование значительно расширяет само понимание возможностей ультразвуковой нейровизуализации. По словам ученых, технология имеет колоссальный потенциал. По сути, речь идет о том самом интерфейсе ”мозг-компьютер”, о котором мечтает Илон Маск. Только в этом случае можно обойтись без сверления черепа и проводки в голове.
“Мы расширили пределы ультразвуковой нейровизуализации и были в восторге от того, что она позволяет предсказывать движение. Наиболее потрясает то, что fUS - это молодая технология с огромным потенциалом. Это лишь первый шаг в обеспечении высокой производительности и создании менее инвазивного интерфейса “мозг-компьютер”, доступного большому числу людей”, - объясняет Самнер Норман, соавтор исследования.
Конечно, новая технология имеет свои недостатки. Главный из них - задержка в выводе сигнала. В данный момент системе требуется около двух секунд, чтобы проанализировать данные ультразвукового сканирования и интерпретировать их тем или иным способом. Но ученые убеждены, что смогут в разы сократить эту задержку, используя различные технологические усовершенствования.
Исследование опубликовано в журнале Neuron.
