Мозговые киберимпланты II

Подключение мозга напрямую к компьютеру становится ближе с каждым днём. Ещё недавно я обозревал мозговые киберимпланты и сбытие мечты лентяев - мысли в текст а с тех пор уже новые открытия и достижения стелят нам гладкую дорожку в киберпанковское будущее.

Создана МРТ-модель, реконструирующая наблюдаемые человеком движущиеся изображения
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (США) разработали алгоритм, который может быть применён к функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ) для отображения наблюдаемых нами движущихся картинок.
Несколько лет назад специалисты взялись за разработку компьютерной модели активности нейронов. Новый метод оказался успешным и удивительно точным. Впервые в истории удалось с помощью сканирования мозга хотя бы приблизительно определить, какие движущиеся изображения видит человек.
Исследователи часами просматривали видео, лёжа в томографе. Затем они тщательно проанализировали данные в поисках специфических паттернов для каждой секунды видеоматериалов. Информацию пропустили через несколько различных фильтров, дабы понять, что происходило на нейронном уровне.
Далее для проверки модели была составлена видеотека из выбранных наугад 18 млн секунд YouTube-роликов. Специалисты смоделировали то, что должна показать МРТ при просмотре того или иного видео. Результаты моделирования и сканирования оказались почти идентичными. По тому, что показывала МРТ, исследователи могли определить направление движения и форму объектов на экране.

Работа далека от совершенства. Учёные использовали данные только одной области зрительной системы мозга — первичной зрительной коры. Кроме того, модель всякий раз настраивалась на особенности восприятия каждого субъекта.

Это уже настоящий прорыв. Считывать картинки в мозгу - это перевернёт весь кинематограф :).
Возможно если активность нейронов отслеживать не с помощью громоздкого МРТ, а с помощью имплантированных датчиков, а ещё лучше внешних но компактных сенсоров, то прогресс пойдёт быстрее. А для перехвата нервных импульсов пригодятся новые биопротонные транзисторы

Американцы создали биопротонный транзистор
Разрабатывая новый транзистор, учёные вдохновлялись живыми клетками, обладающими переключаемыми ионными каналами в своих мембранах. Ионный и протонный транспорт играет ключевую роль в передаче нервных сигналов и обмене энергией между клетками.
Потому прибор, способный контролировать протонный ток, мог бы напрямую влиять на такие важные процессы либо считывать естественные сигналы организма для контроля.новое устройство использует модифицированную форму хитозана. Этот биосовместимый материал можно получать в больших количествах из крабов и кальмаров.
Хитозан хорошо поглощает воду, образуя много водородных связей, которые создают мостики для перемещения протонов. Американцы открыли, что такое волокно проводит протоны на удивление хорошо.

a) — Биопротонный транзистор. Раскрашенный снимок с атомного микроскопа, наложенный на графическое изображение нижнего контакта (затвора). Зелёным показаны верхние контакты (исток и сток), их ширина 10 мкм, зазор между ними 8,6 мкм. Коричневый цвет — пластина из SiO₂ толщиной 100 нм. b) — Волокна хитозана. Масштабная полоска — 200 нм c) — Молекулярная структура волокон (иллюстрация Chao Zhong, Marco Rolandi et al.).
А чтобы превратить полоску биоматериала в полевой протонный транзистор, учёным потребовалось оснастить концы хитозанового микроволокна контактами, пропускающими протоны, а ещё добавить управляющий электрический контакт, отделённый от протонного канала диоксидом кремния.

Вот так будет решена одна из главных проблем несовместимости электроники и живых тканей. От кремния в дальнейшем можно будет отказаться в пользу органических углеродных соединений, всякого там графена и нанотрубок.
Следует ещё добавить, что учёные уже и так неплохо умеют совмещать живые ткани с электроникой. В экспериментах удалось даже заменить на электронику целый отдел мозга.

Израильтяне создали электронный мозжечок крысы
Искусственный мозжечок, обменивающийся сигналами со стволом мозга, успешно восстановил утраченные функции мозга у лабораторного животного.

Мозжечок (обозначен зелёным) — это часть мозга, получающая информацию от двигательных центров коры и передающая её мышцам. Обратно от мышц мозжечок получает данные об их напряжении, положении тела и конечностей в пространстве. Сопоставляя одно с другим, мозжечок корректирует как произвольные, так и автоматические (рефлекторные) движения.
Матти Минц (Matti Mintz) и его коллеги из университета Тель-Авива (Tel Aviv University) проанализировали сигналы, которые подаёт мозг в мозжечок, и те, что генерируются в ответ. Далее учёные создали искусственную версию мозжечка на чипе. Эта схема располагалась за пределами черепа крысы и была соединена с мозгом при помощи электродов.
Собственный мозжечок крысы был повреждён. Далее исследователи попробовали выработать у грызуна условный рефлекс. Они подавали воздух на глаза (отчего крыса моргала) и одновременно включали звуковой сигнал. Конечная цель — моргание по звуку.
Авторы эксперимента обнаружили, что с выключенной микросхемой крыса не смогла выработать рефлекс, но с включённым чипом реагировала так же, как здоровое животное.
Нейробиологи указывают, что достигнуто воспроизведение на микросхеме сравнительно простой функции мозжечка, но в дальнейшем они попробуют усложнить алгоритмы и увеличить размер смоделированной в кремнии области мозга.

Если учесть, что выработка рефлексов является одной из главных целей спортивных тренировок, то как скоро станет реальностью эпизод из матрицы, в котором кунг-фу загружалось напрямую в мозг? ;)
Впрочем мозг всё ещё остаётся слишком сложным и непонятным. У него сложные и запутанные отношения между своими же отделами. Для анализа данных, запоминания, воспроизведения воспоминаний и моделирования используются отделы с одинаковой структурой, но при том работающие по совершенно разным принципам. Электрические, химические, и (как оказалось) протонные сигналы применяются природой одновременно. Электроника же пока что была ограничена только электрическими.
Возможно большего понимания мысленных процессов позволит достичь следующее открытие

IBM создала революционные микрочипы, имитирующие работу мозга
IBM объявила сегодня о достижении, которое «на шаг приближает эру когнитивных компьютеров» — устройств, способных самообучаться и анализировать сложную информацию.
Исследователи корпорации создали два прототипа «нейросинаптических вычислительных чипов», имитирующих работу человеческого мозга. Системы, оснащённые такими чипами, теоретически смогут воспринимать данные из множества источников, находить связи между различными событиями, делать предположения и накапливать знания.
Экспериментальные изделия IBM не содержат биологических элементов: вместо них используются электронные цепи. Оба прототипа выполнены по 45-нанометровой технологии и содержат 256 «цифровых нейронов». Один из микрочипов наделён 262 144 программируемыми «синапсами», другой — 65 536 обучающимися. IBM уже продемонстрировала способность прототипов выполнять простейшие задачи вроде распознавания образов и классификации объектов.
В долгосрочной перспективе IBM рассчитывает сформировать систему, насчитывающую до 10 млрд цифровых «нейронов» и до 100 трлн «синапсов». Предполагается, что рано или поздно технология приведёт к появлению принципиально новых вычислительных машин, обладающих «интеллектом» и небольшим энергопотреблением.

Цитата дня

Удивительные вещи
94НН03 С006Щ3НN3 П0К4ЗЫ8437, К4КN3 У9N8N73ЛЬНЫ3 83ЩN М0Ж37 93Л47Ь Н4Ш Р4ЗУМ!
8П3Ч47ЛЯЮЩN3 83ЩN! СН4Ч4Л4 Э70 6ЫЛ0 7РУ9Н0, Н0 С3ЙЧ4С Н4
Э70Й С7Р0К3 84Ш Р4ЗУМ ЧN7437 Э70 4870М47NЧ3СКN, Н3 З49УМЫ84ЯСЬ 06 Э70М.

Мозговые киберимпланты

К сожалению прямой интерфейс между мозгом человека и компьютером всё ещё остаётся фантастической перспективой. К добру это или нет, но движение в этом направлении оживлённое. Хотите болт в череп?

Разработан безопасный и энергоэффективный мозговой имплантат для перехвата нейронных сигналов
Устройство, вживляемое под кожу головы, умеет считывать сигналы головного мозга и использовать их для управления компьютером. Ожидается, что в дальнейшем оно поможет парализованным людям вернуть контроль над руками и ногами.

Система BioBolt, созданная в Мичиганском университете (США), внешне напоминает обрезанную верхушку болта. И «болт» этот «вкручивается» в голову, но так, чтобы не проникнуть в кору головного мозга, а лишь легонько касаться её плёночной микросхемой величиной с ноготь. При этом корпус прибора скрывается под кожей во избежание инфекции.
BioBolt действует подобно микрофону, «прослушивая» возбуждённые нейроны и ассоциируя их активность с командами мозга. Эти сигналы усиливаются, фильтруются и оцифровываются. В результате носитель такого чипа может «силой мысли» совершать несложные действия на компьютере.

Значительным достижением исследователей стало сокращение энергопотребления устройства за счёт того, что кожа головы была использована в качестве проводника при передаче сигнала. В миниатюрных имплантатах именно на радиотрансляцию приходится львиная доля затрат энергии.

Ух устройство! Выглядит так, что аж мурашки по коже. Представляете себе киберпанка с головой усаженной такими болтами а-ля мистер Пинхед?

Хотя привычны же нам уже гораздо менее функциональные косметические модификации?

Так что шестигранные головки BioBolt'ов вполне могут стать даже модными ;)
Но не будем отвлекаться. Для чего вообще нужны эти импланты? Разработчики BioBolt'а расчитывают с его помощью подавлять приступы эпилепсии и диагностировать некоторые заболевания — к примеру, болезнь Паркинсона. Цель вполне благородная. А другие применения?

Сканирование мозга, возможно, позволяет предсказать спрос на музыку
Грегори Бёрнс, нейроэкономист Университета Эмори (США) пересмотрел данные функциональной магнитно-резонансной томографии 27 подростков, обратив внимание на те области мозга, в которых нейронная активность при прослушивании 15-секундного отрывка показывала, насколько нравится испытуемому музыка. Две зоны выделялись особенно явно: орбитофронтальная кора и прилежащее ядро. «Мы поняли, что находимся на верном пути, ибо тонны предыдущих исследований показали, что эти области в значительной степени связаны с наградой и ожиданием», — говорит учёный.
Затем исследователи попытались найти корреляцию между деятельностью этих регионов мозга и спросом на песни. Корреляции оказались статистически значимыми, но скромными. Активность прилежащего ядра «предсказывала» продажи точнее, а в целом данные томографии справлялись с прогнозированием лучше, чем рейтинги, выставленные песням слушателями.
В этом нет ничего сенсационного. По всей видимости, мозг лучше знает, насколько потребитель желает ту или иную вещь, не обращая внимание на факторы, смущающие сознание.

Вполне по капиталистически. Эдакая маркетинговая система самонаведения. Но проведение таких исследований требует громоздкой томографии, а вот носители киберимплантов вполне могут предоставлять такую информацию и даже бесплатно, как делают это пользователи Last.fm и ему-подобных сервисов.
Но опять же, это выгодно разве что маркетологам и прочим паразитам общества. А как быть с самими носителями? Что могут предложить им киберимпланты?
На сегодняшний день ещё немного, но кое-что интересное уже есть.

Вспомнить всё, или Как вернуть память одним нажатием кнопки
Учёные создали нейроимплантат, позволяющий восстанавливать память — пока только у крыс.
В очередном номере Journal of Neural Engineering опубликована статья американских исследователей из Университета Южной Калифорнии в Лос-Анджелесе, чьи результаты могут положить начало настоящему... протезированию памяти. Как бы фантастично это ни звучало.
Животному вживляли в мозг микроэлектроды, в ту область, которая отвечает за «записывание» новой памяти, — это две нейронные зоны в гиппокампе, называемые СА1 и СА3. «Общение» между ними необходимо для запоминания и хранения новой информации. Обмен сигналами, который продемонстрировали СА1 и СА3 при обучении в ходе эксперимента, был пойман электродами и записан на компьютер.
Затем учёные медикаментами подавляли активность зоны СА1, после чего крысы не могли вспомнить правильный рычаг. Они помнили только процедуру, то есть что нужно нажимать тогда, когда появляется второй рычаг, но при этом не знали, какой из них появляется первым. Животные ждали появления второго рычага, но тыкались в оба безо всякого порядка.
И вот самое главное: когда учёные подавали в мозг сигнал — тот, что был записан с зоны СА1, — крысы вновь обретали память: они запоминали, какой из рычагов появлялся первым, а потому нажимали на второй. Способность к запоминанию включалась и выключалась, будто электрическая лампочка. При этом памятливость можно было продлевать: даже если крысы не получали препарата, подавляющего активность запоминающей зоны гиппокампа, долгий перерыв в упражнениях приводил к затуханию памяти в 40% случаев. Если же исследователи использовали созданный ими нейроимплантат, память со временем портилась только у 10% животных.
Авторы полагают, что при использовании беспроводной связи и технологии микрочипов вполне возможно вживить такое же устройство в человеческий мозг.

Учёные нашли подтверждение Православия Головного Мозга (ПГМ)

Сразу же извинюсь перед православными читателями. Конечно же не только православия, а и всех других религий головного мозга.

Вера приводит к атрофии мозга
Объём мозга любого человека со временем уменьшается, но у тех, чью жизнь изменила религия, гиппокамп усыхает сильнее. Атрофия гиппокампа происходит также в связи с депрессией и болезнью Альцгеймера.
Исследователи из Университета Дьюка (США) опросили 268 человек в возрасте 58–84 лет на предмет принадлежности к той или иной конфессии, духовной практики и религиозного опыта. Затем изменения в их гиппокампе отслеживались посредством МРТ на протяжении двух–восьми лет.

Независимо от религиозной принадлежности люди, не считающие себя родившимися свыше, с возрастом испытывают более слабую атрофию гиппокампа по сравнению с истинно обратившимися протестантами, католиками или домашними верующими. Возраст, образование, социальная поддержка со стороны друзей и семьи, депрессия, размер мозга — всё это не наложило отпечатка на результаты исследования. Кроме того, не играет роли разновидность религиозной практики, будь то молитва, медитация или изучение Библии.
«Ряд исследований показал, что для многих верующих религия — путь к улучшению здоровья в дальнейшей жизни, но, похоже, это верно не для всех», — отмечает соавтор работы Дэвид Хейуорд.

Учёные полагают, что определённую роль в атрофии гиппокампа у верующих играет стресс. «Наша интерпретация такова: когда вы чувствуете, что ваши убеждения и ценности идут вразрез с интересами общества в целом, вы так или иначе находитесь в состоянии стресса, и это сказывается на мозге», — говорит ещё один соавтор Эми Оуэн.
«Другие исследования продемонстрировали, что духовный опыт становится утешительным или стрессовым в зависимости от того, вписывается ли он в верования окружающих, — добавляет г-н Хейуорд. — Это особенно сильно сказывается на пожилых».
Специалисты, впрочем, предупреждают, что не очень хорошо понимают механику влияния стресса на атрофию мозга. Но даже если интерпретация неверна, это в своём роде первое исследование, которое попыталось связать объём определённой области мозга с религией.

Впрочем, если логика исследования утверждает, что усыхание гиппокампа вызванно стресом от неприятия обществом твоих искренних убеждений, то следует ожидать ещё более показательных результатов и у других маргинальных групп общества. Как часто атрофия гоппокампа проявляется у преступников? И вообще, предложенное толкование результатов исследования можно трактовать и так, что Альцгеймер больше грозит тем людям которые чаще мучаются совестью.
Значит бессовестность удлиняет жизнь?

Результаты исследования очень уж неоднозначны, а толкование результатов пожалуй поспешное. К тому же охват исследования в 268 человек, оставляет простор для простой статистической погрешности или флуктуации.

Электрогеймеры или игры под напряжением

Дорогущие видеокарты, супер-мыши-клавиатуры-коврики, литры кофе, бутылки энергетиков. На что пойдёт заядлый киберспортсмен для улучшения результатов? Как насчёт подзарядки электричеством?

Это вовсе не глупость, а теперь уже проверенные научные данные.

Научный эксперимент: электрический ток усиливает геймерские способности
В рамках простого практического эксперимента исследователи попросили добровольцев поиграть в DARWARS Ambush! – игру, разработанную DARPA (Агентство передовых оборонных исследовательских проектов США) для тренировки американских солдат. Половину участников эксперимента подвергли воздействию тока – в ходе игры на кожу черепа подавали ток силой 2 миллиампера при помощи устройства, питаемого простой 9-вольтной батарейкой. «Электроники» продемонстрировали результаты в два раза лучшие по сравнению с теми, кто получал значительно меньшую дозу электричества. Это спонсируемое DARPA исследование было проведено с целью выяснить, улучшаются ли характеристики мозга, влияющие на обучение, в процессе электростимуляции.
Учитывая, что исследование спонсируется DARPA, вполне вероятно применение его результатов в военных целях. Кто знает, возможно, когда-нибудь пилотам боевой авиации будут подавать в шлем электрический ток с целью улучшения их реакции и скорости мышления. Истребитель стоит больших денег, а 2 миллиампера никому не повредят…

Судя по всему, пентагон всерьёз решил превратить многотысячную (многомиллионную?) популяцию геймеров в профессиональных солдат. Всё к тому идёт. Вот для чего они так усиленно продвигают робототехнологии и дистанционное управление.

Как это сделано: Универсальный солдат армии США.

Что-то последнее время новости всё более пугающие. Сначала в Мексике внедряют тотальный контроль а-ля "Особое мнение". Теперь в DARPA решили поиграть в "Универсального солдата" блин.

DARPA: управление сознанием солдат с помощью мозговой стимуляции
Благодаря специальным устройствам, которые ученые намерены встраивать в каски солдат, можно будет манипулировать мозговой активностью человека, а именно: стимулировать бдительность и осторожность, оказывать помощь в стрессовых ситуациях, при травматическом повреждении мозга.
Всё благодаря технологии транскраниальной импульсной ультразвуковой стимуляции. Технология предусматривает возможность стимуляции мозга на расстоянии, без необходимости хирургического вмешательства. Эксперты уверены, что для поставленных целей новая технология показала во много раз лучшие результаты, чем традиционная транскраниальная магнитная стимуляция.

Представленная Тайлером технология вместе с высокотехнологичными шлемами позволит солдатам использовать стимуляцию различных областей мозга для достижения необходимых результатов: избавиться от стресса, когда есть время отдохнуть, увеличить бдительность в случае недосыпа. Не исключено, что посредством этой технологии можно будет снижать болевые симптомы в случае ранений.

Не слабо! Эдак они дойдут до полного зомбирования. Солдат ультразвуком гипнотизируют и охлаждением погружают в кому. В контейнерах (гробах) выгружают на поле боя и врубают им в кровь "коктейль" для пробуждения. В наушниках каски начинает играть AC/DC и ультразвук внушает небывалую бодрость. Солдат бодро рвётся в бой. Если ранили - не беда, боль выключается ультразвуком. Ребята как зомби рвутся на амбразуру. Если ранили сильно, комп автоматом впрыскивает в кровь обезболивающее, коагулянты, и замедлители обмена веществ. Раненый сворачивается калачиком и ждёт эвакуации.
Или ещё можно вызывать у солдат ярость, типа берсерка. Или стереть память при попадании в плен. А то и вовсе просто стереть память об участии в операции. Ибо незачем травмировать психику солдата ужасами войны. Меньше знает - крепче спит.
Итого на выходе полная реплика Универсального солдата "как в кино".

Поучительное видео о пользе цветов и вреде тоталитаризма

Выцепил в журнале у sly2m.

Нейроинтерфейсы всё ближе

Прогресс неумолимо приближает момент слияния человека с его компьютерами. Не сказать что давняя но уже прочно укоренившаяся мечта об управлении компьютером силой мысли всё время натыкается на препятствие в виде несовместимости металических контактов компьютеров с органическими тканями человека.
Но момент, когда компьютер проникнет под крышку черепа всё же близится.

Шёлковый чип показал чудеса совместимости с живым мозгом

При внедрении контактов в мозговую ткань возникает большая проблема: сложная геометрия поверхности коры не позволяет вживлять действительно широкие массивы датчиков. Либо такая имплантация несёт с собой слишком много повреждений, либо контакт получается слабый, а часть электродов так и вовсе не работает (участки в углублениях оказываются им недоступны).
Учёным не составляет труда произвести тонкие контакты и проводки, скажем, из золота. При толщине в считанные микрометры они будут достаточно мягкими, чтобы повторять рельеф коры. Но сначала их ведь необходимо как-то пристроить на место работы с высокой точностью, не смяв и не порвав тонкий металл. Логичный выход: нужна подложка, разлагаемая после того, как она выполнит свою задачу.
Такой строительной основой для нового типа имплантата стал субстрат из фиброина натурального шёлка, взятого из кокона шёлкопряда Bombyx mori. Материал этот достаточно упругий и прочный, чтобы устройством можно было манипулировать в ходе хирургической операции, но при этом достаточно мягкий, чтобы снизить риск травмы.
Поверх шёлковой подложки авторы новой технологии разместили тонкую сетку из полиимида (был использован материал каптон — kapton), она служит для электрической изоляции и для формирования правильного рисунка из проводящих дорожек и контактов.
Самое интересное началось после того, как решётку поместили в тот участок мозга, работу которого необходимо зафиксировать. При контакте с внутренней средой организма (а также при добавлении физиологического раствора) белок шёлковой основы начал растворяться.
Оставшийся свободным ажурный каркас из тонких проводков и контактов, сидящий на полимерной сетке, за счёт действия капиллярных сил начал изгибаться, точно повторяя форму коры мозга в данном месте, словно термоусадочная упаковка. Теперь он плотно прилегал к ней, в то же время не повреждая.

Вот так вот. Пока что это всего лишь исследовательский инструмент, позволяющий учёным лучше разобраться в механизмах работы мозга. Но я чувствую, что в дальнейшем это вполне может стать основной технологией подключения компьютеров к мозгу. Может это и не слишком коммерчески привлекательная технология. Всё же инвазивная, т.е. требующая вскрытия черепной коробки и прочих малоприятных вещей. Но и не на такие жертвы можно пойти ради получения преимуществ сулимых киборгизацией.

Наличные деньги не так просты как кажется.

Помнится в одной из серий South Park, а конкретно в 1201 - Tonsil Trouble, наличные деньги оказались единственным эффективным лекарством от СПИДа. Прикол приколом, но что вы скажете на научно проверенные данные?

Деньги избавляют от физической боли
Денежные банкноты и монеты могут использоваться вместо... болеутоляющих лекарств, таких как ибупрофен и аспирин, уверяют без тени улыбки на лицах сотрудники Университета Миннесоты (США).
Оказывается, эти нешутники провели серию экспериментов и выяснили, что люди, пересчитывающие деньги перед последующими весьма неприятными опытами, ощущают меньше дискомфорта от боли. Объясняется парадокс просто: прикосновение к купюрам и монетам повышает самооценку и чувство уверенности. Как следствие, испытуемый меньше чувствует боль.
Итак, в ходе экспериментов группу студентов попросили пересчитать пачку из 80 стодолларовых банкнот и пачку из 80 полосок обычной бумаги. Столь необычную просьбу ученые объяснили тем, что хотят оценить ловкость их рук. Затем каждый участник опускал руки в сосуд с очень горячей водой. Обработка полученных результатов показала, что пересчитывавшие деньги ощущали меньшую боль и держали руки в воде гораздо дольше тех, кто имел дело с обычной бумагой.

Ну как вам? Вроде всё объясняется просто. Но если задуматься - может быть деньги действительно не так просты как нам кажется?
Вот вдогонку ещё один повод для размышлений, и тоже из Южного Парка. Серия 1401 - Sexual Healing.
Лучшие ученые объединятся вместе, чтобы остановить недавний феномен богатых и успешных мужчин, которые внезапно захотели заниматься сексом со многими и многими женщинами.