Parte prima: il colosso umano
Parte seconda: il cervello
Parte terza: volare sopra il nido dei neuroni
Parte quarta: interfacce neurocomputer
Parte quinta: il problema di Neuaralink
Parte sei: Age of Wizards 1
Parte sei: Age of Wizards 2
Parte sette: la grande fusione
Video promozionale:
Nel 1969, uno scienziato di nome Eberhard Fetz collegò un neurone nel cervello di una scimmia a un quadrante davanti alla sua faccia. Le frecce dovevano muoversi quando il neurone ha sparato. Quando la scimmia pensò che il neurone fosse attivato e le frecce si spostassero, ricevette una caramella al gusto di banana. Nel tempo, la scimmia ha iniziato a migliorare in questo gioco, perché voleva dolci più deliziosi. La scimmia ha imparato ad attivare un neurone separato ed è diventato il primo personaggio a ricevere un'interfaccia neurocomputer.
Nei decenni successivi, i progressi furono piuttosto lenti, ma a metà degli anni '90 la situazione iniziò a cambiare e da allora tutto è accelerato.
Poiché la nostra comprensione del cervello e dell'attrezzatura degli elettrodi è piuttosto primitiva, i nostri sforzi tendono a essere diretti verso la creazione di semplici interfacce che verranno utilizzate nelle aree del cervello che comprendiamo meglio, come la corteccia motoria e la corteccia visiva.
E poiché la sperimentazione umana è possibile solo per le persone che stanno cercando di utilizzare NCI per alleviare le loro sofferenze - e poiché la domanda del mercato è focalizzata su questo - i nostri sforzi sono stati quasi interamente dedicati al ripristino delle funzioni perse per le persone con disabilità.
Le più grandi industrie NCI del futuro, che forniranno alle persone superpoteri magici e trasformeranno il mondo, sono ora in uno stato di embrione - e dobbiamo essere guidati da loro, così come dalle nostre ipotesi, pensando a come potrebbe essere il mondo nel 2040, 2060 o 2100.
Vediamoli.
Questo è un computer creato da Alan Turing nel 1950. Si chiama Pilot ACE. Un capolavoro del suo tempo.
Ora guarda questo:
Mentre leggi gli esempi seguenti, voglio che tu tenga questa analogia davanti ai tuoi occhi:
Pilot ACE è lo stesso per iPhone 7
di
ogni esempio di seguito è per _
- e prova a immaginare quale dovrebbe essere un trattino. Ci torneremo più tardi.
In ogni caso, di tutto ciò che ho letto e discusso con le persone sul campo, ci sono attualmente tre categorie principali di interfacce per computer neurali in sviluppo:
Primo tipo NCI n. 1: utilizzo della corteccia motoria come telecomando
Nel caso te lo fossi dimenticato, la corteccia motoria è questo ragazzo:
Molte aree del cervello sono incomprensibili per noi, ma la corteccia motoria ci è meno incomprensibile di altre. E, cosa più importante, è ben mappata, le sue singole parti controllano le singole parti del corpo.
È importante sottolineare che questa è una delle grandi regioni del cervello che è responsabile del nostro lavoro. Quando una persona fa qualcosa, la corteccia motoria quasi certamente tira i fili (almeno il lato fisico dell'azione). Pertanto, il cervello umano non ha bisogno di imparare a usare la corteccia motoria come telecomando, perché il cervello la utilizza già come tale.
Alza la mano. Ora mettilo giù. Vedere? La tua mano è come un piccolo drone giocattolo e il tuo cervello usa semplicemente la corteccia motoria come telecomando per togliere il drone e tornare indietro.
Lo scopo di un NCI basato sulla corteccia motoria è di connettersi ad esso e quindi, quando il telecomando attiva un comando, ascoltare quel comando e inviarlo a un dispositivo in grado di rispondervi. Ad esempio, a portata di mano. Un fascio di nervi è l'intermediario tra la tua corteccia e la tua mano. L'NCI è un intermediario tra la corteccia motoria e il computer. È semplice.
Uno di questi tipi di interfacce consente a una persona - di solito una persona paralizzata dal collo o con un arto amputato - di spostare il cursore sullo schermo con la mente.
Tutto inizia con una matrice multielettrodo a 100 pin che viene impiantata nella corteccia motoria umana. La corteccia motoria in una persona paralizzata funziona alla grande: solo il midollo spinale, che fungeva da intermediario tra la corteccia e il corpo, ha smesso di funzionare. Pertanto, con l'array di elettrodi impiantato, i ricercatori hanno permesso alla persona di muovere il braccio in direzioni diverse. Anche se non può farlo, la corteccia motoria funziona normalmente, come se potesse.
Quando qualcuno muove il braccio, la sua corteccia motoria esplode con l'attività, ma ogni neurone di solito è interessato solo a un tipo di movimento. Pertanto, un neurone può attivarsi ogni volta che una persona muove la mano verso destra, ma si annoierà quando si sposta in altre direzioni. Quindi solo uno di questo neurone potrebbe determinare quando una persona vuole muovere la mano a destra e quando no. Ma con un array di 100 elettrodi, ognuno ascolterà un neurone separato. Pertanto, durante i test, quando a una persona viene chiesto di muovere la mano verso destra, ad esempio, 38 neuroni su 100 registrano l'attività dei neuroni. Quando una persona vuole spostare la sua mano a sinistra, altre 41 vengono attivate. Nel processo di pratica dei movimenti in diverse direzioni ea diverse velocità,il computer riceve i dati dagli elettrodi e li sintetizza in una comprensione generale del modello di attivazione neuronale, corrispondente alle intenzioni di muoversi lungo gli assi XY.
Quindi, quando visualizzano questi dati sullo schermo di un computer, una persona può, con il potere del pensiero, "provare" a spostare il cursore, controllarlo effettivamente. E funziona. BrainGate ha permesso al ragazzo di giocare a un videogioco con il solo potere del pensiero, utilizzando gli NCI accoppiati alla corteccia motoria.
E se 100 neuroni possono dirti dove vogliono spostare il cursore, perché non possono dirti quando vogliono prendere il loro caffè e bere un sorso? Ecco cosa ha fatto questa donna paralizzata:
Un'altra donna paralizzata è riuscita a volare in un simulatore di caccia F-35 e una scimmia ha recentemente viaggiato su una sedia a rotelle usando il suo cervello.
E perché limitarsi alle sole mani? Il pioniere brasiliano NKI Miguel Nicolelis e il suo team hanno costruito un intero esoscheletro che ha permesso a una persona paralizzata di prendere il calcio d'inizio ai Mondiali.
Questi sviluppi contengono i semi di altre future tecnologie rivoluzionarie, come le interfacce cervello-cervello.
Nicolelis ha condotto un esperimento in cui la corteccia motoria di un ratto in Brasile, che premeva una delle due leve in una gabbia - una delle quali il topo sapeva che avrebbe goduto - era collegata tramite Internet alla corteccia motoria di un altro ratto negli Stati Uniti. Un topo negli Stati Uniti era in una gabbia simile, tranne per il fatto che, a differenza di un topo in Brasile, non aveva informazioni su quale delle sue due leve le sarebbe piaciuta, oltre ai segnali che riceveva dal topo brasiliano. Nel corso dell'esperimento, se il topo americano selezionava correttamente la leva, la stessa tirata dal topo in Brasile, entrambi i ratti ricevevano una ricompensa. Se hanno tirato quello sbagliato, non l'hanno capito. È interessante notare che, nel tempo, i ratti sono migliorati sempre di più, hanno lavorato insieme, come un unico sistema nervoso, anche se non avevano idea dell'esistenza l'uno dell'altro. Il successo del topo americano senza informazioni è stato del 50%. Con i segnali provenienti dal cervello del ratto brasiliano, la percentuale di successo è salita al 64%. Ecco un video.
In parte, ha funzionato anche negli esseri umani. Due persone in edifici diversi hanno lavorato insieme mentre giocavano a un videogioco. Uno ha visto il gioco, l'altro aveva in mano un controller. Utilizzando semplici auricolari EEG, il giocatore che ha visto il gioco poteva, senza muovere le braccia, pensare di muovere la mano per "sparare" al controller - e poiché i loro cervelli stavano comunicando tra loro, il giocatore con il controller ha sentito il segnale nel dito e ha premuto il pulsante.
Primo tipo NCI n. 2: orecchie e occhi artificiali
Ci sono diversi motivi per cui dare la vista ai ciechi e il suono ai non udenti sono tra le categorie più accessibili di interfacce per neurocomputer.
In primo luogo, come la corteccia motoria, la corteccia sensoriale sono parti del cervello che comprendiamo abbastanza bene, in parte perché tendono a mappare bene.
In secondo luogo, tra molti dei primi approcci, non avevamo bisogno di occuparci del cervello: potevamo interagire con i luoghi in cui le orecchie e gli occhi si collegavano al cervello, perché è qui che i disturbi erano più comuni.
E mentre l'attività della corteccia motoria del cervello riguardava principalmente la lettura dei neuroni per estrarre informazioni dal cervello, i sensi artificiali funzionano in modo diverso, stimolando i neuroni a inviare informazioni verso l'interno.
Negli ultimi decenni abbiamo assistito allo sviluppo incredibile degli impianti cocleari.
Un impianto cocleare è un piccolo computer che ha un microfono a un'estremità (che si trova sull'orecchio) e un filo all'altra che si collega a una serie di elettrodi che rivestono la coclea.
Il suono entra nel microfono (il piccolo gancio nella parte superiore dell'orecchio) e entra nella cosa marrone, che elabora il suono per filtrare le frequenze meno utili. La cosa marrone quindi trasmette l'informazione attraverso la pelle, per induzione elettrica, a un altro componente del computer, che converte le informazioni in impulsi elettrici e le invia alla coclea. Gli elettrodi filtrano gli impulsi in frequenza come una coclea e stimolano il nervo uditivo come i peli di una coclea. Ecco come appare dall'esterno:
In altre parole, l'orecchio artificiale svolge la stessa funzione di convertire il suono in impulsi e trasmetterlo al nervo uditivo dell'orecchio normale.
Ma questo non è l'ideale. Perché? Perché per inviare il suono al cervello con la stessa qualità dell'orecchio normale, sono necessari 3500 elettrodi. La maggior parte degli impianti cocleari ne contiene solo 16. Ruvidi.
Ma siamo nell'era del pilota ACE, ovviamente maleducato.
Tuttavia, l'impianto cocleare di oggi consente alle persone di ascoltare la parola e parlare, il che è già positivo.
Molti genitori di bambini sordi ottengono impianti cocleari quando hanno un anno.
Nel mondo della cecità, una rivoluzione simile è in atto sotto forma di un impianto retinico.
La cecità è spesso il risultato di una malattia retinica. In questo caso, l'impianto può svolgere una funzione simile per la vista come un impianto cocleare per l'udito (sebbene non in modo così diretto). Fa la stessa cosa dell'occhio normale, trasmettendo informazioni ai nervi sotto forma di impulsi elettrici, proprio come fanno gli occhi.
Un'interfaccia più complessa di un impianto cocleare, il primo impianto retinico è stato approvato dalla FDA nel 2011: l'impianto Argus II realizzato da Second Sight. L'impianto retinico si presenta così:
E funziona così:
L'impianto retinico ha 60 sensori. Ci sono circa un milione di neuroni nella retina. Ruvido. Ma vedere bordi sfocati, forme, giochi di luce e oscurità è molto meglio che non vedere nulla. Ciò che è particolarmente interessante è che non sono necessari un milione di sensori per ottenere una buona visione: la modellazione ha suggerito che 600-1000 elettrodi sarebbero sufficienti per il riconoscimento del viso e la lettura.
Primo tipo NCI n. 3: stimolazione cerebrale profonda
Dalla fine degli anni '80, la stimolazione cerebrale profonda è diventata un altro strumento grezzo che sta ancora cambiando la vita per molte persone.
È anche una categoria di NCI che non sono legate al mondo esterno: questo è l'uso di interfacce di neurocomputer per guarire o migliorare se stessi cambiando qualcosa all'interno.
Quello che succede qui è uno o due fili di elettrodi, di solito con quattro siti di elettrodi separati, che entrano nel cervello e spesso finiscono da qualche parte nel sistema limbico. Un piccolo pacemaker viene quindi impiantato nella parte superiore del torace e collegato agli elettrodi. Come questo:
Quindi gli elettrodi possono fornire una piccola carica secondo necessità, utile per molte cose importanti. Per esempio:
- riduzione del tremore nelle persone con malattia di Parkinson
- ridurre la gravità degli attacchi
- riduzione del disturbo ossessivo-compulsivo
Attraverso esperimenti (cioè finora senza l'approvazione della FDA), gli scienziati sono stati in grado di alleviare alcuni tipi di dolore cronico, come l'emicrania o il dolore fantasma agli arti, curare l'ansia o la depressione nel PTSD o, in combinazione con la stimolazione muscolare, ripristinare alcuni circuiti cerebrali disturbati che si sono interrotti dopo ictus o malattia neurologica.
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Questo è lo stato dell'area ancora sottosviluppata del NCI. E in questo momento entra Elon Musk. Per lui e per Neuralink, la moderna industria NCI è il punto A. Mentre abbiamo studiato il passato in questi articoli per arrivare al momento presente. Ora è il momento di guardare al futuro, per scoprire qual è il punto B e come possiamo arrivarci.
ILYA KHEL
Parte prima: il colosso umano
Parte seconda: il cervello
Parte terza: volare sopra il nido dei neuroni
Parte quarta: interfacce neurocomputer
Parte quinta: il problema di Neuaralink
Parte sei: Age of Wizards 1
Parte sei: Age of Wizards 2
Parte sette: la grande fusione
