Нейротехнологии

НЕЙРОТЕХНОЛОГИИ:

ЧТО ЭТО? ЗАЧЕМ ЭТО?

« Сегодня нейронауки и нейротехнологии становятся локомотивом, направлением номер один»

«Скорее это возрождение всего, а не начало нового пути»

«Нейротехнологии должны выйти из лаборатории в жизнь»

ТАИНСТВЕННЫЙ ОРГАН НАШЕГО ТЕЛА

• Мозг занимает около двух процентов от массы тела, хотя при этом потребляет почти двадцать процентов кислорода, получаемого лёгкими.
• Для обеспечения его воздухом одновременно работают три большие артерии.
• мозг вполне можно назвать сформировавшимся уже к семи годам. В связи с его становлением в этом возрасте требуется больше энергии и питательных веществ, чем в зрелом.
• Существуют различия объема мозга у обоих полов (мужчин и женщин), но на способности и развитие интеллекта это никак не влияет.
• Сам мозг не испытывает боли, её чувствует только поверхностность.
• Головной мозг состоит из 100 млрд. нейронов и не нашли ещё способа узнать, какое же их количество активно.
• С аналитическим складом ума рождаются не многие, а вот аналитические способности имеет каждый человек.
• Мозг - это взаимодействие клеток и синапсов. когда эти связи рушатся, то соответственно деятельность мозга тоже дает сбой. даже если клетки ещё способны работать. при разрыве данных связей, меняется все, мировосприятие, понимание происходящего, рефлексы и реакции.

ВРАЩАЮЩАЯСЯ МАСКА

ЧТО ВЫ ЗНАЕТЕ О НЕЙРОТЕХНОЛОГИЯХ?

ФИНАНСИРОВАНИЕ/НЕЙРОНАУКА

• Декабрь 2012 - Science опубликовал список из 10 самых важных научных прорывов 2012 года: наряду с бозоном Хиггса, некодирующей частью генома человека, посадки автомата на Марс и др - Технология «интерфейс мозг-компьютер», «нейроинтерфейсы»
• Март 2013 Еврокомиссия выдала грант «Технологии будущего» на проект «Human Brain Project» - 1,3 млрд Евро.
• Апрель 2013 Обама объявил о запуске нового исследования строения головного мозга под названием BRAIN Initiative - 3 млрд $US.
• 2014 - 2015 Китай в процессе формирования программы «Понимание Мозга» с возможным финансированием 11 млрд US$ на 10 лет
• 2013 - 2015 Научные фонды России^ФПИ, Сколково, ФЦП, РФФИ, РНФ, Минпромторг, Минобр, Минздрав.

НЕЙРОТЕХНОЛОГИИ

• Группа I. Интеллектуальные средства управления

• Группа II. Программные средства, реализующие алгоритмы нейровычислений

• Группа III. Продукты социальной направленности

• Группа IV. Средства управления общественным мнением

НЕЙРОНЕТ

Интерфейсы между естественным и искусственным разумом

Искусственные агенты – поддерживают и инициируют коммуникацию

Интерфейсы мозг-компьютер – прямая коммуникация

ИНТЕРНЕТ ЛЮДЕЙ

ИНТЕРНЕТ ИСКУССТВЕННЫХ АГЕНТОВ

Интерфейсы между естественным и искусственным разумом

ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Искусственные объекты

МКИ

Интерфейс мозг-компьютер – это технология, позволяющая человеку научиться управлять внешними исполнительными устройствами без мышечных усилий, напрямую от мозга, только на основе регистрации и расшифровки электрической активности мозга.

J.Wolpaw, 2002

• альфа (α) - волны, с частотами в диапазоне от 8 Гц до 13 Гц, могут быть измерены с затылочной области мозга бодрствующего человека при закрытых глазах. Активность альфа-волн в нормальном состоянии исчезает при концентрации внимания (счет в уме, стресс, открытие глаз);
• бета (β) - волны, находятся в диапазоне от 13 Гц до 30 Гц, обнаруживаются на фронтальной и теменной доле, бета-активность обычно считается нормальным ритмом и доминантным для возбужденных, обеспокоенных пациентов или просто для открывших глаза;
• дельта (δ) - волны, с частотами от 0,5 Гц до 4 Гц, обнаруживаются у младенцев и спящих взрослых, а также могут являться индикатором повреждений мозга;
• тета (θ) - волны, с частотами в диапазоне от 4 Гц до 8 Гц, обнаруживаются у детей и спящих взрослых, тета активность наблюдается при дремоте и на определенных стадиях сна, является аномальной для бодрствующих взрослых, но совершенно нормальна для детей до 13 лет;
• гамма (γ) - волны, с частотами выше 30 Гц, относятся к состоянию активного процесса обработки информации корой головного мозга.

Неинвазивный МКИ

Неинвазивный МКИ

инвазивный МКИ

Два способа провокации и выделения в ЭЭГ признаков намерения пользователя

Гибридный МКИ

робот SUEFUL-7

Если робот делал неверное предположение о намерении человека и выполнял ошибочные вспомогательные действия, пользователь сигнализировал об этом, оказывая сопротивление через физическое усилие. Генерируемая в этот момент мышечная активность считывалась посредством ЭМГ электродов и использовалась в качестве корректирующего инструмента: если пользователь не оказывал сопротивления – робот продолжал осуществлять поддержку, в противном случае – производилась переоценка намерения оператора о типе совершаемого движения и вспомогательный алгоритм изменялся.

Варианты практических реализаций ИМК в медицине и индустрии: нейрокоммуникаторы

Фундаментальные научные аспекты технологий ИМК

Прагматические аспекты технологий ИМК: ИМК в медицине

Прагматические аспекты технологий ИМК: ИМК - нейроэргономика

ГРУППА I. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ

ГРУППА II. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА, РЕАЛИЗУЮЩИЕ АЛГОРИТМЫ НЕЙРОВЫЧИСЛЕНИЙ

• нейросетевые пакеты, предназначенные для распознавания речи и образов

• программные продукты, реализующие нейросетевые подходы к решению задач прогнозирования

ГРУППА III. ПРОДУКТЫ СОЦИАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

• «Профилактика» старения;
• лечение заболеваний нервной системы;
• предотвращение тяжелых и необратимых изменений в головном и спинном мозге при ряде патологических состояний;
• улучшение результатов лечения и профилактики ряда острых и хронических повреждений головного и спинного мозга в группах «высокого риска».

ГРУППА IV. СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ ОБЩЕСТВЕННЫМ МНЕНИЕМ

• изучение и анализ покупательских стимулов;

• изучение памяти, речи, эмоций, возникновения ассоциаций, влияния подсознания, процесса принятия решения человека в приложении к его коммерческому поведению;

• анализ возможности организации коммерческого поведения человека.

НЕЙРОМАРКЕТИНГ

БАЛАЛАЙКА

Усилитель

Вычислитель

• 16 каналов для снятия электрофизиологических сигналов;
• Передача данных по Wi-Fi/Bluetooth/UART с возможностью записи на SD карту;
• Возможность подключения дополнительных датчиков для

• Измерения пульсовой волны (фотоплетизмограмма); Двигательной активности (акселерометры); Измерения температуры.
• Измерения пульсовой волны (фотоплетизмограмма);
• Двигательной активности (акселерометры);
• Измерения температуры.

БАЛАЛАЙКА

Нейроустройство в сборе. Головное устройство плюc Intel Edison.

Печатная плата головного устройства.

УПРАВЛЕНИЕ ЭКЗОПРОТЕЗНОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ - ИСПЫТАНИЯ

БАЛАЛАЙКА

Области применения результатов выполнения работ:

• Реабилитационная медицина.
• Производство полностью автоматизированных отечественных инвалидных колясок.
• Нейроразвлечения/нейромаркетинг/ нейрообразование.

14.578.21.0053

Благодарю за внимание!