カプランが取り組んでいるのは、精神生理学の新しいパラダイムの開発と言えます。 最近まで、ニューロンまたは脳は電気に作用するため、科学者は脳を電気的活動の観点から研究していました。 神経細胞は互いに通信し、電流パルスまたはいわゆるスパイクを使用して相互に情報を送信します。 そのため、電気信号を取り出し、そこから外部デバイスを制御するコマンドを作成するというアイデアが生まれました。 これは、以前は病気の診断に使用されていた脳波計のおかげで可能になりました。 この方法は、細胞の電気的生命からの電磁場が頭蓋骨を通り抜けて頭の表面を通り、皮膚表面に押し付けられる電極に到達するという事実から成り立っています。
しかし、この電気信号を外部技術を制御する機器に変換することは、決しておもちゃではありません。 私たちが自分で保存して合成する外部世界についての情報は、筋肉の助けを借りて外に現れます、これが私たちの唯一の方法ですが、すべてが思考を通して伝達されますか？
アレクサンダー・カプラン：「これは、多くの入り口で作られた内なる世界を表現できる有機的なチャンネルです。 脳から情報を配信するための直接的なチャネルがあれば、少なくとも何かを比較することができました。 または、哲学的な神経生理学的問題を開発する。 電気信号をエンジンとして使用すると、このようなチャネルが表示される可能性があると今では言います。 しかし、これはより一般的な側面であり、実用的な側面もあります。 脳から直接制御信号を受信する場合、このようにして、人は筋肉を使わずに直接何かを言うことができます。 まさにこの状況は多くの病気で起こります。 特に、ストローク付き。 脳卒中後、人々は動けなくなり、運動系が破壊される可能性があります。 この場合、人は意識することができます。 運動性に関連する脳の領域が破壊されます。
新しいアプローチには2つの側面があります。 電気信号を取り出してコマンドシステムを作成する場合、ニューラルインターフェイスを作成します。 一方では、脳、他方では、脳の電気信号を情報、モーター、または管理の感覚で表示できるソフトウェア技術デバイス。 つまり、脳への新しいアクセスを獲得します。 そして、脳は世界への新たな出口を手にします。 このチャネルの開発は、神経生理学および精神生理学の最も現代的なセクションの1つに関するトピックです。 心理学とさえ言えます。 私たちが話しているトピックは現在、広義の用語で定義されています。 インターフェースはコンピューターの頭脳、ニューラルインターフェースです。」
電気脳信号をコミュニケーションのチャネルとして使用するというアイデアはずっと前に生まれましたが、研究者はそのようなイニシアチブの可能性をすぐには理解しませんでした。 唯一の問題は、このチャネルが遅いことです。 何かを管理するには、思考の出現直後にアクションを実行する必要があります。 当時、このような高速チャンネルを作成することはできませんでした。 このような技術に対する要求は長い間形成されてきました。そのほとんどは、患者が脳を持っているが、彼の運動能力が損なわれている臨床分野で必要でした。 もう1つの問題は、人が巨大な構造物に依存しないように、そのようなデバイスはポータブルでなければならないということです。 そのため、脳の電気的活動を記録するマイクロチップ、処理と復号化、そして最終的には無線通信を行うマイクロプロセッサへの技術的要求がここに現れました。 つまり、電極を登録するワイヤレス接続へ。
A. K .:「この分野の重要な新しい問題は、人が自分の電気的活動を任意に変更できるかどうかを理解することでした。 それは、脳の内部メカニズムの作用により、自然界で変化します。 しかし、私自身または誰かが私の電気活動を変更できる場合、これは実際に通信チャネルがすでに出現していることを意味します。 そして今、病気の兆候ではなく、意志的行動の兆候を解読する必要があります。「脳の電気的活動を特定の方向に変えたい」。 人は、この脳波図でいくつかの動きをする方法を学ぶ必要があります。 数文字または複数のチームになります。 そして、我々は同意します。 たとえば、「A」を変更すると、テレビの電源が入ります。 「B」を変更-冷蔵庫の電源を入れます。 または、文字を入力できます。 しかし、もっと手紙があります。 アルファベットまたはコントロールパネルに多くの文字が存在する場合があります。 これを達成して、自分の電気的活動の変化の多くのグラデーションを得ることができますか？ これは科学者が今日忙しい問題です。
私は誰も電気の活動をそれほど簡単に変えることに成功していないと言わなければなりません。 電気活動の変化に適切に反応するように、何かを想像する必要があります。 たとえば、オレンジを表します。 残念ながら、オレンジについての私の考えに関連する電気的活動の良い明確な変化を特定することはできません。 どうする 身体のイメージだけが良い反応を与えることが判明しました。 たとえば、右手または左手を握りたい。 右手を握りしめていると思います。 実際、これは物理的な現象としては発生しません。 しかし、私の考えでは、すでに右手の圧迫があります。 解読できます。
私が本当にやりたいことを脳波図でknow意的に知らせることができることがわかりました。 ですから、私は事前に私が右手を絞ることに同意します-これはある種の特定のチームを意味します。 しかし、これらはほんの数チームです。
私たちは現在、脳波図を開いた後、病気の診断兆候を解読した後の重要な成果について話している。 今、脳波図自体に意欲的な努力の兆候があります。 4〜6個ありますが、どのように文字を入力できますか？ 科学者は他の方法で行っています。 これがこの原則の発展です-強い意志の兆候を得る方法は？
科学者は、より多くの画像や彼が想像できるより多くの画像を人に要求しませんでした。 人が提示した画像が脳の電気的活動に反応するように、彼らは別の方法で行った。 彼らはこれらの画像を外部から提示しました。 マトリックスがあり、各セルにいくつかの記号、文字が描画されるとします。 各セルは異なる時間に点滅し始めます。 脳の電気的活動の連続記録では、各シンボルのウインクに対する反応をキャッチできます。
研究者の発見は、私が自分でシンボルを考えた場合、このシンボルに対する反応はわずかに異なるということです。 比較的話す。 強化されます。 そして、これには不自然なことは何もありません。 このシンボルが欲しい。 そのため、他の反応が必要です。 そして、他のすべてのキャラクターに対する反応はほぼ同じです。
私たちのタスクは、異常な反応を非常に迅速にキャッチすることです。 捕まえれば、私たちが話しているシンボルの種類を理解できます。 手紙の場合、この手紙を印刷します。 だから、文字ごとに、人はあるキャラクターから別のキャラクターに注意を移します。 そして今、別のシンボルは大きな反応を少し異なったものにします。 したがって、私たちは人の意志的な努力に対する脳の意図的な反応を得る。 したがって、脳の電気的活動を登録するだけで、何らかの方法で意欲的な意図、これに対する人の意欲的な衝動、または舞台裏で外部の行動を取得できることがわかります。 これは、実際、インターフェイス-脳-コンピューター技術です。」
人間の考えを読むことは可能ですか？
解読と追加のデバイスの助けを借りて、人の意図を理解することができますが、そのためには、脳の電気的活動の各変化が何を意味するかについて事前に彼に同意する必要があります。 このような方法で人の考えを読むことはできませんが、これらの変化またはそれらの変化が何を意味するのか事前に同意しなかったためです。
AK：「二重の変換があります。 最初に、これまたはその想像力が意味することについて人に同意します（右手または左手を絞る、または外部から与えられた1つまたは別の画像に注意を払う-文字、記号、絵）。 つまり、まず、外部で実行されるアクションについて合意します。 絵が博物館である場合、世界のさまざまな博物館を画面上に開いてみましょう。 ただし、特定の博物館に注意を払う必要がある場合は、次の図が開きます。
ここで重要なのは、以前に同意した人の意図的な意図を正しく推測する必要があるということです。 これが復号化の質問です。 もちろん、コードの復号化として完全に信頼できるわけではありません。 常に何らかのエラーがあります。 科学者はこのエラーを減らすために戦っています。
私たちの研究室について話す場合、そして意図的な努力によって手紙を印刷する場合、エラーの3〜5パーセントを与えます。 つまり、たとえば、人が装置に座っただけです。 彼は電極を与えられました。 彼らは彼の前にコンピューターを置きました。 5％以下のエラーで印刷されます。 それが実践されれば、私たちの何人かの人々は、100％完璧に長い間印刷します。 これは達成できます。 問題は不正確ではありません。 問題は速度です。 人の意図はどのくらい早く解読できますか？ この遅延は、外界との相互作用の速度を決定します。
文字を入力した場合、これは1分あたり15文字です。 これは、研究室で達成する最高速度です。 これは、キーボードで入力できなかった人が2本の指で文字を入力した場合よりもはるかに少なくなります。 それは1分あたり90文字です。 そして、ここにそのような低速があります。」
実際、このような実験で、アレキサンダーと彼の助手は私の同僚のオリヤと一緒に行った-彼らは彼女の頭に特別な帽子をかぶせた-一種のホラーヘルメットで、8つの電子を接続した。 丸く回転するちらつきの三角形が画面に表示されました。 Olyaが短いトレーニングコースを通過し、マシンがプロセスを脳と同期させた後、色とそれを指定する番号を選択すると、彼女は彼のことを考えて、画面に現れました。
何と誰
インターフェース-脳-コンピューター、すべてのテクノロジーにおいて、心理生理学は重要な科学です。 この科学には神経系の活動を分析する方法があり、神経生理学は神経系のメカニズムに責任があります。 彼女は、脳の仕組み、神経細胞の配置、電気信号の生成方法について説明します。
科学者が外部刺激または内部イメージの表現に対する人の反応をキャッチしようとするとき、これはすでに心理学の特権です。 脳自体は神経生理学であり、脳の内容はすでに心理学、イメージ、外の世界についての私たちの考え、私たちの意欲的な努力です。 しかし、神経心理学的基質の反応、つまり脳の電気振動でこれらの精神的な現象を捉えなければならないため、これを越える必要があります。 つまり、生理学と心理学の交差点で、神経生理学が生まれます。
生理学者と心理学者はそれぞれこの分野で働いており、約3つの分野の専門家が彼らに隣接しています。
1.バイオエンジニアリング。 これらは、たとえば生体電位を記録するなど、デバイスを設計できる人々です。 もちろん、これは通常の電子技術者であると言えます。 しかし、それでも、生物学的ポテンシャル、特に脳のポテンシャルを登録することには非常に小さな特異性があります。 信号をキャッチするときは、解読する必要があり、これは大きな困難です。
2.数学。 信号のデコードはすでに数学者の特権です。 数学者自身は解読できませんが、ヒントを与える必要があります。 これは神経生理学者によって行われます。
3.プログラミング。 エンジニアリングの部分がある場合：良いシグナル、解読方法の理解、これをプログラムする必要があります。 つまり、ある種のコンピューティングツールでこれらすべての計算をスクロールする、信頼できる優れたソフトウェアを作成する必要があります。 したがって、単純なプログラマではなくプログラマが必要です。 彼らは行動の速さなどを理解する必要があります。 「とにかくプログラミングする必要はありませんが、すぐに実行できるような構成（ライブラリなど）を選択する必要があります。 次に、それらをマイクロコントローラーで行う必要があります。 そして、通常の大型コンピューターではありません。 学際的なチームでなければなりません。 このようなチームと協力しています。」
未来
ニューラルインターフェイステクノロジーの将来には、重複する可能性のある2つのブランチがあります。 最初の方向は医療です。 物理的に働くことができず、通常のコミュニケーションを維持できない、つまり社会から完全に脱落した人々には、新しい技術が必要です。 この分野では、これらのデバイスの設置とメンテナンス、患者の特定の各カテゴリへの適応に焦点を当てる専門家を見つけることが重要です。
2番目の方向は、ニューロサイバネティックスです。
AK：「私は今、脳がコンピューター技術とかなり緊密に通信するときに、実際のデバイスの神経サイバネティックスを取得しています。 フィードバックが表示されるため、これは本当の神経サイバネティックスです。 たとえば、マニピュレータを制御したいとします。 6つのモーターを備えたモックアップマニピュレーターがあります。 私たちは、思考の力または自発的な努力によって、これらの6つのモーターを何らかの方法で処分し、彼が矢印を伸ばし、爪で何かを取り、別の場所に移動するようにしなければなりません。
ここでは、モーターをオンにするシーケンスの式の形式で、ある種の内部固有のインテリジェンスを含める必要があります。 そして、私は精神的なコマンドを「フォワード」に与える必要があります。 そして、モーターが順番にオンになります。 このマニピュレーターと対話する必要があります。 彼は私が彼に何を望んでいるかを理解し、この行動を彼のモーターの中で整理しなければなりません。 これは、脳と外部デバイス間の実際の相互作用です。 これらのデバイスはサイバネティックでなければなりません。 つまり、単にテレビの電源を入れないでください。 サイバネティックスはありません。 そして、これが私たちの未来です。これは、脳と連動して真に制御可能なデバイスを手に入れるときです。 そして、これは「ロボコップ」などのSF映画で実践されているアイデアではありません。人が単に技術的なツールに没頭していて、別々に生きることができない場合です。 いいえ、これらは携帯電話などのデバイスです。 ポケットから引き出して捨てることができます。 私は彼なしで生きることができます。 ただし、いくつかの制限が課せられます。 しかし、それらは利点になることさえあります。 それがここにあります。」
倫理問題
ニューロインターフェースに関する最後の分野は、哲学的ヒューマニズムの問題です。 実際、これは脳の生命の問題です。 私たちはますます、脳がそれ自体の自由意志で死なない状況に直面していますが、それはその生命を保証する身体の器官が失敗するためです。
A.K。：「もちろん、問題は人の人生の継続から生じる。 私たちの人格に含まれる主なものは、身体による脳の維持だからです。 体が貢献します。 しかし、私たちの記憶である記憶は脳です。 人格を保持する問題は、外部デバイスとの脳のコミュニケーションスキルを維持する問題です。
結局のところ、健康な身体の中にいるマニピュレーターを制御すると、脳もそれを制御します。 体が不健康な場合（体の完全な麻痺など）、人はマニピュレーターを制御できます。 現在、それはすべて米国で機能しています。いくつかの研究所では、話すことすらできない完全に動けない人によって制御されるマニピュレーターが作られています。 この場合、マニピュレーターはクッキーを取り、あなたを治療することができます。 そして、これは人間の意志です。 彼は何も言うことができず、彼の中では何も動きませんが、彼はあなたを扱いました。 また、文字を入力することもできます。 したがって、そのような状況で何をすべきか？ この身体にある臓器は健康であるため、身体は彼と一緒です。 運動系だけでなく健康です。 そして、人が交換できない心臓や肝臓を持っている場合はどうなりますか？ 次に、体の完全な補綴物を作成することができますか？ つまり、脳に生命を与える補綴物ですが、もはや生物学的ではありませんか？ 生物は脳です。 彼は外界とどのように相互作用しますか？ ニューロインターフェース。 しかし、これは倫理的な哲学的および人道主義的な理解を必要とする問題です。」
上記のすべて、およびここでのビデオ形式の実験。