Primera parte: El coloso humano
Segunda parte: el cerebro
Tercera parte: Volando sobre el nido de neuronas
Cuarta parte: interfaces de neurocomputadora
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Quinta parte: el problema del neuaralink
Sexta parte: Age of Wizards 1
Sexta parte: Age of Wizards 2
Parte Siete: La Gran Fusión
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En 1969, un científico llamado Eberhard Fetz conectó una neurona del cerebro de un mono a un dial frente a su cara. Las flechas tuvieron que moverse cuando la neurona se disparó. Cuando el mono pensó que la neurona se activó y las flechas se movieron, recibió un dulce con sabor a plátano. Con el tiempo, el mono comenzó a mejorar en este juego, porque quería más dulces deliciosos. El mono aprendió a activar una neurona separada y se convirtió en el primer personaje en recibir una interfaz de neurocomputadora.
Durante las siguientes décadas, el progreso fue bastante lento, pero a mediados de los 90, la situación comenzó a cambiar y desde entonces todo se ha acelerado.
Dado que nuestra comprensión del cerebro y del equipo de electrodos es bastante primitiva, nuestros esfuerzos tienden a dirigirse a crear interfaces simples que se utilizarán en las áreas del cerebro que mejor entendemos, como la corteza motora y la corteza visual.
Y dado que la experimentación humana solo es posible para las personas que intentan utilizar el NCI para aliviar su sufrimiento, y debido a que la demanda del mercado se centra en esto, nuestros esfuerzos se han dedicado casi por completo a restaurar las funciones perdidas para las personas con discapacidades.
Las industrias de NCI más grandes del futuro, que proporcionarán a las personas superpoderes mágicos y transformarán el mundo, se encuentran ahora en estado embrionario, y debemos guiarnos por ellas, así como por nuestras propias conjeturas, pensando en cómo podría ser el mundo en 2040, 2060 o 2100.
Repasemos ellos.
Esta es una computadora creada por Alan Turing en 1950. Se llama Pilot ACE. Una obra maestra de su tiempo.
Ahora mira esto:
Mientras lee los ejemplos a continuación, quiero que mantenga esta analogía frente a sus ojos:
Pilot ACE es el mismo para iPhone 7
que
cada ejemplo a continuación es para _
- e intente imaginar qué tablero debería estar en su lugar. Volveremos a ello más tarde.
En cualquier caso, de todo lo que he leído y discutido con personas en el campo, actualmente hay tres categorías principales de interfaces de computadora neuronales en desarrollo:
Primer tipo NCI n. ° 1: uso de la corteza motora como control remoto
En caso de que lo hayas olvidado, la corteza motora es este tipo:
Muchas áreas del cerebro son incomprensibles para nosotros, pero la corteza motora es menos incomprensible para nosotros que otras. Y lo que es más importante, está bien cartografiado, sus partes individuales controlan partes individuales del cuerpo.
Es importante destacar que esta es una de las grandes regiones del cerebro responsable de nuestro trabajo. Cuando una persona hace algo, es casi seguro que la corteza motora mueve los hilos (al menos el lado físico de la acción). Por tanto, el cerebro humano no necesita aprender a utilizar la corteza motora como control remoto, porque el cerebro ya la utiliza como tal.
Levanta tu mano. Ahora déjelo. ¿Ver? Tu mano es como un pequeño dron de juguete, y tu cerebro simplemente usa la corteza motora como control remoto para quitar y volver al dron.
El propósito de un NCI basado en la corteza motora es conectarse a él y luego, cuando el control remoto activa un comando, escuchar ese comando y enviarlo a algún dispositivo que pueda responder. Por ejemplo, a mano. Un manojo de nervios es el intermediario entre su corteza y su mano. NCI es un intermediario entre su corteza motora y su computadora. Es simple.
Uno de estos tipos de interfaces permite que una persona, generalmente una persona paralizada del cuello o con una extremidad amputada, mueva el cursor en la pantalla con la mente.
Todo comienza con una matriz de electrodos múltiples de 100 pines que se implanta en la corteza motora humana. La corteza motora en una persona paralizada funciona muy bien, solo la médula espinal, que servía como intermediaria entre la corteza y el cuerpo, dejó de funcionar. Por lo tanto, con la matriz de electrodos implantada, los investigadores permitieron que la persona moviera el brazo en diferentes direcciones. Incluso si no puede hacerlo, la corteza motora funciona normalmente, como si pudiera.
Cuando alguien mueve su brazo, su corteza motora explota con actividad, pero cada neurona generalmente solo está interesada en un tipo de movimiento. Por lo tanto, una neurona puede dispararse siempre que una persona mueva su mano hacia la derecha, pero se aburrirá cuando se mueva en otras direcciones. Entonces, solo una de estas neuronas podría determinar cuándo una persona quiere mover su mano hacia la derecha y cuándo no. Pero con una matriz de electrodos de 100 electrodos, cada uno escuchará una neurona separada. Por lo tanto, durante las pruebas, cuando se le pide a una persona que mueva la mano hacia la derecha, por ejemplo, 38 de cada 100 neuronas registran la actividad de las neuronas. Cuando una persona quiere mover su mano hacia la izquierda, se activan otras 41. En el proceso de practicar movimientos en diferentes direcciones y a diferentes velocidades,la computadora recibe datos de los electrodos y los sintetiza en una comprensión general del patrón de activación neuronal, correspondiente a las intenciones de moverse a lo largo de los ejes XY.
Entonces, cuando muestran estos datos en la pantalla de una computadora, una persona puede, por el poder del pensamiento, "intentar" mover el cursor, controlarlo de hecho. Y funciona. BrainGate permitió al niño jugar un videojuego con solo el poder del pensamiento, utilizando NCI vinculados a la corteza motora.
Y si 100 neuronas pueden decirle dónde quieren mover el cursor, ¿por qué no pueden decirle cuándo quieren tomar su café y tomar un sorbo? Esto es lo que hizo esta mujer paralítica:
Otra mujer paralizada logró volar en un simulador de caza F-35, y recientemente un mono montó en una silla de ruedas con la ayuda de su cerebro.
¿Y por qué limitarse solo a las manos? El pionero brasileño de la NKI Miguel Nicolelis y su equipo construyeron un exoesqueleto completo que permitió a una persona paralizada dar el puntapié inicial en la Copa del Mundo.
Estos desarrollos contienen las semillas de otras tecnologías revolucionarias futuras, como las interfaces cerebro a cerebro.
Nicolelis realizó un experimento en el que la corteza motora de una rata en Brasil, que presionaba una de las dos palancas en una jaula, una de las cuales la rata sabía que disfrutaría, se conectaba a través de Internet a la corteza motora de otra rata en los Estados Unidos. Una rata en los Estados Unidos estaba en una jaula similar, excepto que, a diferencia de una rata en Brasil, no tenía información sobre cuál de sus dos palancas la complacería, aparte de las señales que recibió de la rata brasileña. En el transcurso del experimento, si la rata americana seleccionó correctamente la palanca, la misma que tiraba la rata en Brasil, ambas ratas recibieron una recompensa. Si sacaron el equivocado, no lo entendieron. Curiosamente, con el tiempo, las ratas mejoraron cada vez más, trabajaron juntas, como un sistema nervioso, aunque no tenían idea de la existencia de las otras. El éxito de la rata americana sin información fue del 50%. Con señales provenientes del cerebro de la rata brasileña, la tasa de éxito se elevó al 64%. Aquí tienes un video.
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En parte, también funcionó en humanos. Dos personas en diferentes edificios trabajaron juntas mientras jugaban un videojuego. Uno vio el juego, el otro sostenía un controlador. Usando auriculares EEG simples, el jugador que vio el juego podría, sin mover sus manos, pensar en mover su mano para "disparar" en el controlador, y mientras sus cerebros se comunicaban entre sí, el jugador con el controlador sintió la señal en su dedo y presionó el botón.
Primer tipo NCI n. ° 2: oídos y ojos artificiales
Hay varias razones por las que dar vista a ciegos y sonido a sordos se encuentran entre las categorías más accesibles de interfaces de neurocomputadoras.
Primero, al igual que la corteza motora, la corteza sensorial son partes del cerebro que entendemos bastante bien, en parte porque tienden a mapear bien.
En segundo lugar, entre muchos de los enfoques iniciales, no necesitábamos ocuparnos del cerebro; podíamos interactuar con los lugares donde los oídos y los ojos se conectan con el cerebro, porque aquí es donde los trastornos eran más comunes.
Y mientras que la actividad de la corteza motora del cerebro consistía principalmente en leer neuronas para extraer información del cerebro, los sentidos artificiales funcionan de manera diferente, estimulando las neuronas para que envíen información hacia adentro.
Durante las últimas décadas, hemos visto un desarrollo increíble de los implantes cocleares.
Un implante coclear es una pequeña computadora que tiene un micrófono en un extremo (que se coloca en la oreja) y un cable en el otro que se conecta a una serie de electrodos que recubren la cóclea.
El sonido entra en el micrófono (el pequeño gancho en la parte superior de la oreja) y entra en la cosa marrón, que procesa el sonido para filtrar las frecuencias menos útiles. La cosa marrón luego transmite la información a través de la piel, por inducción eléctrica, a otro componente de la computadora, que convierte la información en impulsos eléctricos y la envía a la cóclea. Los electrodos filtran los impulsos en frecuencia como una cóclea y estimulan el nervio auditivo como los pelos de una cóclea. Así es como se ve desde fuera:
En otras palabras, el oído artificial realiza la misma función de convertir el sonido en impulsos y transmitirlo al nervio auditivo que el oído normal.
Pero esto no es lo ideal. ¿Por qué? Porque para enviar sonido al cerebro con la misma calidad que el oído normal, necesita 3500 electrodos. La mayoría de los implantes cocleares contienen sólo 16. Rugoso.
Pero estamos en la era de Pilot ACE, por supuesto, de mala educación.
Sin embargo, el implante coclear actual permite a las personas escuchar y hablar, lo cual ya es bueno.
Muchos padres de niños sordos reciben implantes cocleares cuando tienen un año.
En el mundo de la ceguera, se está produciendo una revolución similar en forma de implante de retina.
La ceguera es a menudo el resultado de una enfermedad de la retina. En este caso, el implante puede realizar una función similar para la visión como un implante coclear para la audición (aunque no tan directamente). Hace lo mismo que el ojo normal, transmitiendo información a los nervios en forma de impulsos eléctricos, tal como lo hacen los ojos.
Una interfaz más compleja que un implante coclear, el primer implante de retina fue aprobado por la FDA en 2011: el implante Argus II fabricado por Second Sight. El implante de retina se ve así:
Y funciona así:
El implante de retina tiene 60 sensores. Hay alrededor de un millón de neuronas en la retina. Áspero. Pero ver bordes borrosos, formas, juegos de luces y oscuridad es mucho mejor que no ver nada en absoluto. Lo que es especialmente interesante es que no se necesitan un millón de sensores para lograr una buena visión: el modelo sugirió que 600-1000 electrodos serían suficientes para el reconocimiento facial y la lectura.
Primer tipo NCI # 3: estimulación cerebral profunda
Desde finales de la década de 1980, la estimulación cerebral profunda se ha convertido en otra herramienta burda que todavía cambia la vida de muchas personas.
También es una categoría de NCI que no están relacionados con el mundo exterior: este es el uso de interfaces de neurocomputadoras para curarse o mejorarse a sí mismo cambiando algo dentro.
Lo que sucede aquí es uno o dos cables de electrodos, generalmente con cuatro sitios de electrodos separados, que ingresan al cerebro y, a menudo, terminan en algún lugar del sistema límbico. Luego, se implanta un pequeño marcapasos en la parte superior del pecho y se conecta a los electrodos. Me gusta esto:
Luego, los electrodos pueden administrar una pequeña carga según sea necesario, lo cual es útil para muchas cosas importantes. Por ejemplo:
- reducción del temblor en personas con enfermedad de Parkinson
- reducir la gravedad de los ataques
- reducción del trastorno obsesivo compulsivo
A través de experimentos (es decir, hasta ahora sin la aprobación de la FDA), los científicos han podido aliviar ciertos tipos de dolor crónico, como las migrañas o el dolor fantasma en las extremidades, curar la ansiedad o la depresión en el TEPT o, en combinación con la estimulación muscular, restaurar ciertos circuitos cerebrales alterados que se han roto después accidente cerebrovascular o enfermedad neurológica.
* * *
Este es el estado del área aún subdesarrollada del NCI. Y en este momento entra Elon Musk. Para él y para Neuralink, la industria moderna de NCI es el punto A. Aunque hemos estado explorando el pasado a lo largo de estos artículos para llegar al momento presente. Ahora es el momento de mirar hacia el futuro, para descubrir qué es el punto B y cómo podemos llegar a él.
ILYA KHEL
Primera parte: El coloso humano
Segunda parte: el cerebro
Tercera parte: Volando sobre el nido de neuronas
Cuarta parte: interfaces de neurocomputadora
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Sexta parte: Age of Wizards 1
Sexta parte: Age of Wizards 2
Parte Siete: La Gran Fusión
