Neurocomunicaciones

La neurocomunicación  es una forma de comunicación , acompañada de la transferencia de datos sobre los parámetros fisiológicos de una persona , y posteriormente datos sobre la actividad de su cerebro [1] . Es una especie de biocomunicación , realizada mediante neurotecnologías .

Características principales

Las hermanas gemelas siamesas Krista y Tatyana Hogan , que nacieron en 2006, son un ejemplo de neurocomunicación desarrollada naturalmente . A los gemelos les han crecido cabezas juntas, y el cerebro de uno está conectado al cerebro del otro. Como resultado, pueden intercambiar pensamientos y sentimientos: una hermana sabe lo que la otra ve o siente [2] .

Visualización de procesos cerebrales

Descifrando pensamientos

Medios de comunicación

Aplicaciones

Las tecnologías de neurocomunicación pueden utilizarse para el fácil control de medios técnicos e interacción con inteligencia artificial , biomonitoreo y prótesis, comunicación operativa directa, experimentar la experiencia de otra persona, educación, solución conjunta de problemas complejos, resolución de conflictos, investigación de mercado, programación de emociones, etc. [ 3] El mercado de las neurocomunicaciones ha sido elegido como uno de los mercados clave en el marco de la Iniciativa Tecnológica Nacional de Rusia , en la que se denominan " NeuroNet ". Este término se refiere al mercado de herramientas de interacción humano-computadora basadas en desarrollos avanzados en neurotecnologías y que aumentan la productividad de los sistemas hombre-máquina, así como los procesos mentales y de pensamiento [4] . A continuación se muestra información sobre las mayores áreas de aplicación de las neurocomunicaciones.

Ejército e industria

Gracias a los esfuerzos de DARPA , se ha creado el sistema de videovigilancia CT2WS , que cumple la tarea de mejorar la inteligencia de los soldados . Al monitorear las respuestas inconscientes a los eventos en el campo de visión (señales del " detector de errores " del cerebro ), le permite notar el 91% de los objetos peligrosos, en comparación con el 47% de los peligros percibidos en soldados con binoculares ordinarios [5] .

Aún más en el ámbito militar es la necesidad de tecnologías que reduzcan el tiempo de reacción . El ejemplo más evidente es el control remoto de robots de combate utilizando interfaces cerebro-computadora, como se muestra en la película " Fire Fox " (1982) [6] . Los sistemas de telepatía sintética ( eng.  synthetic telepathy , technology-mediated telepathy , computer-mediated telepathy ) parecen más fantásticos hasta ahora , su primera muestra debería ser la tecnología de comunicación sin voz entre soldados en el campo de batalla ordenada por DARPA Silent Talk [7] [8 ] .

El control remoto de robots también es necesario en el ámbito civil. Por ejemplo, esto ayudará a la implementación de proyectos en zonas climáticas extremas ( desarrollo del Ártico , mantenimiento de plataformas de perforación en el extremo norte ) [9] .

Seguridad

Incluso hoy en día, la ciencia forense utiliza el método de huellas de pensamientos .. Con el desarrollo de las neurocomunicaciones, la capacidad de leer la mente se expandirá y pondrá a disposición el control mental , lo que permitirá prevenir el crimen [10] . Esta circunstancia es exagerada en la novela de ciencia ficción Postsingular (2007) [11] de Rudy Rücker .

Entonces, la pulsera electrónica puede evolucionar a una neurobrazalete. Una dirección separada será la creación de nuevas formas de identificación de una persona, ya que la evolución de las prótesis permitirá a los delincuentes cambiar fácilmente sus características físicas habituales [12] .

Salud

En todo el mundo, más de 2 mil millones de personas padecen enfermedades del sistema nervioso central . Cada año en Rusia, un promedio de 450 mil personas son víctimas de un derrame cerebral . Por lo tanto, existe una demanda potencialmente amplia de neuroprótesis , exoesqueletos para pacientes con lesiones de la médula espinal , soluciones médicas no invasivas [13] [14] . Por ejemplo, el famoso creador de interfaces neuronales, Miguel Nicolelis , inició el Proyecto Walk  Again , su objetivo es crear exoesqueletos que pudieran ser controlados por personas paralizadas con la ayuda del pensamiento [15] .

Aún más necesarias son las tecnologías para la identificación temprana de enfermedades ( screening ), que evitarán la aparición de consecuencias graves [14] . Por lo tanto, en el marco del concepto de “ salud móvil ”, ya existe una demanda en el mercado de dispositivos portátiles con biorretroalimentación (BFB) como rastreadores de actividad física.[16] . Este tipo de diagnóstico también es necesario en situaciones de trabajo. En particular, puede proporcionar una alerta temprana de la fatiga del piloto [17] . Las perspectivas de visualización no deben subestimarse : por ejemplo, el desarrollador de juegos ruso Nival utilizó las gafas de realidad virtual Oculus Rift en la aplicación InMind, que permite al usuario viajar dentro del cerebro [18] .

Finalmente, tal dirección de la bioelectrónicacomo electroceuticos, puede impulsar productos farmacéuticos [19] . El dispositivo Thync , según la petición del usuario, es capaz de aumentar el tono o, por el contrario, relajarlo estimulando la zona de las sienes , y los dispositivos SetPoint Medical realizan una estimulación eléctrica del nervio vago [17] .

Comunicaciones entre especies

Las neurocomunicaciones pueden aumentar el número de especies de animales parlantes . Ahora en el campo de la comunicación entre especies.En la línea "hombre-animales", los científicos ya están tratando de descifrar el lenguaje de los animales . Por ejemplo, el profesor Kon Slobodchikoffde la Universidad del Norte de Arizonaestá trabajando en la creación de dispositivos especiales para la traducción móvil (el primero de estos dispositivos se llama BowLingual, que traducido del idioma de los perros, fue lanzado por la empresa japonesa Takara en 2002) [20] .

Al mismo tiempo, uno de los autores de la teoría del actor-red, el sociólogo Bruno Latour , asumió no solo la posibilidad de comunicarse con los animales, sino que incluso los elevó al estatus de sujetos de relaciones sociales . Las interfaces neuronales permitirán que humanos y animales coexistan en una red social común : las personas no solo podrán leer los pensamientos de los animales, sino también influir en su comportamiento, lo que se demostró en 2013 mediante un experimento en la Escuela de Medicina de Harvard [21] . Como se dijo en la Foresight Fleet 2015 dedicada a NTI, NeuroNet permitirá

manda al gato a la farmacia, y al perro por pan. [22]

Neurovida

El desarrollo de la Internet de las cosas debería conducir al inicio de un estado llamado entorno razonable.. Su objetivo final será construir un determinado espacio individual en torno a una persona .[23] . En una comprensión adecuada de los matices de este espacio, el entorno inteligente debe ser ayudado por la interacción con la psique humana. Por ejemplo, la técnica podrá adaptarse al estado emocional del propietario [17] . El grupo de trabajo de NeuroNet estimó el tamaño probable del mercado de neurolife e Internet de las cosas para 2020 en 7,1 billones. dólares estadounidenses [22] .

Neuromarketing

La dirección del neuromarketing debería llevar la orientación de la publicidad a un nuevo nivel. En primer lugar, la investigación de mercados se ve facilitada por la capacidad de obtener información sobre las actividades inconscientes del consumidor (como el seguimiento ocular ). Los dispositivos portátiles con biorretroalimentación permitirán acumular conjuntos de grandes datos sobre el comportamiento real del consumidor. En segundo lugar, para influir en la toma de decisiones de un cliente masivo , se utilizarán más ampliamente los mecanismos de influencia inconsciente .[24] .

Formación

Los requerimientos del mercado laboral dictan la necesidad de familiarización con tecnologías avanzadas de desarrollo cognitivo . Por lo tanto, el entusiasmo de las masas por la micropolarización del cerebro indica una gran demanda de un aumento artificial de la actividad cerebral [25] . El resultado final ideal de la aplicación de las neurocomunicaciones en la educación debería ser una situación en la que las personas puedan aprender sin molestarse. Por ejemplo, en el caso de una solución exitosa al problema de la transferencia de conciencia, el entrenamiento consistirá en descargar los conocimientos necesariosdirectamente en el cerebro de los estudiantes [26] . En 2015, Karim Benchenane ( fr.  Karim Benchenane ) con colegas de la Escuela Superior de Física y Química Industrial de París pudo introducir asociaciones falsas a ratones dormidos. Así, fue posible probar la posibilidad fundamental de descargar información en el cerebro [17] [27] .

Existe la posibilidad de descubrir nuevos estados de recursos de la psique en una persona (incluidos los alterados como los estudiados por uno de los expertos del movimiento social " Rusia 2045 " Oleg Bakhtiyarov ) [17] [28] . El programa de liderazgo Search Inside Yourself de Google ya enseña meditación a ingenieros en la actualidad , y Journey to Wild Divine , un juego de computadora con biorretroalimentación , incluso te permite dominar las prácticas de meditación por tu cuenta [29] . Hasta que se resuelva el problema de la transferencia de la conciencia, los estados mentales ordinarios también pueden entrenarse con la ayuda de dispositivos de biorretroalimentación . En particular, se ha encontrado una conexión entre una forma de adicción a Internet como la adicción cibernética y una disminución en el rendimiento académico [30] . Un número cada vez mayor de niños sufre de Trastorno por Déficit de Atención . Los entrenadores de atención como el programa Play Attention [29] deberían ayudar a estos estudiantes . El entrenamiento mental está en demanda entre los adultos(en concreto, hablamos de la solución de la empresa Lumosity , a la que se han suscrito más de 40 millones de usuarios) [16] [31] .

Otra ventaja de las interfaces neuronales es la capacidad de controlar el progreso del dominio del material educativo [32] . En primer lugar, el estudiante podrá rastrear indicadores importantes para el aprendizaje; por ejemplo, la interfaz neuronal le indicará cuándo el cerebro está más sintonizado con la percepción de la información [17] . Para fines de control, la interfaz neuronal también es conveniente para el docente, ya que los simuladores electrónicos convencionales utilizados en educación no permiten rastrear la lógica del razonamiento del alumno [33] .

Entretenimiento

Las primeras soluciones neurocomunicativas que utilizan electroencefalografía (EEG) están presentes en el mercado de los juegos de computadora : se trata de dispositivos periféricos de entrada y salida de Emotiv Systems , NeuroSky , Neural Impulse Actuator , el juego Mindball [7] . Raymond Kurzweil dibuja una perspectiva aún más futurista de inmersión en la realidad virtual desde el interior del sistema nervioso : en el futuro, los nanorobots podrán bloquear las señales provenientes de los sentidos y reemplazarlas con señales recibidas por el cerebro de la realidad virtual, que crear una sensación de presencia completa en el entorno virtual. En tal ambiente, puedes moverte con amigos y sentir juntos cualquier experiencia en todo el espectro de los sentidos [34] . M. Nicolelis destaca el gran potencial del turismo virtual : la transformación de dispositivos de telepresencia en avatares permitirá a las personas obtener impresiones realistas de viajes remotos a otros planetas y otros rincones del Universo de difícil acceso [6] .

Resolución conjunta de problemas

Stanislav Lem en "La suma de la tecnología " (1963) mencionó el concepto de barrera de información . La barrera radica en el hecho de que cada vez se requieren más científicos para procesar un volumen cada vez mayor de información científica (ver explosión de información ). Sin embargo, este es un proceso con retroalimentación positiva , porque un aumento en el número de investigadores conduce a un mayor aumento en la cantidad de información acumulada. Según Lem, es posible que para superar la barrera de la información se requiera una mayor antropogénesis [35] .

Una consecuencia inevitable de la explosión de la información es la profundización de la especialización de los científicos. Para sintetizar el conocimiento general a partir de los logros de ramas de la ciencia altamente especializadas , se requiere la organización de una interacción colectiva interdisciplinaria (ver también en:Búsqueda colaborativa de información ). Al mismo tiempo, las comunicaciones interdisciplinarias se complican por el hecho de que los especialistas de diferentes especialidades tienen una terminología diferente . La estrechez de la especialización también plantea el problema de evaluar la confiabilidad del conocimiento, porque un físico no puede verificar la verdad de las declaraciones de un médico, etc. [36]

Ahora, los problemas de especialización estrecha se están superando mediante el crowdsourcing , que en realidad es una forma de democratización de la adquisición de conocimientos. El crowdsourcing ha dado lugar a un fenómeno de ciencia ciudadana : miles de voluntarios participan en los proyectos EyeWire y Foldit [37] . Inevitablemente, esta experiencia se extenderá también al campo de la gestión social [38] , ejemplo de ello es el proyecto The Edge (implementado por el Servicio Nacional de Salud del Reino Unido ) [18] .

Las neurocomunicaciones deberían aumentar el nivel de comprensión mutua entre especialistas estrechamente especializados y el nivel de confianza en la información, permitiendo el intercambio de pensamientos directamente, sin la participación de intermediarios en forma de jerga profesional [39] [40] . El grupo de trabajo de NeuroNet estima el posible tamaño del mercado de sistemas de big data neuromórficos y síntesis de conocimiento en 253 000 millones de dólares estadounidenses para 2020 [22] .

Estado actual

Reproducción de la conciencia

Los avances recientes en la comprensión de cómo funciona el cerebro son los siguientes: el Proyecto Swiss Blue Brain logró crear una reconstrucción digital de una sección del cerebro de rata que contiene 31,000 neuronas, 207 subtipos de neuronas diferentes y 55 capas de células [41] , y Fred Gage de el Instituto Salk de Estudios Biológicos pudo cultivar células cerebrales "envejecidas" [42] .

Vitaly Dunin-Barkovsky del movimiento Rusia 2045 promete obtener un esquema detallado del cerebro, adecuado para implementación artificial, antes de enero de 2016 [43] . R. Kurzweil predice que para la década de 2040 se logrará una simulación completa por computadora del cerebro humano [44] .

Se están realizando los primeros acercamientos a la reproducción de la conciencia en medios artificiales. LifeLike, un proyecto colaborativo con la Universidad de Florida Centraly la Universidad de Illinois , dedicada a la creación de un doble virtual de un empleado de la Fundación Nacional Estadounidense de Ciencias , Alex Schwarzkopf ( ing.  Alex Schwarzkopf ). El doble debe preservar para las generaciones futuras la experiencia científica e intelectual de Schwarzkopf, así como su apariencia, expresiones faciales, voz, forma de comunicarse [18] . Allá por 2005, la compañía de David Hanson creó un doble artificial del escritor Philip Dick , fallecido 23 años antes [45] .

Interfaces artificiales

Hay ciertos aciertos en el tema de la interacción del cerebro con objetos artificiales. En la apertura del torneo final de la Copa Mundial de la FIFA 2014, un hombre con las piernas paralizadas dio el primer golpe a la pelota con la ayuda de un exoesqueleto. El exoesqueleto estaba controlado por el cerebro, cuya actividad se leía en base al EEG gracias a un gorro con electrodos ( ing.  Braincap ) [15] [46] . Al mismo tiempo, allá por 2011, Doron Friedman, un empleado del Centro Interdisciplinario en Herzliya (Israel) , estaba trabajando en la creación  de un avatar controlado por resonancia magnética [47] . Bajo el control de uno de los estudiantes, el avatar recorrió una distancia de 2.000 km [48] .

Las interfaces cerebro-computadora ya se han llevado a la etapa de bienes comerciales. Así, las interfaces neuronales de la empresa australiana Emotiv Systems detectan expresiones faciales, permiten realizar neuroestudios, trabajar con biofeedback, controlar un juego de ordenador o controlar drones Parrot AR.Drone [49] . Es cierto que las interfaces tienen problemas para leer las intenciones, los errores suelen ser del 25 al 40%. Andrew Schwartz, de la Universidad de  Pittsburgh , hizo un gran avance en esta dirección en 2012 , y logró un nivel de precisión del 91,6 % [50] .

De interés es la dirección de las neurointerfaces periféricas. El hecho es que al controlar prótesis, no es necesario utilizar los recursos del cerebro para todas las manipulaciones. Sucede que hay suficientes recursos del sistema nervioso periférico . Un ejemplo de una neurointerfaz periférica es el dispositivo Targeted Reinervation (TMR) desarrollado en Chicago [51] .

Redes

En cuanto a la interacción cerebro-cerebro , todavía se están realizando experimentos de laboratorio en esta parte. En febrero de 2013, el equipo de M. Nicolelis informó que habían logrado conectar en red los cerebros de dos ratas . A las ratas se les implantaron electrodos conectados a computadoras, y las computadoras se conectaron a través de Internet. Las ratas intercambiaron información táctil y motora en tiempo real , aunque estaban ubicadas en diferentes continentes : una en América del Sur (en el territorio del instituto brasileño IINN-ELS ), y la segunda en el Norte ( Duke University en el estado estadounidense de Carolina del Norte ). ) [52] .

Poco más de un mes después, científicos de la Escuela de Medicina de Harvard informaron sobre el éxito de la neurocomunicación interespecies sin la implantación de implantes , de forma no invasiva gracias al EEG. Voluntarios humanos se pusieron gorros con electrodos y con el poder del pensamiento hicieron mover la cola de una rata, que estaba bajo anestesia [53] .

En agosto del mismo año, la Universidad de Washington logró lograr la neurocomunicación entre personas mientras jugaban a un shooter . A disposición de un jugador (Rajesh Rao, inglés  Rajesh Rao ) solo había una pantalla, y el teclado estaba en la habitación contigua de Andrea Stocco ( inglés  Andrea Stocco ). Rao no podía presionar las teclas por su cuenta y Stocco no podía ver lo que estaba sucediendo en la pantalla. Rao envió comandos clave al cerebro de Stocco usando una gorra con electrodos [17] [54] .

En 2015, el laboratorio de M. Nicolelis llevó a cabo dos nuevos experimentos. En ambos, los animales fueron recompensados ​​por una interacción grupal exitosa. En un caso, tres monos controlaron conjuntamente un brazo artificial a través de interfaces cerebro-computadora, observando su movimiento en el monitor, y cada uno individualmente podía manipular al personaje solo a lo largo de un eje de un sistema de coordenadas rectangulares . El experimento demostró que los cerebros de los primates pueden combinarse en una estructura informática autoadaptable capaz de lograr objetivos comunes [55] . En el segundo experimento, se creó una red a partir de los cerebros de 4 ratas [56] [57] .

Hasta el momento, la baja tasa de transmisión con la ayuda de interfaces neuronales de información tradicional es un problema. Por ejemplo, la velocidad máxima de escritura letra por letra de mensajes en lenguaje ordinario a partir de 2014 fue de 40 caracteres por minuto [58] . Para aumentar la velocidad de interacción, es necesario desarrollar un lenguaje especial y sistemas de traducción automática que lo acompañen, capaces de comprender los significados; este problema debería resolverse gracias a la Web Semántica [59] .

El segundo problema es la necesidad de crear formas organizativas adecuadas de comunicación en red. Así como en las TIC hay una transición de una topología en estrella a una topología en malla , los colectivos humanos tendrán que adoptar formas flexibles y de autoorganización [60] . Están surgiendo formatos de prueba de interacción colectiva: prospectiva , World Café , tecnología de espacios abiertos . En el horizonte de 7 a 15 años, deberían aparecer tecnologías organizacionales que puedan construir un grupo de cualquier complejidad para cualquier tarea [61] .

Notas

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Literatura

Lectura sugerida

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