Что, если ваш язык сможет заменить зрение, ускорить обучение и снизить стресс — без операций и имплантов? Стартап Umwelt создал платформу URDv3, которая передает данные прямо в мозг через стимуляцию нервов языка.
Эта технология, основанная на открытиях нейронауки, уже доказала свою эффективность: незрячие люди начинают «видеть», а здоровые — быстрее усваивают информацию и лучше справляются с тревогой. Как работает этот «цифровой орган чувств» и почему будущее нейроинтерфейсов — не в чипах, а в умной стимуляции?
Мы видим мозгом, а не глазами
В начале 90-х в университете Висконсина Пол Бах-у-Рита и Юрий Данилов обнаружили, что чрескожная электростимуляция нервных окончаний позволяет передавать сигналы, которые мозг может воспринимать как зрение. Это подтверждено многочисленными исследованиями в США и по всему миру. Эксперименты с полностью незрячими с рождения людьми показали, что технология такой стимуляции не только позволяет заменить зрение, но и благотворно влияет на мозг.
После экспериментов с незрячими взрослыми исследователи перешли к экспериментам с незрячими детьми. Предполагалось, что дети быстрее учатся и смогут лучше перейти к использованию нейроинтерфейса так, будто это естественный орган чувств. В процессе работы исследователи обнаружили, что кроме успешной замены зрения у детей улучшалась память, способность к обучению, мелкая моторика, улучшался сон. Эти наблюдения вылились в отдельное направление технологии — улучшение когнитивных навыков для пользователей.
Новые возможности мозга
На теле человека есть всего несколько участков кожи, имеющих достаточное количество нервных окончаний, чтобы передавать информацию в мозг, и самый подходящий из таких участков — поверхность языка.
Блок управления помещается в кармане и управляет режимом работы устройства. А на языке размещается маленькая пластинка с позолоченными контактами. При передаче данных на языке пользователь чувствует пощипывания, похожие на действие пузырьков минералки. В зависимости от режима такая стимуляция либо воздействует на ткань головного мозга, либо передает данные в сознание пользователя.
Использование поверхности языка для электростимуляции может показаться смелым подходом. Сейчас ученые всего мира ищут способы получить доступ к мозгу человека для лечения заболеваний, взаимодействия с компьютером, разработки принципиально новых интерфейсов для общения и многого другого.
Безопасность такой стимуляции подтверждена многочисленными мировыми и отечественными исследованиями. Сигнал, который мы применяем, абсолютно безопасен. Кроме того — для обеспечения дополнительных уровней безопасности использования — в наших устройствах применяется несколько систем контроля и защиты. Мы установили их для того, чтобы использование было удобным для детей и взрослых. Это особенно важно для когнитивно сниженных пользователей.
Человеческая анатомия — это то, что мы не можем изменить, и, выбирая между инвазивной электроникой и неинвазивным подходом, последний выглядит предпочтительнее. Такой подход имеет наименьшее число противопоказаний. Абсолютно безвреден, неинвазивная электроника гораздо лучше масштабируется для того, чтобы помочь как можно большему числу пользователей. Для того, чтобы ускорить обучение, нормализовать ментальное состояние, устройство нужно использовать только на протяжении 20-минутной тренировки. Что касается замены зрения для незрячих — в планах UMWELT — разработать компактное устройство в виде пластинки, размещающейся на верхнем небе для комфортного постоянного использования.
Сейчас UMWELT создал устройство URDv3, которое является платформой для передачи зрения в мозг, а также для борьбы со стрессом, тревожностью и нарушениями сна. Команда стартапа активно продолжает исследования и сосредоточена на большом количестве применений устройства. Среди прочих — ускорение обучению утраченных моторных навыков, ускорение и закрепление запоминания новой информации.
UMWELT провел многочисленные эксперименты на прототипе своего устройства и сейчас сосредоточился на производстве серийной модели. Аппаратные возможности платформы имеют большой запас по потенциальному функционалу. Это необходимо, так как она стремится отвечать всем требованиям пользователей платформы.
Мы считаем, что будущее за интеграцией человеческого сознания с цифровыми возможностями. Замена утраченных функций организма и мозга в частности позволит людям в полной мере наслаждаться жизнью и быть полностью интегрированными в общество.
Среди прочего в блоке управления расположены беспроводные интерфейсы для связи с внешними устройствами. Видеокамерами, датчиками положения, параметрическими датчиками от управляемых устройств (протезов, стабилоплатформ, беспилотников и даже игровых приставок). Концепция платформы в том, чтобы как можно шире интегрировать ее технологии во все сферы жизни человека, сделать эту интеграцию удобной и доступной.
Перспективы развития
То, что разработал проект UMWELT — платформа для доступа к мозгу. Он ставит своей целью обеспечить новые возможности для врачей и ученых, для пациентов и пользователей, готовых к новым возможностям своего мозга. Так становится возможным эффективно и безопасно влиять на работу мозга для лечения трудноподдающихся заболеваний. Таких, как атаксии центрального генеза, нарушения речи, равновесия при таких заболеваниях, как инсульт, рассеянный склероз головного мозга, болезни Паркинсона и Альцгеймера и многие другие.
Кроме того, сейчас UMWELT работает над режимами стимуляции для коррекции расстройств сна и работы с тревожностью, устройством для медитаций, специальным программно-аппаратным комплексом для лечения психологических расстройств, таких как ПТСР, депрессии.
В то же время возможности по передаче данных в мозг делают возможными такие применения, как альтернативное зрение для незрячих. Второе зрение для зрячих (в том числе в инфракрасном и других спектрах, зрение на 360 градусов, интеграция обратной связи для дистанционного управления роботами, ощущение местоположения своих тиммейтов в компьютерных играх и реальной обстановке (например, согласованные действия пожарной команды).
UMWELT планирует провести показательные эксперименты. Например, передача мысли о цвете. По плану эксперимента, один из участников думает о цвете. Его мысль считывается с помощью ЭЭГ. В то же время в другом помещении второй участник получает информацию об этом цвете через транслингвальный нейроинтерфейс и может установить исходный цвет на мониторе компьютера. В равной степени технология позволяет синхронизировать эмоции людей, открывая новые возможности общения. Все это является планами UMWELT и наряду со зрением будет реализовано уже в ближайшие годы.
