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テクノロジーを使用するときはいつでも、中間リンクが必要です。入力にはキーボードが必要で、カーソルを動かすにはマウスが必要で、子供の動物のおもちゃを操作するにはリモコンが必要です。
これらの中間ステップが世界に存在しない場合、どのようにあなたの心でこれらのデバイスを制御できるか想像してみてください。このアイデアは今はおかしなことに聞こえますが、将来的にはテクノロジーによって実現されるでしょう。ブレイン・コンピューター・インターフェース（BCI）テクノロジーは、中間ステップを遮断することを目的としており、このアイデアを実現する可能性があります。
ブレイン・コンピューター・インターフェースとは何ですか？
ブレイン・マシン・インターフェースは、さまざまな脳活動を通じて人間と機械の間で通信できるデバイスであり、ブレイン・マシン・インターフェース（BMI）とも呼ばれます。名前が示すように、ブレイン・コンピューター・インターフェースは、脳がコンピューターと対話することを可能にします。つまり、それは、脳のみを使用して（キーボードなしで）マシンと通信できるデバイスです。
神経活動は複雑であるため、ブレイン・コンピューター・インターフェースを実装する方法はたくさんあり、次の3つのカテゴリーに分類できます。
・侵入的
・半侵襲的
・非侵襲的
押し付けがましいブレイン・コンピューター・インターフェース
ほとんどの人は、脳にデバイスを埋め込むことを望んでいません。ただし、侵襲型はデバイスを大脳皮質に直接接続し、各ニューロンの活動を監視できるため、侵襲型のブレインコンピューターインターフェイスが最も正確なタイプです。
この侵襲的な装置は体の一部であると体に思わせる必要がありますが、体がこの異物に反応するかどうかはわかりません。微小電極の周りの傷跡は結果の1つであり、傷跡は信号と精度を妨げる可能性があります。また、デバイスが脳と統合されている場合、デバイスを取り外したり変更したりすることには多くの課題があります。
大脳皮質に移植できる微小電極
微小電極の移植は非常にリスクとコストがかかり、短期的に主流の市場に参入することは不可能であり、主に視覚障害者や麻痺者など、生活の質を向上させたいが他の方法がない人々に役立ちます。
・利点：より正確。信号がより正確であるため、適用範囲が広くなります。
・短所：高価でリスクの高い手術が必要であり、瘢痕が残り、永続的な干渉が生じる可能性があります。
半侵襲的ブレイン・コンピューター・インターフェース
この方法は完全に侵襲的ではありませんが、それでも開頭術が必要です。半侵襲的ブレイン・コンピューター・インターフェースには、皮質脳波検査（Electrocorticography、ECoG）と呼ばれる監視方法が必要です。これは、大脳皮質の電気的活動を監視するために、脳の露出面に電極を配置する必要があります。
出典：Neurotech Edu
出典：Neurotech Edu
皮質電流ラベリングの最大の利点は、その低ノイズです。信号が電極に到達するために遠くまで移動する必要がないため、空間分解能が高くなります。つまり、信号のソースをより明確に見ることができます。
まばたきなどの小さな動きは、脳の電気的活動を引き起こす可能性があります。しかし、信号を研究するとき、私たちは通常、私たちが本当に探しているものを妨げるだけのそのような無意識の活動に注意を払いません。非侵襲的なブレインコンピューターインターフェースと比較して、大脳皮質の電流マーキングはノイズの影響を受けず、解釈が容易です。侵襲的なブレイン・コンピューター・インターフェースと同様に、大脳皮質の電流マーキングには開頭術が必要であるため、治療にのみ使用されます。
・利点：明確なデータ、煩わしいよりもリスクが少ない。
・短所：高コストですが、それでも手術が必要です。
非侵襲的なブレインコンピューターインターフェース
開頭術を受け入れることができない場合でも、心配しないでください。別のオプションがあります。
出典：Cnet
最も人気のある非侵襲的ブレインコンピューターインターフェースの1つは、脳波記録です。他の非侵襲的方法とは異なり、脳波検査は特に電気信号を測定します。本質的に、ナトリウムイオンチャネルが開いて放電し、神経細胞が正に帯電するようになります。信号はこのニューロンからより多くの神経細胞に伝達され、より多くの正電荷を生成します。
脳波検査では、単一の神経細胞ではなく、一連の発火神経細胞の活動のみを測定できます。これは、電極が頭皮に配置され、信号がより遠くに送信されるため、空間分解能が低下するためです。
ステップ：
・コレクション
・ ズームイン
・ 説明
・出力デバイスが従うディレクティブ
脳波記録は、脳信号のデータを収集し、これらのデータを増幅して解釈します。データを収集するには、電極を頭皮に配置する必要があります。これらの信号は伝送距離が長く、電極に到達するために組織や頭皮を通過する必要があるため、マイクロボルト信号をデジタル化された信号に変換するには、信号を増幅する必要があります。その後、破壊的な要因を取り除くためにデータを前処理する必要があります。
最終的に信号を解釈するために、データはアルゴリズムによって解釈され、フィードバックデバイスに渡されます。たとえば、特定の信号情報が解釈された後、カーソルを画面上で移動したり、ユーザーがカーソルを目的の位置に移動したりできます。
・利点：非侵襲的、比較的低コスト、持ち運びが簡単、高時間分解能（リアルタイムのアクティビティを表示）。
・短所：空間分解能が低い（信号伝送距離が長いため、監視範囲が制限されます）。
脳波検査は信号検出において十分に正確ではありませんが、多くの企業は通常のユーザー製品で脳波検査を使用します。
脳電流によって生成される磁場を監視する脳磁図（MEG）など、他にもいくつかのタイプの非侵襲的ブレインコンピューターインターフェースがあります。磁場は電場よりも頭蓋骨に乱れの少ない活動を生成するため、脳磁図の空間分解能は高くなります。
出典：ニューエコノミー
別の非侵襲的ブレインコンピューターインターフェース機能的磁気共鳴画像法（fMRI）は、磁気共鳴画像法を使用して神経画像を生成します。このインターフェースは、血流の変化を監視することによって脳の活動を監視します。脳の特定の領域がアクティブになると、その領域の血流も増加します。
基本的に、脳の特定の領域が機能しているとき、毛細血管の赤血球は、ニューロンにより多くの酸素を供給するために必要です。機能的磁気共鳴画像法は、さまざまな活動によって引き起こされる酸素含有量の変化を測定することです。
機能的磁気共鳴画像法は、磁気共鳴画像法とは異なります。機能的磁気共鳴画像法は、構造ではなく機能に焦点を当てています。たとえば、機能的磁気共鳴画像法を使用する場合、患者は腕を動かすか特定のタスクを実行してから、上記の機能に従って酸素活性を測定する必要があります。また、身体が正常であるかどうかを判断するためにも使用できます（たとえば、特定のタスクを実行するとき、脳の活動が不十分であるかどうか）。
次の図は、EEG、MRI、および機能的MRIの違いを詳しく示しています。
出典：Imotions
脳の信号はどの程度正確に機能しますか？
ニューロン
私たちの脳には、ニューロンと呼ばれる数千億近くの神経細胞があります。私たちの記憶、活動、思考、感情、そして私たちを作るすべてのものはニューロンによって生成されます。まばたきのような単純な行動でさえ、ニューロンによって制御されます。ニューロンには3つの主要な部分があります。
・軸索：細胞体から電気インパルスを伝導するニューロンの部分。
・樹状突起：電気インパルスを受け取り、それらを細胞体に送達できるニューロンの拡張。
・シナプス：あるニューロンの軸索が別のニューロンの樹状突起と接続する部分。インパルスが生成される部分でもあります。
ニューロン間のコミュニケーション
樹状突起は、他のニューロンから情報を受け取る木のような構造です。情報は、化学信号の神経伝達物質の形で伝達されます。神経伝達物質は細胞に電気的変化を引き起こしますが、これは神経細胞で説明されています。ニューロンの細胞体は樹状突起から情報を受け取り、それを軸索マウンドに送信します。樹状突起からの信号が十分に強い場合、信号は細胞の次の部分である軸索に送信されます。
これを想像してみてください。メールボックスでメールを受信したときに、そのメールが非常に重要な場合は、デスクトップに配置します。この電子メールは神経伝達物質であり、メールボックスは情報を受信する樹状突起であり、あなたは軸索のマウンドであり、信号が送信を継続するのに十分な強さであるかどうかを判断します。信号が軸索に到達した場合、この現象は活動電位です。つまり、ニューロンが信号を送信します。
しかし、ニューロンは信号が十分に強いかどうかをどのように判断しますか？これはスパム分類ほど簡単ではありませんが、各信号は軸索に到達する前にプロセスを通過します。このプロセスは...
活動電位
自動ドアのある店舗に入ると、自動ドアがトリガーされたときにのみ自動ドアが開くことに気付くでしょう。もちろん、ドアは開く傾向がありますが、トリガーされない場合、ドアは閉じたままになります。活動電位は似ています。刺激されると、ニューロンの活動電位が始まります。そうでない場合は、静止したままになります。
活動電位は膜電位の瞬間的な逆転であり、ニューロン内の電気信号のみを送信することができます。ニューロンの静止膜電位は約-70ミリボルトであり、これはニューロンに影響を与える可能性があり、これは脱分極と呼ばれます。これは、膜電位分極が減少し、ゼロに近づくことを意味します。
神経伝達物質と受容体の間の相互作用により、ニューロンは繰り返し脱分極し、ニューロンは最終的に閾値電位に達します。通常、しきい値電位は約-55mVです。これはオールオアナッシングの状況であることに注意してください。信号がしきい値に達するほど強くない場合、何も表示されません。
閾値に達すると、多数のナトリウムイオンチャネルが開かれます。ナトリウムイオンは突然セルに入ります。ナトリウムイオンは正に帯電しているため、大量の脱分極を形成します。その前は、膜電位は負に帯電していましたが、現在は正の電荷が増加しています。この段階は、活動電位の上昇段階です。
最終的に、活動電位はそのピークに達し、ナトリウムイオンチャネルは閉じられます。同時に、カリウムイオンチャネルが開かれ、カリウムイオンが細胞から流出します。カリウムイオンは正に帯電しているため、細胞を離れて再分極を引き起こし、膜電位は負に戻ります。カリウムチャネルが閉じられると、ニューロンは最終的に静止膜電位に戻ります。
活動電位によって生成された信号はニューロンを介して伝達され、軸索の端にある神経伝達物質は次のニューロンに放出されます。次に、信号は軸索に沿って軸索端に伝達され、そこで神経伝達物質が放出され、シナプス接続を介して接続樹状突起に到達します。
シナプスは2つのニューロンの隣接する部分であり、相互に化学信号を伝達できます。ニューロンは接続されておらず、中央に小さなギャップがあります。
地下鉄を降りると、地下鉄のドアとホームの間に隙間がありますが、電車を降りて前に進むことができます。これがシナプス接続です。信号を送信するニューロンはシナプス前ニューロンであり、信号を受信するニューロンはシナプス後ニューロンです。信号が次のニューロンの樹状突起に送信されると、このサイクルが繰り返されます。
別の観点から見てください。私たちの脳には天の川の星よりも多くのニューロンがあります...各ニューロンは毎秒200個の信号を送信し、各ニューロンは約1,000個のニューロンに接続されています。
活動電位は、ニューロン全体に信号を送信する電気インパルスです。このプロセスの後、ニューロンは継続的に電気信号を生成して送信します。電気信号を監視、解釈し、機器に命令するために使用できます。
ブレイン・コンピューター・インターフェース市場の状況：何が起こっているのか？
神経疾患の治療
あなたはイーロンの「サイポーク」を知っているかもしれません。Elon Muskは最近、Neuralinkの研究結果を示し、チップを豚に移植しました。デモンストレーションでは、デバイスは食事中の豚の神経活動のリアルタイムの変化を表示できます。
ニューラリンクの目標は、麻痺、不安、または依存症の人を治療することです。目標を達成するにはまだほど遠いですが、デモは、これが製品を開発するための大きな一歩であることを証明しました。3,000を超える電極を使用して1,000を超えるニューロンの活動を監視するデバイスです。脳の表面を通過する柔軟な髪の毛のような糸を通して、さらに解読できる電気信号が記録されます。この装置の直径は約23ミリメートルで、Elonの言葉では、「頭蓋骨に糸を通す」という意味です。
究極のビジョンは、いつの日か誰もがニューラリンクを移植できるようになることです。私たちの認知能力を向上させ、人工知能と統合することです。
認知能力を監視する
一部のEEGソリューション企業は、一般消費者が自分のアイデアをよりよく理解できるようにすることに重点を置いています。
・Emotiv-機械学習アルゴリズムを使用してストレスと注意を評価します。ユーザーがイベントを理解するのに役立つ視覚的な分析をユーザーに提供します。
・ミューズ-瞑想中および睡眠中の脳活動を監視します。ユーザーにフィードバックを提供して、ユーザーが最も集中している時期と最高のパフォーマンスを発揮している時期を理解できるようにします。
・Macrotellect-ユーザーにフィードバックを提供し、ユーザーが瞑想中の脳の活動を理解するのを助け、集中力とコントロールを改善するゲームを起動します。
これらの製品は、イベントに関連する振幅、音、脳の行動など、多くのインジケーターを使用して監視します。これらの製品の主な動作原理の1つは、脳によって生成されるさまざまな波を測定することです。
出典：ナルビス
信号は、解釈と分析の後にユーザーに提示できます。
夢をコントロールしますか？
ひどい怪物に追われて、振り返って何かを投げることを夢見たことがあるなら、NeuroonとDreemの2つの会社を見ることができます。彼らの製品の中核は睡眠の質を改善することです。夜の脳データを収集することで、睡眠の質を改善するための実行可能な提案を提供できます。
明晰夢とは、人が意識し、夢の中で夢をコントロールできることを意味します。これらの企業は明晰夢の実現を保証することはできませんが、ユーザーの急速な眼球運動やその他の睡眠習慣を観察することで明晰夢の実現を提案することができます。この種のアドバイスは、ユーザーが明晰夢を実現するための最良の方法を見つけるよりも正確です。夢。
あなたの脳に埋め込まれているものを信頼する
これらの製品は、各番号の変化を追跡して、個人をより正確に説明します。しかし、製品が私たちの思考、欲望、感情など、私たちの頭の中にすべてを取り込むことができれば、この絵を構築することは難しいことではないようです。考慮すべき点がいくつかあります。
イーロンがニューラリンクを主流にすることに成功した場合、それを買う余裕がない人は何をすべきでしょうか？
侵襲的なブレイン・コンピューター・インターフェースは、最初は治療にのみ使用されていましたが、その後はどうでしょうか。「赤ちゃんのデザイン」の問題と同様に、超強力なテクノロジーを利用できる人が少ない場合、群衆の差別化を引き起こします。
この商品は必要ですか？
人工知能がますます高度になると、人間は思考を変えることによってのみ生き残ることができると考える人もいます。ほとんどの人がテレパシーと高度な認知能力を持っている社会に住んでいる場合、購入するかどうかを決めることができますか？
Facebookはテキストメッセージを送信するというアイデアに取り組んでいますが、それがどこまで続くのか知りたいです。今のところ、脳の構成と衝動しか検出できませんが、それがその限界を超えた場合はどうなるでしょうか。どの考えを書き留め、どの考えを秘密にしておくかをどのように決定するのですか？
脳がすぐにハッキングされることを心配する必要はありませんが、このテクノロジーによって引き起こされる倫理的およびプライバシーの問題を理解することは重要です。ブレイン・コンピューター・インターフェースは、他のテクノロジーと同様に、大きな可能性を秘め、大きな責任を負っています。
出典：プレミアヘルス
ブレイン・コンピューター・インターフェースはまだ揺籃期にあります。しかし、初期段階でさえ、脳とコンピューターのインターフェースは、麻痺した人がロボットアームを制御できるようにするなど、いくつかの驚くべきことを達成しました。同時に、これはこのテクノロジーの最悪の段階でもあります。ブレイン・コンピューター・インターフェースはまだ主流になるにはほど遠いです。ブレイン・コンピューター・インターフェースの最終用途は次のとおりです。
・脳と脳のコミュニケーション
・スキルを脳にダウンロードする
・コンピュータを制御するために思考のみを使用する
・ある日、コンピューターを脳内でシミュレートできれば、それを排除することもできます。
これらのほとんどは現在サイエンスフィクションにしか登場しておらず、ハードウェア、セキュリティ、神経学的理解には依然として大きな課題があるため、サイエンスフィクションのように聞こえます。しかし、テクノロジーの継続的な進歩により、すべての人が思考によってのみ接続される新しいインターネットの出現が見られるかもしれません。将来的には、ブレイン・コンピューター・インターフェースが人類を再形成する可能性があります。
AIの学習と開発の乾物を一緒に共有する
フルプラットフォームのAI垂直セルフメディア「コアリーディング」をフォローすることを歓迎します
（エディターWeChat：dxsxbbを追加し、リーダーサークルに参加して、最新の人工知能技術について一緒に話し合ってください〜）