Слияние умов： ИИ в нейроинтерфейсах ｜ Гурген Согоян

Слияние умов: ИИ в нейроинтерфейсах | Гурген Согоян 00:07 Введение • Лекция о нейроинтерфейсах. • Лектор: Гурген Сагян, нейроинженер и научный сотрудник центра нейробиологии и нейрореабилитации имени Зельмана в Сколтехе. 00:36 Представление лектора • Гурген Сагян рассказывает о своём опыте работы в нейроцентре Сколтеха. • Упоминает о преподавании и выступлениях в разных городах. 01:58 План лекции • Обсуждение пяти тем: погружение в тематику нейроинтерфейсов, распознавание движений, распознавание речи, распознавание зрительных образов, завершающая фаза. 02:16 Основы нейробиологии • Мозг состоит из нейронов, которые активируются и деактивируются. • Основной способ изучения нейронов — запись электрических потенциалов. 03:15 Электрические потенциалы нейронов • Нейроны общаются через электрические сигналы, базовый сигнал — потенциал действия. • Пример записи активности нейронов у грызуна с имплантированными электродами. 05:11 Медицинские применения нейробиологии • Инвазивные методы записи активности мозга для диагностики эпилепсии. • Неинвазивные методы, такие как электроэнцефалография. 06:03 Исследование Либита • Эксперимент с электроэнцефалографией и циферблатом. • Осознание действия происходит до его совершения, мозг опережает сознание. 08:01 Сознание и мозг • Сложность понятия сознания и его восприятие в обществе. • В мозге хранятся представления о внешнем мире и действиях. 09:55 Анатомия действий • Действия зарождаются в моторной коре головного мозга. • Необходимость понимания анатомии процесса создания движений. 10:53 Импульсы и движения • Импульсы распространяются от мозга к мышцам, вызывая их сокращение. • Исследования на обезьянах показали, что нейроны активируются специфично в зависимости от направления движения. 11:48 Активация нейронов • Нейроны активируются при движении в определённую сторону, но не в противоположную. • В мозге существует организация нейронов, хранящая информацию о направлении движения. 12:39 Наблюдение за движениями • Активация нейронов происходит не только при выполнении движения, но и при наблюдении за ним. • Это было обнаружено случайно в эксперименте с обезьянами. 13:38 Электроэнцефалография • При движении рукой наблюдается падение бета-ритма в электроэнцефалограмме. • Синие и зелёные волны связаны с наблюдением за движением и воображением. 14:30 Нейроинтерфейсы • Технология нейроинтерфейсов позволяет распознавать намерения по активности мозга. • Система включает сенсоры, декодер и эффектор. 16:09 Практическое применение • Нейроинтерфейсы могут восстанавливать коммуникацию для людей с неврологическими особенностями. • Они могут использоваться как ассистивные устройства. • Они предоставляют альтернативный канал наблюдения за состоянием мозга и здоровья. 16:43 Введение в инвазивные декодеры • Обсуждение технологий, позволяющих записывать сигналы из внутренних органов, включая мозг. • Электромиография как начальный этап: запись активности мышц с помощью электродов на поверхности кожи. 17:38 Применение электромиографии • Использование электромиографии для управления бионическими протезами у людей с ампутацией. • Ограничения электромиографии: низкий уровень детализации и наличие шумов. 18:31 Инвазивные датчики в мышцах • Установка биосовместимых электромиографических датчиков внутрь мышц. • Управление протезом на уровне плеча через запись сигнала с мышц. 19:25 Запись сигналов с нервов • Запись сигналов с периферических нервов для более детального понимания активации мышц. • Возможность декодирования намерений двигать отдельными пальцами. 20:20 Инвазивные исследования мозга • Этапы инвазивных исследований: скрининг с помощью функциональной МРТ, имплантация электродов, сбор калибровочных данных, обучение алгоритма, адаптация алгоритма и человека. 22:15 Пример исследования с парализованным пациентом • Имплантация электродов на моторную кору парализованного пациента. • Сбор калибровочных данных через ментальные усилия для совершения движений. 24:11 Обучение алгоритма • Построение соответствия между активностью мозга и движениями руки. • Оптимизация функций ошибок для обучения алгоритма. 25:21 Демонстрация работы системы • Участница эксперимента управляет роботом через нейроинтерфейс. • Подчёркивание, что журналистские материалы могут преувеличивать эффективность системы. 27:00 Исследование локомоции • Имплантация электродов для управления ногами парализованного пациента. • Сбор калибровочных данных через виртуальную реальность. • Обучение алгоритма для соответствия активности мозга и движений при ходьбе. 27:52 Результат исследования • Сигнал активности мозга управляет скел