martedì 24 dicembre 2024

Interfacce cervello-computer: i tanmatra

 Le interfacce cervello-computer (BCI) rappresentano una frontiera affascinante della ricerca neurotecnologica.

Cos'è una BCI?

È un sistema che permette una comunicazione diretta tra il cervello umano e un dispositivo esterno, bypassando le normali vie di output motorie. In altre parole, i pensieri possono essere tradotti in azioni senza l'utilizzo di muscoli.

Come funzionano?

 * Acquisizione del segnale: Sensori, come l'elettroencefalografia (EEG), registrano l'attività elettrica del cervello.

 * Elaborazione del segnale: I segnali grezzi vengono elaborati per estrarre le informazioni rilevanti relative all'intenzione dell'utente.

 * Traduzione in comandi: Le informazioni estratte vengono tradotte in comandi comprensibili dal dispositivo esterno.

 * Esecuzione del comando: Il dispositivo esegue il comando ricevuto, ad esempio muovendo un cursore sullo schermo o attivando un arto robotico.

Applicazioni:

 * Medicina: Riabilitazione di persone con disabilità motorie, controllo di protesi, trattamento di disturbi neurologici.

 * Comunicazione: Permettere a persone con gravi disabilità comunicative di interagire con il mondo esterno.

 * Giochi: Creare esperienze di gioco più immersive e personalizzate.

 * Interazione con dispositivi: Controllare computer, smartphone e altri dispositivi con la mente.

Sfide e limiti:

 * Precisione: La precisione delle BCI può variare a seconda della complessità del compito e delle condizioni individuali.

 * Velocità: La velocità di risposta delle BCI è ancora limitata rispetto alle interazioni naturali.

 * Invasività: Alcune BCI richiedono impianti chirurgici, mentre altre sono non invasive.

 * Costo: Le tecnologie BCI sono ancora costose e non sempre accessibili.

Il futuro delle BCI:

Le BCI hanno il potenziale per rivoluzionare la nostra interazione con il mondo digitale e fisico. Si prevede che nei prossimi anni assisteremo a progressi significativi in termini di prestazioni, costi e applicazioni.

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In sostanza, si tratta di registrare i segnali elettrici emessi dal cervello e poi di decifrare le intenzioni del soggetto. Ma come si fa a estrarre queste intenzioni?

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Estrarre le intenzioni dal cervello è un campo di ricerca straordinariamente complesso e affascinante che coinvolge neuroscienze, intelligenza artificiale e ingegneria biomedica. Questo processo avviene principalmente attraverso la registrazione e l'analisi dei segnali elettrici generati dall'attività neuronale.

Ecco come funziona a grandi linee:

1. **Registrazione dei segnali:** Si utilizzano elettrodi per raccogliere i segnali elettrici del cervello. Questi elettrodi possono essere posizionati sulla superficie del cuoio capelluto (elettroencefalogramma, EEG) o impiantati direttamente nel cervello (elettrocorticografia, ECoG, o microelettrodi). Ogni approccio ha i suoi pro e contro in termini di risoluzione spaziale e temporale.

2. **Elaborazione del segnale:** I segnali raccolti sono spesso rumorosi e complessi, quindi devono essere pre-processati. Questo può includere il filtraggio per rimuovere il rumore, la decomposizione del segnale per isolare le componenti rilevanti e la normalizzazione dei dati.

3. **Decodifica delle intenzioni:** Una volta puliti, i segnali vengono analizzati utilizzando algoritmi di machine learning e intelligenza artificiale. Questi algoritmi sono addestrati a riconoscere schemi specifici nell'attività neuronale che corrispondono a intenzioni o azioni particolari. Ad esempio, un certo modello di attivazione neurale può essere associato all'intenzione di muovere un braccio.

4. **Interfacce cervello-computer (BCI):** Le interfacce cervello-computer sono dispositivi ancora in via di costruzione. Estrarre le intenzioni dal cervello è un campo di ricerca straordinariamente complesso e affascinante che coinvolge neuroscienze, intelligenza artificiale e ingegneria biomedica. Questo processo avviene principalmente attraverso la registrazione e l'analisi dei segnali elettrici generati dall'attività neuronale.



Ecco come funziona a grandi linee:

1. **Registrazione dei segnali:** Si utilizzano elettrodi per raccogliere i segnali elettrici del cervello. Questi elettrodi possono essere posizionati sulla superficie del cuoio capelluto (elettroencefalogramma, EEG) o impiantati direttamente nel cervello (elettrocorticografia, ECoG, o microelettrodi). Ogni approccio ha i suoi pro e contro in termini di risoluzione spaziale e temporale.

2. **Elaborazione del segnale:** I segnali raccolti sono spesso rumorosi e complessi, quindi devono essere pre-processati. Questo può includere il filtraggio per rimuovere il rumore, la decomposizione del segnale per isolare le componenti rilevanti e la normalizzazione dei dati.

3. **Decodifica delle intenzioni:** Una volta puliti, i segnali vengono analizzati utilizzando algoritmi di machine learning e intelligenza artificiale. Questi algoritmi sono addestrati a riconoscere schemi specifici nell'attività neuronale che corrispondono a intenzioni o azioni particolari. Ad esempio, un certo modello di attivazione neurale può essere associato all'intenzione di muovere un braccio.

4. **Interfacce cervello-computer (BCI):** Le interfacce cervello-computer sono dispositivi che utilizzano queste tecniche per tradurre l'attività cerebrale in comandi eseguibili da un computer o un dispositivo esterno. Questi sistemi possono permettere alle persone di controllare protesi, comunicare o interagire con ambienti virtuali usando solo i loro pensieri.

5. **Retroazione e adattamento:** Per rendere il sistema più efficace, viene spesso utilizzato un ciclo di retroazione in cui l'utente riceve un feedback visivo o tattile sulle sue intenzioni decodificate. Questo aiuta il sistema a adattarsi meglio ai segnali specifici dell'utente e migliora la precisione della decodifica.


Questo campo è in continua evoluzione e i progressi tecnologici stanno portando a nuovi livelli di precisione e applicabilità. È un esempio straordinario di come la scienza stia svelando i misteri del cervello e stia permettendo nuove forme di interazione uomo-macchina.
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Non mi sembra però che l' interfaccia cervello/mente svolga un lavoro così complicato e impreciso, soggetto a tanti fallimenti. No, la natura ha schemi più semplici ed efficaci. La diade cervello/mente compie un lavoro di traduzione da una lingua (quella dei segni) ad un' altra (quella dei significati). 
Come fa?
Lavora come un traduttore che estrae il significato da dei segni e li traspone in un'altra lingua. La prima lingua è ciò che affluisce dai sensi, e dunque i sensi svolgono già un' operazione di interpretazione : hanno un loro contenuto di coscienza che fa una prima traduzione all' ingrosso. È come una prima dissolvenza delle nebbie; dai segni appare un' immagine sempre più precisa. 
Mi vengono in mente i tanmatra indiani.
I **tanmatra** sono concetti provenienti dalla filosofia indiana, in particolare dalla scuola del Sāṃkhya e dello Yoga. Il termine sanscrito "tanmatra" significa letteralmente "solo quello" e si riferisce agli elementi sottili o ai principi fondamentali che sono i precursori dei sensi e dei loro oggetti percepibili. Sono considerati i costituenti sottili della realtà fenomenica, preesistenti agli elementi materiali.

Ecco i cinque tanmatra e i loro corrispondenti sensi ed elementi grossolani:

1. **Shabda Tanmatra (Suono):** Corrisponde all'udito e all'elemento etere (akasha).
2. **Sparsha Tanmatra (Tatto):** Corrisponde al tatto e all'elemento aria (vayu).
3. **Rupa Tanmatra (Vista):** Corrisponde alla vista e all'elemento fuoco (tejas).
4. **Rasa Tanmatra (Gusto):** Corrisponde al gusto e all'elemento acqua (apas).
5. **Gandha Tanmatra (Odore):** Corrisponde all'olfatto e all'elemento terra (prithivi).

Secondo questa filosofia, i tanmatra sono i principi sottili che danno origine agli elementi grossolani del mondo materiale. Essi mediano tra la coscienza pura e i fenomeni percepibili, fungendo da ponte tra la realtà trascendente e quella immanente. 

Questa idea di elementi sottili è profondamente radicata nelle pratiche spirituali e metafisiche indiane, contribuendo a una comprensione olistica della realtà e della percezione.
Mi vengono in mente perché non possiamo pensare che a un certo punto dalla materia emerga la mente. La mente, sotto forma di mediatori come i tanmatra, deve già essere presente.
Ci vogliono mediatori, interfacce, fin dall' origine


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