Miya-kompyuter interfeysi sahifasining manbasini koʻrish

'''Miya-kompyuter [[Interfeys|interfeysi]]''' (BCI), baʼzan miya-mashina interfeysi (BMI) deb ham ataladi, [[Bosh miya|miya]] elektr faolligi va tashqi qurilma, odatda kompyuter yoki robot qoʻli oʻrtasidagi toʻgʻridan-toʻgʻri aloqa bogʻlanishidir. BCI’lar koʻpincha insonning kognitiv yoki sensor-motor funksiyalarini tadqiq qilish, yordam berish, kuchaytirish yoki tuzatishga qaratilgan<ref>{{Cite journal|title=Enhancing Nervous System Recovery through Neurobiologics, Neural Interface Training, and Neurorehabilitation|journal=Frontiers in Neuroscience|volume=10|page=584|year=2016|pmid=28082858|pmc=5186786|doi=10.3389/fnins.2016.00584}}</ref>. Ular koʻpincha inson-mashina interfeysi sifatida tasavvur qilinadi, bu esa tana qismlarini (qoʻllarni …) harakatlantirish oraliqlarini oʻtkazib yuboradi, garchi ular miya va mashina oʻrtasidagi farqni yoʻqotish imkoniyatini ham oshiradi. BCI implementatsiyalari elektrodlarning miya toʻqimalariga jismonan qanchalik yaqinligiga qarab, noinvaziv ([[Elektroensefalografiya|EEG]], MEG, [[Magnetik rezonans tomografiya|MRI]]) va qisman invaziv (ECoG va endovaskulyar) hamda invaziv (mikroelektrod massiv) turlarga boʻlinadi<ref name=":7">{{Cite journal|last=Martini|first1=Michael L.|last2=Oermann|first2=Eric Karl|last3=Opie|first3=Nicholas L.|last4=Panov|first4=Fedor|last5=Oxley|first5=Thomas|last6=Yaeger|first6=Kurt|date=February 2020|title=Sensor Modalities for Brain-Computer Interface Technology: A Comprehensive Literature Review|url=https://journals.lww.com/neurosurgery/abstract/2020/02000/sensor_modalities_for_brain_computer_interface.22.aspx|journal=Neurosurgery|language=en-US|volume=86|issue=2|pages=E108–E117|doi=10.1093/neuros/nyz286|pmid=31361011|issn=0148-396X}}</ref>.

BCI’lar boʻyicha tadqiqotlar 1970-yillarda Jek Vidal tomonidan [[Los-Anjelesdagi Kaliforniya universiteti|Kaliforniya universiteti, Los-Anjeles]] (UCLA)da Milliy fanlar fondi granti ostida boshlandi, keyinchalik DARPA tomonidan shartnoma orqali davom ettirildi<ref name="Vidal1">{{Cite journal|title=Toward direct brain-computer communication|journal=Annual Review of Biophysics and Bioengineering|volume=2|issue=1|pages=157–180|year=1973|pmid=4583653|doi=10.1146/annurev.bb.02.060173.001105}}</ref><ref name="Vidal2">{{Cite journal|title=Real-Time Detection of Brain Events in EEG|url=https://archive.org/details/ieee-proceedings_1977-05_65_5/page/633|journal=Proceedings of the IEEE|year=1977|volume=65|pages=633–641|doi=10.1109/PROC.1977.10542|issue=5}}</ref>.Vidalning 1973-yildagi maqolasi ilmiy adabiyotga miya-kompyuter interfeysi iborasini kiritdi.

Miyaning kortikal plastisligi tufayli, implantatsiyalangan protezlardan keladigan signallar moslashgandan soʻng, miya tomonidan tabiiy sensor yoki effektor kanallari kabi ishlov berilishi mumkin<ref>{{Cite journal|display-authors=6|title=A direct brain interface based on event-related potentials|journal=IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering|volume=8|issue=2|pages=180–185|date=June 2000|pmid=10896180|doi=10.1109/86.847809}}</ref>. Bir necha yillik hayvonlar ustida olib borilgan tajribalardan soʻng, 1990-yillarning oʻrtalarida insonlarga birinchi neyroprotez qurilmalari implantatsiya qilindi.

Frontal lobdan ([[Elektroensefalografiya|EEG miya toʻlqinlari]])olingan statistik vaqtinchalik xususiyatlarga mashinani oʻrganishni qoʻllash orqali inson-kompyuter oʻzaro taʼsirini oʻrganish boʻyicha tadqiqotlar [[Ruhiy holat|ruhiy holatlarni]] (dam olish, neytral, konsentratsiya) tasniflashda muvaffaqiyatga erishdi<ref>{{Kitob manbasi |title=A Study on Mental State Classification using EEG-based Brain-Machine Interface |date=September 2018 |publisher=9th international Conference on Intelligent Systems 2018 |location=Madeira Island, Portugal |url=https://www.researchgate.net/publication/328615252 |accessdate=3 December 2018 |ref=birdeegmentalstates}}</ref>,ruhiy-emotsional holatlarni (salbiy, neytral, ijobiy) va talamokortikal disritmiyani tasniflashda muvaffaqiyatga erishdi<ref>{{Kitob manbasi |title=Mental Emotional Sentiment Classification with an EEG-based Brain-Machine Interface |date=2019 |publisher=The International Conference on Digital Image and Signal Processing (DISP'19) |location=St Hugh's College, University of Oxford, United Kingdom |url=https://www.disp-conference.org |accessdate=3 December 2018 |ref=birdeegemotions}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Thalamocortical dysrhythmia detected by machine learning|language=En|journal=Nature Communications|volume=9|issue=1|pages=1103|date=March 2018|pmid=29549239|pmc=5856824|doi=10.1038/s41467-018-02820-0|bibcode=2018NatCo...9.1103V}}</ref>.

== Tarixi ==
Miya-kompyuter interfeyslarining (BCI) tarixi Hans Bergerning miya elektr faolligini kashf etishi va elektroensefalografiyani (EEG) rivojlantirishi bilan boshlanadi. 1924-yilda Berger EEG yordamida inson miya faolligini birinchi boʻlib yozib oldi. Berger EEG izlarini tahlil qilish orqali alfa toʻlqini (8-13 Hz) kabi tebranish faolligini aniqlay oldi.

Bergerning birinchi yozish qurilmasi juda oddiy edi. U bemorlarining bosh terisiga [[kumush]] simlar joylashtirdi. Keyinchalik, ular bemorning boshiga kauchuk bandajlar bilan oʻrnatilgan kumush folga bilan almashtirildi. Berger bu sensorlarni Lippmann kapillyar elektrometeriga uladi, ammo natijalar umidsizlik bilan yakunlandi. Biroq, voltajlarni 10⁻⁴ voltgacha koʻrsata oladigan [[Siemens|Siemensning]] ikki spiral yozish [[Galvanometr|galvanometri]] kabi yanada rivojlangan oʻlchov qurilmalari muvaffaqiyatga olib keldi.

Berger EEG toʻlqin diagrammalaridagi oʻzgarishlar bilan miya kasalliklari oʻrtasidagi oʻzaro bogʻlanishni tahlil qildi. EEGʻlar miya tadqiqotlari uchun butunlay yangi imkoniyatlar ochdi.

Garchi bu atama hali yaratilmagan boʻlsa-da, eng dastlabki ishlayotgan miya-mashina interfeyslari misollaridan biri amerikalik kompozitor Alvin Lucierning 1965-yildagi „Music for Solo Performer“ asaridir. Ushbu asar EEG va analog signalni qayta ishlash apparaturasini (filtrlar, amplifikatörlar va mikser) akustik zarba asboblarini ragʻbatlantirish uchun foydalanadi. Asarni ijro etish uchun alfa toʻlqinlarni ishlab chiqarish va shu orqali asboblarni ovoz kuchaytirgichlar yordamida „oʻynash“ talab etiladi; ovoz kuchaytirgichlar asboblarga yaqin yoki bevosita ularning ustiga joylashtiriladi<ref>{{Cite journal|authorlink1=Volker Straebel|title=Alvin Lucier's music for solo performer: experimental music beyond sonification|url=https://depositonce.tu-berlin.de//handle/11303/7085|journal=Organised Sound|volume=19|issue=1|year=2014|pages=17–29|doi=10.1017/S135577181300037X}}</ref>.

Vidal „BCI“ atamasini yaratdi va ushbu mavzuda birinchi hamkorlar tomonidan koʻrib chiqilgan nashrlarni taqdim etdi<ref name="Vidal1">{{Cite journal|title=Toward direct brain-computer communication|journal=Annual Review of Biophysics and Bioengineering|volume=2|issue=1|pages=157–180|year=1973|pmid=4583653|doi=10.1146/annurev.bb.02.060173.001105}}</ref><ref name="Vidal2">{{Cite journal|title=Real-Time Detection of Brain Events in EEG|url=https://archive.org/details/ieee-proceedings_1977-05_65_5/page/633|journal=Proceedings of the IEEE|year=1977|volume=65|pages=633–641|doi=10.1109/PROC.1977.10542|issue=5}}</ref>.U BCI’larning ixtirochisi sifatida keng tanilgan<ref name="Wolpaw, J.R 2012">Wolpaw, J. R. and Wolpaw, E. W. (2012). „Brain-Computer Interfaces: Something New Under the Sun“. In: ''Brain-Computer Interfaces: Principles and Practice'', Wolpaw, J. R. and Wolpaw (eds.), E. W. Oxford University Press.</ref><ref>{{Cite journal|title=Brain-computer interfaces for communication and control|url=https://archive.org/details/sim_clinical-neurophysiology_2002-06_113_6/page/767|journal=Clinical Neurophysiology|volume=113|issue=6|pages=767–791|date=June 2002|pmid=12048038|doi=10.1016/s1388-2457(02)00057-3}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Brain-computer interface systems: progress and prospects|journal=Expert Review of Medical Devices|volume=4|issue=4|pages=463–474|date=July 2007|pmid=17605682|doi=10.1586/17434440.4.4.463}}</ref>.Bir qayta koʻrib chiqish Vidalning 1973 yildagi maqolasida EEG signallari yordamida tashqi obyektlarni boshqarish boʻyicha „BCI chaqiruvi“ni<ref name="Bozinovski1">{{Cite journal|year=2019|title=Brain-computer interface in Europe: The thirtieth anniversary|journal=Automatika|volume=60|issue=1|pages=36–47|doi=10.1080/00051144.2019.1570644}}</ref> taʼkidlaganini, ayniqsa BCI nazorat uchun Contingent Negative Variation (CNV) potensialidan foydalanishni qiyinchilik sifatida koʻrsatganini aytib oʻtgan. Vidalning 1977 yildagi tajribasi 1973 yildagi BCI chaqiruvidan keyingi birinchi BCI qoʻllanishi boʻldi. Bu noninvaziv EEG (aslida Visual Evoked Potentials (VEP)) yordamida kompyuter ekranida kursor kabi grafik obyektni boshqarish edi. Namoyish maʼlum bir labirintda harakatlanishni oʻz ichiga oldi<ref>{{Cite journal|last=Vidal|first1=Jacques J.|title=Real-time detection of brain events in EEG|journal=Proceedings of the IEEE|date=1977|volume=65|issue=5|pages=633–641|doi=10.1109/PROC.1977.10542|url=http://web.cs.ucla.edu/~vidal/Real_Time_Detection.pdf|access-date=4 November 2022|language=en|archiveurl=https://web.archive.org/web/20150719005915/http://web.cs.ucla.edu/~vidal/Real_Time_Detection.pdf|archivedate=19 July 2015}}</ref>.

1988-yilda fizik obyekt, yaʼni robotning noninvaziv EEG yordamida boshqarilishi birinchi marotaba namoyish qilindi. Tajriba EEG yordamida robotning harakatini koʻrsatdi, bu robotni yerga chizilgan chiziq boʻylab harakatlanishga, shu jumladan bir nechta boshlash-toʻxtatish-qayta boshlash tsikllarini amalga oshirishga imkon berdi. Chiziqni kuzatish robotning standart xatti-harakati boʻlib, u mustaqil intellekt va mustaqil energiya manbasidan foydalanadi<ref>S. Bozinovski, M. Sestakov, L. Bozinovska: Using EEG alpha rhythm to control a mobile robot, In G. Harris, C. Walker (eds.) ''Proc. IEEE Annual Conference of Medical and Biological Society'', p. 1515-1516, New Orleans, 1988</ref><ref>S. Bozinovski: Mobile robot trajectory control: From fixed rails to direct bioelectric control, In O. Kaynak (ed.) ''Proc. IEEE Workshop on Intelligent Motion Control'', p. 63-67, Istanbul, 1990</ref><ref>M. Lebedev: Augmentation of sensorimotor functions with neural prostheses. Opera Medica and Physiologica. Vol. 2 (3): 211-227, 2016</ref><ref>M. Lebedev, M. Nicolelis: Brain-machine interfaces: from basic science to neuroprostheses and neurorehabilitation, Physiological Review 97:737-867, 2017</ref>.

1990-yilda yopiq siklli, ikki tomonlama, moslashuvchan BCI haqida hisobot taqdim etildi, bu BCI anticipator miyaning potentsiali, yaʼni Contingent Negative Variation (CNV) potentsiali yordamida kompyuter signalizatorini boshqarishni amalga oshirdi<ref>L. Bozinovska, G. Stojanov, M. Sestakov, S. Bozinovski: CNV pattern recognition: a step toward a cognitive wave observation, In L. Torres, E. Masgrau, E. Lagunas (eds.) Signal Processing V: Theories and Applications, Proc. EUSIPCO-90: Fifth European Signal Processing Conference, Elsevier, p. 1659-1662, Barcelona, 1990</ref> <ref>L. Bozinovska, S. Bozinovski, G. Stojanov, Electroexpectogram: experimental design and algorithms, In Proc IEEE International Biomedical Engineering Days, p. 55-60, Istanbul, 1992</ref>. Tajribada, CNV tomonidan ifodalangan miya kutilishi holati S1-S2-CNV paradigmasida S2 signalizatorini boshqarish uchun qayta aloqa sikli orqali ishlatilgani tasvirlangan. Natijada miya kutilish oʻrganishini aks ettiruvchi kognitiv toʻlqin Electroexpectogram (EXG) deb nomlandi. CNV miya potentsiali Vidalning 1973-yildagi chaqiruvining bir qismi edi.

2010-yillarda olib borilgan tadqiqotlar neyral stimulyatsiyaning funktsional ulanishni va unga bogʻliq xatti-harakatlarni molekulyar mexanizmlar orqali tiklash imkoniyatini koʻrsatdi<ref>{{Cite journal|display-authors=6|title=DARPA-funded efforts in the development of novel brain-computer interface technologies|journal=Journal of Neuroscience Methods|volume=244|pages=52–67|date=April 2015|pmid=25107852|doi=10.1016/j.jneumeth.2014.07.019}}</ref><ref>{{Cite journal|title=Plasticity-inducing TMS protocols to investigate somatosensory control of hand function|journal=Neural Plasticity|volume=2012|pages=350574|date=16 May 2012|pmid=22666612|pmc=3362131|doi=10.1155/2012/350574}}</ref>.Bu BCI texnologiyalari funktsiyalarni tiklash imkoniyatiga ega boʻlishi mumkin degan konsept uchun eshikni ochdi.

2013-yildan boshlab, DARPA BRAIN tashabbusi orqali BCI texnologiyalarini moliyalashtirdi, bu tashabbus Pittsburgh universiteti tibbiyot markazi<ref>{{Veb manbasi |muallif=Fox |ism=Maggie |sarlavha=Brain Chip Helps Paralyzed Man Feel His Fingers |url=https://www.nbcnews.com/health/health-news/brain-chip-helps-paralyzed-man-feel-his-fingers-n665881 |ish=NBC News |sana=October 13, 2016 |qaralgan sana=23 March 2021}}</ref>, Paradromics<ref>{{Veb manbasi |muallif=Hatmaker |ism=Taylor |sarlavha=DARPA awards $65 million to develop the perfect, tiny two-way brain-computer inerface |url=https://techcrunch.com/2017/07/10/darpa-nesd-grants-paradromics/ |ish=Tech Crunch |sana=July 10, 2017 |qaralgan sana=23 March 2021}}</ref>, Brown universiteti<ref>{{Yangiliklar manbasi |last=Stacey |first=Kevin |date=July 10, 2017 |title=Brown to receive up to 209M to engineer next-generation brain-computer interface |work=Brown University |url=https://www.brown.edu/news/2017-07-10/neurograins |access-date=23 March 2021}}</ref> va Synchron kabi jamoalar tomonidan olib borilgan ishlarni qoʻllab-quvvatladi<ref>{{Veb manbasi |sarlavha=Minimally Invasive "Stentrode" Shows Potential as Neural Interface for Brain |url=https://www.darpa.mil/news-events/2016-02-08 |ish=Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) |sana=2016-02-08 |qaralgan sana=23 March 2021}}</ref>.

== Neyroprotezlar ==
Neyroprotezlar – bu neyrobiologiya sohasiga oid boʻlib, sunʼiy qurilmalar yordamida zararlangan nerv tizimlari va miya bilan bogʻliq muammolar yoki sezgi yoki boshqa organlarning (peshob pufagi, diafragma va boshqalar) funksiyalarini almashtirish bilan shugʻullanadi. 2010-yil dekabr holatiga koʻra, dunyo boʻylab taxminan 736,900 kishiga [[Koxlear implanti|koʻkqorinchali implantatlar]] neyroprotez qurilmalari sifatida oʻrnatilgan<ref>{{Veb manbasi |url=https://www.nidcd.nih.gov/health/cochlear-implants |sarlavha=Cochlear Implants |sana=February 2016 |qaralgan sana=1 April 2024 |nashriyot=[[National Institute on Deafness and Other Communication Disorders]]}}</ref>. Boshqa neyroprotez qurilmalari koʻrishni tiklashga, jumladan retinal implantlarga qaratilgan. Biroq, birinchi neyroprotez qurilmasi yurak stimulyatori edi.

Bu atamalar baʼzan bir-birining oʻrnida ishlatiladi. Neyroprotezlar va BCI’lar koʻrishni, eshitishni, harakatni, muloqot qila olishni va hatto kognitiv funksiyani tiklash kabi bir xil maqsadlarni amalga oshirishga intiladi<ref name="Krucoff 584">{{Cite journal|title=Enhancing Nervous System Recovery through Neurobiologics, Neural Interface Training, and Neurorehabilitation|journal=Frontiers in Neuroscience|volume=10|page=584|year=2016|pmid=28082858|pmc=5186786|doi=10.3389/fnins.2016.00584}}</ref>.Ikkalasi ham oʻxshash tajribaviy usullar va jarrohlik texnikalaridan foydalanadi.

== Hayvonlar ustida olib borilgan tadqiqot ==
Bir nechta laboratoriyalar maymun va sichqonlarning miya korteksidan signallarni oʻqib, BCI’larni harakatni amalga oshirish uchun ishlatishga muvaffaq boʻldi. Maymunlar [[Kursor|kompyuter kursorlari]] harakatga keltirish va robot qoʻllarni oddiy vazifalarni bajarishga buyurish uchun faqat vazifani oʻylab koʻrish va natijalarni koʻrish orqali, motor chiqishini ishlatmasdan harakat qildilar. 2008-yil may oyida Pittsburgh universiteti tibbiyot markazida maymunning robot qoʻlni oʻylab ishlatishini koʻrsatgan suratlar bir nechta tadqiqotlarda nashr etildi<ref>{{Veb manbasi |sarlavha=Monkey Uses Brain Power to Feed Itself With Robotic Arm |nashriyot=Pitt Chronicle |sana=6 September 2008 |url=http://www.chronicle.pitt.edu/?p=1478 |qaralgan sana=6 July 2009 |arxivurl=https://web.archive.org/web/20090910034547/http://www.chronicle.pitt.edu/?p=1478 |arxivsana=10 September 2009}}</ref>. Qoʻylar ham Synchronʼning Stentrode kabi BCI texnologiyalarini baholash uchun ishlatilgan.

2020-yilda [[Elon Musk]] [[Neuralink]] toʻgʻri choʻchqaga muvaffaqiyatli implantatsiya qilindi<ref>{{Veb manbasi |sarlavha=Elon Musk's Pig-Brain Implant Is Still a Long Way from 'Solving Paralysis' |url=https://www.scientificamerican.com/article/elon-musks-pig-brain-implant-is-still-a-long-way-from-solving-paralysis/ |ish=[[Scientific American]] |sana=November 2020 |qaralgan sana=23 March 2021}}</ref>. 2021-yilda Musk kompaniya Neuralink qurilmasi yordamida maymunni video oʻyinlarini oʻynashga muvaffaqiyatli oʻrgatganini eʼlon qildi<ref>{{Veb manbasi |sarlavha=Elon Musk says his start-up Neuralink has wired up a monkey to play video games using its mind |url=https://www.cnbc.com/2021/02/01/elon-musk-neuralink-wires-up-monkey-to-play-video-games-using-mind.html |ish=CNBC |sana=February 2021 |qaralgan sana=23 March 2021}}</ref>.

=== Oldingi ishi ===
1969-yilda Fetz va boshqalar tomonidan Vashington universitetining Tibbiyot maktabi, Regional Primate Research Center va Fiziologiya va Biofizika kafedrasida olib borilgan operant shartlash tadqiqotlari maymunlar neyral faollik yordamida biofeedback qoʻlini boshqarishni oʻrganishi mumkinligini koʻrsatdi<ref>{{Cite journal|title=Operant conditioning of cortical unit activity|url=https://archive.org/details/sim_science_1969-02-28_163_3870/page/n81|journal=Science|volume=163|issue=3870|pages=955–958|date=February 1969|pmid=4974291|doi=10.1126/science.163.3870.955|bibcode=1969Sci...163..955F}}</ref>. 1970-yillarda olib borilgan shunga oʻxshash tadqiqotlar maymunlar toʻgʻri mukofotlangan taqdirda asosiy motor korteksdagi individual va bir nechta neyronlarning otish tezliklarini boshqarishni oʻrganishi mumkinligini aniqladi<ref>{{Cite journal|title=Fine control of operantly conditioned firing patterns of cortical neurons|url=https://archive.org/details/experimental-neurology_1978-09-01_61_2/page/349|journal=Experimental Neurology|volume=61|issue=2|pages=349–369|date=September 1978|pmid=101388|doi=10.1016/0014-4886(78)90252-2}}</ref>.

Harakatni boshqaradigan motor korteks neyronlaridan harakatlarni qayta tiklash uchun [[Algoritm|Algoritmlar]] 1970-yillarga borib taqaladi. 1980-yillarda, Georgopoulos Jon Xopkins universitetida rhesus makakalaridagi motor korteksning individual neyronlarining elektr javoblari va qoʻllarining harakat yoʻnalishi oʻrtasida matematik bogʻlanishni aniqladi. U, shuningdek, maymunning miya turli sohalarida tarqalgan neyronlar guruhlari birgalikda motor buyruqlarini boshqarishini aniqladi. U uskunalar cheklovlari sababli faqat bitta sohadagi neyronlarning otishlarini yozib olish imkoniga ega boʻldi<ref>{{Cite journal|title=Mental rotation of the neuronal population vector|url=https://archive.org/details/sim_science_1989-01-13_243_4888/page/n96|journal=Science|volume=243|issue=4888|pages=234–236|date=January 1989|pmid=2911737|doi=10.1126/science.2911737|bibcode=1989Sci...243..234G}}</ref>.

Bir nechta guruhlar neyronlar guruhlaridan (neyronlar toʻplamlaridan) yozib olish orqali murakkab miya motor korteks signallarini olishga muvaffaq boʻlishdi va ularni tashqi qurilmalarni boshqarish uchun ishlatishdi<sup class="noprint Inline-Template Template-Fact" style="white-space:nowrap;">&#x5B;''[[vikipediya:Manba kerak|<span title="This claim needs references to reliable sources. (May 2024)">citation needed</span>]]''&#x5D;</sup>
== Manbalar ==
{{manbalar}}
[[Turkum:Virtual reallik]]
[[Turkum:Foydalanuvchi interfeysi texnikasi]]