Hjernespil

Marco Della Torre sidder foran en kæmpe fladskærm, iført en mærkelig, edderkoppelignende ting på hovedet. Han løfter langsomt armene, og en virtuel sten begynder at gløde og ryste på skærmen. Den vakler lidt og rejser sig så og hænger kort i luften.

Hjernekontrol : Her vises prototypen af ​​den kommercielle version af en ny videospil-controller fra Emotiv Systems. Det trådløse headset har 16 indbyggede sensorer, der registrerer elektriske signaler fra hjernen.

Della Torre, en produktingeniør hos San Francisco startup Emotiv Systems, demonstrerer virksomhedens nye spilcontroller – et headset med sensorer, der kan registrere hjerneaktivitet. Emotiv og dets konkurrent, San Jose-baserede Neurosky, udvikler de første spilleenheder til at bruge elektroencefalografi (EEG), en årtier gammel teknologi, hvor elektroder placeret på hovedbunden måler elektrisk aktivitet i hjernen.

Denne historie var en del af vores juli 2008-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

I hænderne på neurologer kan EEG være et stærkt værktøj til for eksempel at identificere kilden til anfald hos epilepsipatienter. Men spiludviklere ønsker at bruge EEG til at lade spillere styre virtuelle miljøer med deres sind. De håber, at EEG bliver den næste store computergrænseflade – et skridt ud over enheder som Nintendo Wii-fjernbetjeningen, som giver spillere mulighed for at konvertere deres håndbevægelser til handlinger på skærmen.

Både Emotiv og Neurosky har skabt enorm buzz i spilverdenen. Men kan headsettet virkelig give den oplevelse, gamere leder efter? Folk har en tendens til at ville lave science fiction og [bruge EEG-signaler til] at rette pistolen eller flyve flyet, siger Scott Makeig, en neuroforsker ved University of California, San Diego. Men faktisk er ændringer i EEG knyttet til ændringer i årvågenhed og ophidselse, som er langsomme af deres natur. At prøve at bruge det til at gøre hurtige ting er ikke særlig naturligt.

MERE INFORMATION:

• Epoc headset

  Emotiv, $299
  Udgivelsen er planlagt til feriesæsonen 2008

  
  
  

• Tankegang

  Neurosky, anslået $49 og opefter
  Endnu ikke tilgængelig for offentligheden

Og at måle hjernesignaler er vanskeligt nok i første omgang. Små muskelbevægelser kan for eksempel generere elektriske potentialer, der er mere end 10 gange så stærke som dem, der produceres af neuroner. Forskere, der bruger EEG, forsøger at filtrere denne støj fra på forskellige måder: forbedring af sensorfølsomheden ved at påføre ledende gel til hovedbunden, opstilling af sensorer i hætter, der er specielt monteret på et forsøgspersons hoved, og brug af kompleks signalanalyse. Det har vist sig vanskeligt på overbevisende måde at fjerne forurening fra EEG-signaler, siger Alan Gevins, neuroforsker og grundlægger af SAM Technology i San Francisco, et firma, der udvikler EEG-baserede medicinske tests til evaluering af opmærksomhed og hukommelse.

I forsøget på at designe et headset, der er egnet til spil, står Emotiv og Neurosky over for en skræmmende udfordring: det må ikke kræve klæbrige geler, det skal være enkelt nok til, at enhver bruger kan glide på (uanset hvor mærkeligt hans eller hendes hoved er udformet), og det skal bruge træge EEG-responser til at kontrollere hurtige handlinger. For at se, hvordan det går dem, fløj jeg til Californien tidligere i år for at teste begge deres enheder – med Gevins' hjælp.

Multimedier

• Alan Gevins, neuroforsker og grundlægger af SAM Technology, taler om EEG.

Yoda-agtig
Siddende på en sort lædersofa på Emotivs elegante kontorer i downtown San Francisco, klemmer spilproducenten Zachary Drake Epoc-headsettet på mit hoved. Et omrids af et hoved på fjernsynsskærmen foran mig angiver kvaliteten af ​​signalet, der kommer fra hver af headsettets 14 elektroder. Mine registrerer for det meste gul-middel til dårlig.

Jeg tester et spil, der er udviklet specifikt til at vise Epoc'ens muligheder. Foran en pagode sat mod et landskab af stejle tinder og silhuettræer, beordrer en kampsportsmester mig til at løfte en sten ved kun at bruge mine tanker. Forsøger at fremkalde en Yoda-lignende intensitet, fokuserer jeg på klippen og laver en løftende bevægelse med min hånd. (Mens Della Torre siger, at det ikke er nødvendigt at lave bevægelsen fysisk, hjælper det ofte.) Først gør klippen ingenting. Så løfter den sig lidt, vakler i luften og synker.

Spillet inkluderer et par træningssessioner, hvor softwaren søger efter specifikke mønstre af elektrisk aktivitet, der opstår, når jeg enten tænker på at løfte en sten eller lave en bevægelse for at løfte. Programmet vil derefter forsøge at opdage og reagere på disse mønstre, når spillet begynder. I teorien behøver jeg faktisk ikke at forestille mig at løfte stenen: ethvert specifikt mønster af hjerneaktivitet, eller potentielt endda muskelaktivitet, kunne være bundet til en kommando. Hvis jeg gentagne gange tænkte på at skubbe i løbet af træningsperioden, ville computeren overveje, at signalet til at løfte.

Denne kalibrering af systemet er ikke altid præcis. Under mit testløb stiger stenen op i luften, da jeg vender mig væk fra skærmen for at skrive i min notesbog. Jeg sprænger også et bjerg uden at mene at gøre noget. Drake bortforklarer dette og siger, at jeg er som en troldmand, der bare lærer at besværge – nogle gange forsvinder de, når du ikke engang prøver.

Emotiv-headsettet har to andre påståede kræfter, som begge måske er mere i overensstemmelse med EEGs styrker. Ved at bruge muskelsignaler opfanget fra ansigts- og øjenbevægelser kan den læse ansigtsudtryk, så den kan hjælpe med at animere folks avatarer – deres digitale alter egoer – i virtuelle verdener som Second Life. (Softwareforbedrede kameraer er under udvikling til at gøre lignende ting.) Mere nyt er headsettets evne til groft at registrere din sindstilstand – uanset om du er forlovet (det være sig vred eller opmærksom) eller ej. Himlen i kampsportsspillet lyser orange, når jeg begynder at koncentrere mig og svinder til grøn, når jeg stirrer ud af vinduet.

Chris Linder, en udvikler, der arbejder på et spil, der vil blive leveret med den kommercielle version af Emotiv-enheden, siger, at hans team mest nød at designe funktioner, der udnytter disse to aspekter af det. Mens Linder, medstifteren af ​​Demiurge Studios i Cambridge, MA, ikke ønsker at afsløre detaljer om sit begyndende spil, giver han eksemplet med at tillade spilleren at gå på vandet - men kun mens han bevarer et konstant niveau af ro. Hvis man blev for ophidset, ville man bare synke, siger Linder, hvis firma også udviklede nogle af de første spil til Wii.

Omkring 50 miles syd for Emotivs kontorer i San Francisco ligger hovedkonkurrenten Neurosky, som har taget en meget enklere tilgang til at skabe en kommerciel EEG-enhed. Headsettet, det har udviklet, har kun én sensor, som hviler på panden, og en indbygget processor, der analyserer indgående signaler, før den trådløst sender data til en computer.

Neurosky-enheden forsøger at detektere forskellige sindstilstande ved at analysere hjernebølger – rytmiske udsving i spændingen målt af EEG-elektroder. Mens der ikke er nogen en-til-en overensstemmelse mellem mental tilstand og en specifik hjernerytme, har forskere rapporteret om specifikke forbindelser. Visse mønstre af theta-rytmer, som forekommer med en frekvens på fire til syv hertz, er forbundet med døsighed. Alfabølger, otte til tolv hertz, er karakteristiske for afslapning. (Alfabølger kan også induceres ved at lukke øjnene.) Algoritmer destillerer de elektriske signaler, der registreres af sensoren, til et enkelt outputnummer, som derefter kan bruges som et kontrolelement i et videospil eller en anden applikation. Et andet sæt algoritmer er designet til at opdage en mental tilstand, som virksomheden kalder meditation. (Som det var tilfældet med Emotivs enhed, spiller muskelaktivitet sandsynligvis også ind her. Når du for eksempel forsøger at koncentrere dig, er det sandsynligt, at du sidder stille og ikke bevæger dit hoved eller dine øjne; reduktionen af ​​muskelaktivitet kan være en faktor ind i enhedens analyse.)

Ved at spille et simpelt spil designet til at vise enhedens muligheder løfter jeg med succes en virtuel blok op i luften ved at koncentrere mig. Jeg satte også ild til en gren ved at opretholde den koncentration: grenen gnister og ryger og eksploderer derefter i flammer, en uventet tilfredsstillende oplevelse. Så fokuserer jeg vildt indad og formår at rejse et sunket fly fra en sø.

Køber pas på
Hvad tænker neurovidenskabsmænd – som har brugt EEG i årtier – om disse virksomheders forsøg på at omdanne et forskningsværktøj til en spilteknologi? Dem, jeg talte med, er ensartet skeptiske over, at enhederne er afhængige af hjerneaktivitet alene. (Neurosky ejer dette, mens Emotivs præsident, Tan Le, insisterer på, at telekinesefunktionen kun bruger elektriske signaler, der kommer fra hjernen.) Gerwin Schalk, en forsker ved Wadsworth Center i Albany, NY, er ved at udvikle EEG-baserede systemer der tillader alvorligt lammede mennesker at interagere med computere. Han siger, at med hans andengenerationssystem tager det adskillige timers træning at kontrollere én grad af bevægelsesfrihed – hvad du skal bruge for at løfte en sten i Emotiv-videospillet. Mere omfattende praksis er nødvendig for at udvikle multidimensionel kontrol. Hvis man ville opfange signaler for at flytte et rumskib til venstre eller højre, ville det være meget nemmere for en person at gøre det med ansigtsudtryk end med hjerneaktivitet, siger Schalk.

Alan Gevins, der har studeret EEG i de sidste 40 år, er enig. Hvis sensorerne ikke får god kontakt med hovedbunden, vil de bevæge sig lidt og generere en artefakt, når hovedet bevæger sig, siger han. Sådanne artefakter er ofte ikke så indlysende og ikke let at fjerne algoritmisk. Emotiv afviste at vise os de rå EEG-data indsamlet af dens enhed, med henvisning til proprietære bekymringer, så det var umuligt at afgøre, om headsettet og analysesoftwaren virkelig filtrerede støj fra og målte hjerneaktivitet konsekvent.

Mens Gevins erkender, at for et spilsystem er det ligegyldigt, hvilken slags signaler enheden bruger, bekymrer han sig for, at overdrivelse af EEG's evne til at læse dit sind kan skade teknologiens omdømme. De er langt ude med de etiketter, de sætter på tingene, siger han.

Andre håber, at EEG-enhederne kunne have medicinske anvendelser. Lesco Rogers, en smertebehandlingsspecialist ved Duke University Medical Center i Durham, NC, har været i samtaler med Neurosky om at teste sin enhed til brug med slagtilfældepatienter. Rogers overvejer meget simple anvendelser af teknologien, såsom at lade handicappede patienter tænde for et fjernsyn. Det, der gør teknologien interessant for mig, er prisen, siger han.

I mellemtiden kunne EEG's evne til at måle årvågenhed og ophidselse tilføje et interessant nyt lag til videospil: i en utilsigtet visning af en af ​​Epocs funktioner, lyste himlen lysende orange, da Della Torre, stadig iført headsettet efter en demonstration, argumenterede med en skeptisk videnskabsmand. Men teknologien virker stadig for begrænset til at have Wii'ens transformative effekt. Det er rigtigt, at Emotivs og Neuroskys enheder på et meget simpelt niveau kan læse dit sind – og det føltes meget imponerende at løfte det fly med koncentrationskræfterne. Men det nye i enhederne forsvinder sandsynligvis hurtigt, og spillere, der forventer evnen til at udøve præcis tankekontrol, vil sandsynligvis blive skuffede.

Emily Singer er BØRN redaktør for bioteknologi og biovidenskab.

skjule