Нейрокоммуникаторы

Нейрокоммуникаторы

В 1999 году американские исследователи опубликовали интересную статью. Представьте себе: лабораторную крысу слегка ограничили в движении так, что она не могла убежать. Крыса томилась жаждой и потому быстро научилась двигать лапкой специальный рычажок, который пододвигал к ней поилку. В этом ничего удивительного нет, крысы очень быстро учатся такому трюку фактически в одной сессии.

1

Необычность такого эксперимента состояла в том, что в мозг крысы было вживлено порядка сорока-пятидесяти тонких электродов, которые измеряли электрическую активность пятидесяти-шестидесяти нервных клеток одновременно. Исследователям было интересно узнать, есть ли какая-то однозначная последовательность в возбуждении этих клеток, когда крыса намеревается двинуть лапкой рычажок. Важно было подсмотреть само намерение крысы. Животные как люди сначала что-то намереваются сделать, а потом уже делают.

Однако уж мы техникой подсмотрели намерение животного, то той же техникой можно и выполнить это намерение, пододвинуть эту поилку даже раньше, чем лапкой крыса начнет двигать рычажок. И, удивительное дело, как только крысе захочется пить, и надо бы двинуть лапкой рычажок, она этого не делает — поилка пододвигается сама по себе. Через совсем небольшое время, крыса, условно говоря, складывает лапки, и одним только намерением вызывает себе поилку.

2

Эта технология прямой коммуникации мозга с исполнительным устройством называется «интерфейс мозг-компьютер», потому что ученые, в данном случае, американские исследователи, придумали технологическую цепочку, встроенную между мозгом и компьютером: от измерения электрической активности мозга, расшифровки этой активности, построения модели намерения и передачи команды для исполнительных устройств. Получается, что животное может силой намерения управлять событием во внешней среде. Это был не первый опыт и далеко не последний в разработке проблемы интерфейса мозг-компьютер, в создании нейрокоммуникаторов.

3

Что даст появление нейрокоммуникаторов, что нового принесет в наш мир? По-видимому, наступит совершенно новый этап в развитии техногенных средств коммуникации между человеком и окружающей средой. Электронными и вычислительными средствами для расшифровки электрической активности мы можем добиться прямого понимания намерения мозга еще до того, как мозг отдает команды мышцам. Ведь биологические моторные системы слишком инерционны – для того, чтобы обеспечить активность мышц, нужно сначала увеличить кровоток в мышцах, доставить к месту действия нужные метаболиты и так далее. Если использовать нейрокоммуникатор, решение, принятое мозгом, тут же перехватывается электронными вычислительными средствами, и без замедления передаются исполнительным устройствам.

4

К настоящему времени мы уже давно находимся в сети электронного общения (например, мобильные телефоны). Но еще более мы погружены в сеть общения в интернете, общения не друг с другом, а с какой-то гигантской памятью, которая организованна электронными вычислительными средствами. Гигантская память – это то, что накапливается в этом интернете: видео и аудио отображения, печатная информация — то есть такая мультимедийная виртуальная среда, в которую мы попадаем из реальности. Но есть и более прозаическая среда: органы управления автомобилем, стиральные машины, электронные плиты на кухне — все становится цифровым. Это все компактно, дешево, легко встраивается в соответствующий агрегат, и осталось только подать цифровую команду: один, один, два нуля и так далее.

5

Не может ли мозг подавать эти цифровые команды, если подключиться к нему с помощью технологии «интерфейс мозг-компьютер». Получается, что это вполне возможно. Сейчас пациенты, которые не способны могут пошевелить ни одной мышцей, могут произвольным образом изменяя электрическую активность собственного мозга набирать тексты, подавать команды, осуществлять свои намерения через интерфейс мозг-компьютер. А зарегистрировать электрическую активность – это задание для школьного радиокружка: нужно только запастись усилительными микросхемами, немножко резисторов и конденсаторов.

С помощью нейроконтроллеров человек получит доступ к управлению цифровым миром напрямую, от мозга – к приемникам цифровых кодов, Мозг, как естественный информационно-аналитический орган, получит прямой контакт с искусственными вычислительными системами. Мы сможем исполнять свои желания, просто подумав о них. Изменит ли эта ситуация наш мир?

6

Я думаю, что человек все-таки останется человеком, несмотря на ожидаемое в будущем засилье нейрокоммуникаторов, которые постепенно проникнут во всю бытовую технику, встроятся в индустриальные системы, транспортные средства, мобильные телефоны, радио, телевидение… Однако, богатство внутреннего мира человека невозможно будет выразить вырабатываемыми в нейрокоммуникаторах командами для исполнительных устройств. Только естественная речь, сопровождающие ее движения губ, мимика, жесты, мышечные действия позволят человеку выразить себя. Люди и среди нейрокоммуникаторов будут общаться друг с другом естественными средствами. Мы можем общаться через средства изобразительного искусства, архитектуры, музыкального искусства – это все творения мышц. Они гораздо более, чем нейрокоммуникаторы, приспособлены миллионами лет эволюции к тонкому отображению рисунков нашего внутреннего мира. Но во всех остальных отношениях, там, где не требуется очень быстрого управления, включения и выключения устройств, — там нейрокоммуникаторы будут людям в помощь.

Возможно, у кого-то возникнет соблазн разместить нейрокоммуникаторы у здорового человека прямо внутри черепа, а не как сейчас — на кожной поверхности головы. Сейчас это делается у пациентов и только по жизненным показаниям. Например, у пациентов с тяжелыми поражениями двигательной сферы. Вживление подобных регистраторов в голову здорового человека абсолютно неприемлемо, даже, если он на это сам согласен. Подобные действия нарушают свободу личности, так как человек сам уже не сможет освободится от вживленного чипа.

7

Какие сейчас есть проблемы у разработчиков нейрокоммуникаторов на основе интерфейсов мозг-компьютер? Конечно, мы достигли некоторого уровня в разработке технологий передачи команд напрямую от мозга к исполнительному устройству. Однако низкая скорость передачи команд не позволяет даже просто приблизитсяя к нормальному темпу набора текста на клавиатуре. Неопытный пользователь двумя пальцами набирает на клавиатуре до стоа букв в минуту. А интерфейс мозг-компьютер дает только пятнадцать символов в минуту. Другое ограничение – количество команд. Мы не можем добиться многокомандных систем нейрокоммуникации. Два-три-четыре намерения человека можно разгадать с помощью нейроинтерфейсной технологии – ровно столько, сколько намерений или образов человек может устойчиво воспроизводить в воображении. Неясные расплывающиеся образы, естественно, не могут быть расшифрованы в электрической активности мозга. Кроме того, даже если можно расшифровать конкретное намерение, то без контекста оно может быть неправильно принято к действию, тогда как в естественном исполнении оно, например, может быть заблокировано этическим или правовым контекстом. Все эти проблемы – домашнее задание для ученых.

Александр Каплан - доктор биологических наук, психофизиолог, профессор кафедры физиологии человека и животных, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ им. М.В.Ломоносова 

Постнаука