Интерфейс «мозг-компьютер»: учёные приближаются к бессмертию
Смотря на окружающий мир, мы редко осознаём, что весь его образ, фактически, находится внутри нас. Окружающие предметы, освещённые волнами видимого диапазона частот, - и события, прошедшие через призму наших культурных ценностей и опыта, - не что иное, как электрические сигналы в мозге. Этот полуторакилограммовый орган в миллиарды раз сложнее суперкомпьютеров (и, что любопытно, не имеет локализованного управляющего центра). Благодаря мозгу, мы воспринимаем окружающий мир, мечтаем, любим, ставим перед собой цели - но при этом до конца не используем его потенциал... Однако, по мнению учёных, уже скоро ситуация изменится. С помощью интерфейса «мозг-компьютер» возможности человека кратно расширятся, а разум получит шанс на бессмертие. Об этом шла речь на недавней лекции известного психофизиолога Александра Каплана, эксклюзивный репортаж с которой TechnoDrive публикует в сегодняшнем выпуске.
Нейроны мозга - это особенные клетки
В начале выступления заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ отметил особый статус нервных клеток. В нашем организме это единственная ткань, не обновляющаяся в процессе жизни. И это большой плюс, - ведь остальные клетки тела, постоянно обновляясь, накапливают ошибки в ДНК (что, по одной из версий, является причиной старения).
Любопытным является опыт, проведённый в 2013 году. Тогда учёные поместили часть мозга мыши в мозг крысы, живущей вдвое дольше «собрата по отряду» грызунов. Нервные клетки прижились, - хотя и утратили свои функции на новом месте, - и прожили вместе с хозяйкой всю «крысиную» жизнь. Таким образом, было доказано, что жизнь нервных клеток продолжается, пока жив организм-хозяин, даже если он «не родной». Более того, высказана гипотеза, что жизнедеятельность мозга может поддерживать техническая система.
Отвечая на вопрос аудитории, профессор Каплан подчеркнул важный факт. Даже в случае смерти организма, мозг продолжает работать, пока ему хватает энергии, кислорода и питательных веществ. При этом все мыслительные процессы идут в прежнем режиме - за исключением последовательно отключаемых рецепторов тела. В этом случае способность мыслить зависит от психологических факторов. Если мозг был предварительно настроен, что может произойти такая ситуация, он избежит эмоционального шока - понимая, что произошло, - и его центральные функции будут работать до конца.
Если восстановить нормальное питание мозга в этот период, он продолжит жить. Хотя и будет поставлен в тяжелейшие условия отсутствия тела. По словам Александра Каплана технологически это уже возможно. Кстати, подобные опыты проводились давно и даже описаны в Большой советской энциклопедии. Не говоря о пророческом романе Александра Беляева, который спустя почти 90 лет уже не выглядит фантастическим (зато они мрачнее, чем дроны, стреляющие высоковольтными дротиками - БЗ).
Однако просто сохранить жизнедеятельность мозга недостаточно. Ведь его базовой функцией является управление мыщцами тела. А если тело утрачено, на помощь придут манипуляторы, управляемые через интерфейс «мозг-компьютер».
Нейрональная пыль как основа телепатии
С одной стороны, считать точные сигналы из мозга совсем непросто. Ведь здесь находятся 86 миллиардов нервных клеток, образующие в 10 000 раз больше контактов-связей между собой. Именно эти контакты являются операционными единицами мозга, - подобно битам в памяти компьютера. Причём, если бит принимает значения только «0» или «1», то у каждого контакта нейронов может быть 15-20 позиций. То есть число комбинаций состояний мозга превышает количество атомов во Вселенной!..
Тем не менее, работы по интерпретации сигналов мозга активно ведутся. Для этого используются тончайшие электроды (диаметром около 1 мкм),помещаемые в мозг, - и так называемая «нейрональная пыль». Последнюю предложил Мишель Махарбиз, известный своими «жуками-дронами». В основе нейрональной пыли (neural dust) лежат пьезодатчики, подзаряжающие плату с контактами для нервной ткани, - а также выполняющие роль регистратора и маломощного передатчика. При размерах 50 мкм этот датчик излучает ультразвук с частотой порядка 40 пВт. Его воспринимает ретранслятор на коре головного мозга и затем передаёт на станцию, расположенную сверху черепа.
В базовом варианте эти датчики приходилось «выстреливать» в нервную ткань, чтобы добиться контакта с клетками. Однако, по утверждению Мишеля, нейрональную пыль можно даже шприцом запустить в русло кровотока. Что позволит отслеживать реакцию отдельных нейронов.
Магия отдыхает
Но стоит ли рассматривать отдельные нейроны? Или лучше ориентироваться на общую картину?.. Ответ на этот вопрос даёт эксперимент доктора Морана Серфа. Учёный обнаружил, что даже отдельный нейрон способен отзываться на отдельные концепты. В ходе эксперимента, таким концептом оказалась Мэрилин Монро. Нервная клетка испытуемого, - игнорируя фотографии других людей и пейзажей, - неизменно реагировала на различные снимки знаменитой американки (и даже на лист бумаги с её именем, то есть на любую мысль, относящуюся к ММ).
Логично предположить, что при отсутствии внешних возбудителей, очередная реакция клетки будет означать, что человек подумал о Мэрилин или она ему приснилась. Но здесь не всё так просто. Ведь доподлинно не известно, какой именно концепт с этим связан. Человек может являться фанатом актрисы, симпатизировать кудрявым блондинкам - а может его первую любовь звали Мэрилин... Система взаимосвязей слишком сложна!
Чтение мыслей для развлечения и реабилитации
Впрочем, помимо «чтения мыслей» в научных и любительских целях, у интерфейса «человек-компьютер» есть и более актуальные задачи. Например, реабилитация инвалидов - и расширение возможностей обычных людей. Уже в 2016 году в Швейцарии состоится Олимпиада для людей-киборгов - « Кибатлон».
Её участникам разрешается, и даже рекомендуется, разнообразная экзотика: бионические протезы, экзоскелеты и даже роботы, управляемые «силой мысли». По-видимому, через пару лет вендоры добьются впечатляющих успехов в данной области, - и Олимпиада станет площадкой для их демонстрации.
Специальный чип уже записывает мысли
Отдельное внимание в докладе Александр Каплан уделил протезированию функций мозга. А точнее - имитации простейшей нервной деятельности с помощью микрочипов. Подобный эксперимент был проведён Теодором Бергером в 2011 году. Исследователь, записав сигнал гиппокампа обученной крысы, затем временно заблокировал эту область мозга с помощью анастезии. При этом грызун «забыл», что надо делать в ходе текущего эксперимента. Но, как только вместо гиппокампа подключался чип, воспроизводящий записанный сигнал, животное полностью восстанавливало свои навыки.
Это доказывает, что простейшие функции мозга можно протезировать не традиционным путём, а с помощью симуляций. Хотя в случае со здоровым человеком это вряд ли приведёт к адекватному результату - зато может помочь в случае серьёзных недугов.
«Сохранить нельзя улучшить»
Несмотря на огромное количество исследований, мозг по-прежнему представляет гигантскую тайну для человека. Он обладает колоссальным ресурсом и способен к уникальным по сложности процессам. В ближайшем будущем исследователям вряд ли удастся «протезировать» осознание - и другие высшие функции мозга, не имеющие пространственной локализации.
С другой стороны, понимание механизмов мышления откроет путь к развитию потенциала мозга. Например, адаптации образовательных программ под биологические особенности человека, созданию «гимнастики» для различных отделов мозга - и реабилитации людей с ограниченными возможностями. Как и во многих других процессах, здесь важна «золотая середина». Чтобы в погоне за бессмертием разума не потерять самое главное.
Нейроны мозга - это особенные клетки
В начале выступления заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ отметил особый статус нервных клеток. В нашем организме это единственная ткань, не обновляющаяся в процессе жизни. И это большой плюс, - ведь остальные клетки тела, постоянно обновляясь, накапливают ошибки в ДНК (что, по одной из версий, является причиной старения).
Любопытным является опыт, проведённый в 2013 году. Тогда учёные поместили часть мозга мыши в мозг крысы, живущей вдвое дольше «собрата по отряду» грызунов. Нервные клетки прижились, - хотя и утратили свои функции на новом месте, - и прожили вместе с хозяйкой всю «крысиную» жизнь. Таким образом, было доказано, что жизнь нервных клеток продолжается, пока жив организм-хозяин, даже если он «не родной». Более того, высказана гипотеза, что жизнедеятельность мозга может поддерживать техническая система.
Отвечая на вопрос аудитории, профессор Каплан подчеркнул важный факт. Даже в случае смерти организма, мозг продолжает работать, пока ему хватает энергии, кислорода и питательных веществ. При этом все мыслительные процессы идут в прежнем режиме - за исключением последовательно отключаемых рецепторов тела. В этом случае способность мыслить зависит от психологических факторов. Если мозг был предварительно настроен, что может произойти такая ситуация, он избежит эмоционального шока - понимая, что произошло, - и его центральные функции будут работать до конца.
Если восстановить нормальное питание мозга в этот период, он продолжит жить. Хотя и будет поставлен в тяжелейшие условия отсутствия тела. По словам Александра Каплана технологически это уже возможно. Кстати, подобные опыты проводились давно и даже описаны в Большой советской энциклопедии. Не говоря о пророческом романе Александра Беляева, который спустя почти 90 лет уже не выглядит фантастическим (зато они мрачнее, чем дроны, стреляющие высоковольтными дротиками - БЗ).
Однако просто сохранить жизнедеятельность мозга недостаточно. Ведь его базовой функцией является управление мыщцами тела. А если тело утрачено, на помощь придут манипуляторы, управляемые через интерфейс «мозг-компьютер».
Нейрональная пыль как основа телепатии
С одной стороны, считать точные сигналы из мозга совсем непросто. Ведь здесь находятся 86 миллиардов нервных клеток, образующие в 10 000 раз больше контактов-связей между собой. Именно эти контакты являются операционными единицами мозга, - подобно битам в памяти компьютера. Причём, если бит принимает значения только «0» или «1», то у каждого контакта нейронов может быть 15-20 позиций. То есть число комбинаций состояний мозга превышает количество атомов во Вселенной!..
Тем не менее, работы по интерпретации сигналов мозга активно ведутся. Для этого используются тончайшие электроды (диаметром около 1 мкм),помещаемые в мозг, - и так называемая «нейрональная пыль». Последнюю предложил Мишель Махарбиз, известный своими «жуками-дронами». В основе нейрональной пыли (neural dust) лежат пьезодатчики, подзаряжающие плату с контактами для нервной ткани, - а также выполняющие роль регистратора и маломощного передатчика. При размерах 50 мкм этот датчик излучает ультразвук с частотой порядка 40 пВт. Его воспринимает ретранслятор на коре головного мозга и затем передаёт на станцию, расположенную сверху черепа.
В базовом варианте эти датчики приходилось «выстреливать» в нервную ткань, чтобы добиться контакта с клетками. Однако, по утверждению Мишеля, нейрональную пыль можно даже шприцом запустить в русло кровотока. Что позволит отслеживать реакцию отдельных нейронов.
Магия отдыхает
Но стоит ли рассматривать отдельные нейроны? Или лучше ориентироваться на общую картину?.. Ответ на этот вопрос даёт эксперимент доктора Морана Серфа. Учёный обнаружил, что даже отдельный нейрон способен отзываться на отдельные концепты. В ходе эксперимента, таким концептом оказалась Мэрилин Монро. Нервная клетка испытуемого, - игнорируя фотографии других людей и пейзажей, - неизменно реагировала на различные снимки знаменитой американки (и даже на лист бумаги с её именем, то есть на любую мысль, относящуюся к ММ).
Логично предположить, что при отсутствии внешних возбудителей, очередная реакция клетки будет означать, что человек подумал о Мэрилин или она ему приснилась. Но здесь не всё так просто. Ведь доподлинно не известно, какой именно концепт с этим связан. Человек может являться фанатом актрисы, симпатизировать кудрявым блондинкам - а может его первую любовь звали Мэрилин... Система взаимосвязей слишком сложна!
Чтение мыслей для развлечения и реабилитации
Впрочем, помимо «чтения мыслей» в научных и любительских целях, у интерфейса «человек-компьютер» есть и более актуальные задачи. Например, реабилитация инвалидов - и расширение возможностей обычных людей. Уже в 2016 году в Швейцарии состоится Олимпиада для людей-киборгов - « Кибатлон».
Её участникам разрешается, и даже рекомендуется, разнообразная экзотика: бионические протезы, экзоскелеты и даже роботы, управляемые «силой мысли». По-видимому, через пару лет вендоры добьются впечатляющих успехов в данной области, - и Олимпиада станет площадкой для их демонстрации.
Специальный чип уже записывает мысли
Отдельное внимание в докладе Александр Каплан уделил протезированию функций мозга. А точнее - имитации простейшей нервной деятельности с помощью микрочипов. Подобный эксперимент был проведён Теодором Бергером в 2011 году. Исследователь, записав сигнал гиппокампа обученной крысы, затем временно заблокировал эту область мозга с помощью анастезии. При этом грызун «забыл», что надо делать в ходе текущего эксперимента. Но, как только вместо гиппокампа подключался чип, воспроизводящий записанный сигнал, животное полностью восстанавливало свои навыки.
Это доказывает, что простейшие функции мозга можно протезировать не традиционным путём, а с помощью симуляций. Хотя в случае со здоровым человеком это вряд ли приведёт к адекватному результату - зато может помочь в случае серьёзных недугов.
«Сохранить нельзя улучшить»
Несмотря на огромное количество исследований, мозг по-прежнему представляет гигантскую тайну для человека. Он обладает колоссальным ресурсом и способен к уникальным по сложности процессам. В ближайшем будущем исследователям вряд ли удастся «протезировать» осознание - и другие высшие функции мозга, не имеющие пространственной локализации.
С другой стороны, понимание механизмов мышления откроет путь к развитию потенциала мозга. Например, адаптации образовательных программ под биологические особенности человека, созданию «гимнастики» для различных отделов мозга - и реабилитации людей с ограниченными возможностями. Как и во многих других процессах, здесь важна «золотая середина». Чтобы в погоне за бессмертием разума не потерять самое главное.