Нейрокомпьютерные интерфейсы
(взаимодействие человеческий мозг / машина)
Дело в том, что, пока крыса бегала по тоннелю, учёные с помощью вживлённых в её мозг датчиков отслеживали активность нейронов в её гиппокампе. Оказалось, что каждый из участков тоннеля вызывает у крысы активность строго определённой группы нейронов. На протяжении пути активируются разные группы нейронов, и каждая группа связана со «своим» местом, т.е. в мозгу у крысы строится виртуальная карта местности.
В тот момент, когда крыса, поев, умывается, в её мозгу активируются ровно те же нейроны, которые были только что задействованы при проходе по тоннелю, но… в обратном порядке, так, будто кто-то поставил видеозапись её путешествия на перемотку назад.
Этот и другие подобные эксперименты, проводившиеся в 1980–90-х годах, убедили учёных в том, что можно составить «карту» нейронов мозга – определить, какие области за какие действия и состояния отвечают, а также в том, что животное способно виртуально представлять себе недавние события (прежде считалось, что животным совсем чуждо воображение) и что эти воображаемые события можно зафиксировать и соотнести с реальностью. Этот феномен получил название «когнитивная специализация нейронов».
Кроме того, стало понятно, что между сигналом мозга к тому или иному действию и реальным движением тела есть небольшой временной зазор. По мере совершенствования техники стало возможным «вклинить» в этот зазор реакцию компьютера на мысленный сигнал животного. Теперь крысам предложили новое задание – открывать кормушку силой мысли. Сначала учёные научили крысу нажимать на педаль, чтобы развернуть к себе кормушку.
Пока крыса тренировалась, учёные фиксировали, какие нейроны в её мозгу отвечают за нажатие педали. Затем они отключили педаль от кормушки и перенастроили кормушку так, чтобы она поворачивалась, получая сигнал от нейронов крысы. Вскоре 4 из 6 подопытных крыс поняли, что нажимать больше не нужно, достаточно подумать о нажатии, и кормушка откроется.
Далее последовали эксперименты над макаками, в которых приматы мысленно управляли роботизированной рукой, доставлявшей им угощение, роботом-андроидом, находящимся на другом континенте, и виртуальным аватаром – нарисованной 3D-версией себя на экране компьютера. Вскоре появились чипы, которые можно было бы вживлять в человеческий мозг, – так началась эра нейрокомпьютерных интерфейсов.
Благодаря этим системам стало возможно существование электронных протезов, реагирующих на сигналы мозга так же, как обычная конечность, и даже целых экзоскелетов, позволяющих парализованным людям ходить. Компьютерные сигналы, отправляемые прямо в мозг, могут улучшить зрение и слух, создать тактильные ощущения, а связь нейрокомпьютерных интерфейсов с Интернетом вещей позволяет проектировать устройства – от клавиатуры до пылесоса, которые будут управляться силой мысли.
О том, что однажды такая технология станет возможной, писатели грезили задолго до её появления, однако прогнозы фантастов были пессимистичны. В романе Майкла Крайтона 1972 года «Человек-компьютер» главный герой после операции по вживлению электродов в голову вместо того, чтобы излечиться от эпилепсии, становится опасным убийцей. На самом деле оказалось, что возможность расслабить мышцы с помощью прямого сигнала из компьютера в мозг снижает тревожность пациентов и облегчает состояние больных эпилепсией.
Нейрокомпьютерные интерфейсы уже на стадии идеи, ещё до своего реального появления, привлекали внимание учёных и общества в целом. Это фантастическая технология, которая может качественно изменить к лучшему нашу повседневную жизнь и расширить спектр возможностей человека, поэтому потребность в специалистах, разрабатывающих нейрокомпьютерные интерфейсы, постоянно растёт.