Чтение мыслей как реальность

Физиолог Василий Яковлевич Данилевский был прообразом литературного профессора Ф.Ф. Преображенского из повести Булгакова «Собачье сердце». Этот выдающийся деятель науки является основателем Органотерапевтического института (ныне Институт проблем эндокринной патологии им. В. Я. Данилевского НАМН Украины). Уже в 1875 году, в возрасте 23 лет, он записал первые данные по электрической активности мозга собак, кроликов и обезьян. Независимо от него, те же исследования проводил и английский врач Р. Кэтон. В 1913 году была записана первая электроэнцефалограмма мозга собаки, а в 1928 году – человека. Все эти открытия послужили началом эры синхронизации мозга человека с компьютером, которая в наши дни ознаменовалась удачными попытками чтения мыслей.

Обезьяна управляет рукой робота. Разумеется, первые шаги в области изучения активности мозга наука делала, опираясь на опыты с животными. Отметим, что самых больших успехов к концу 90-ых годов прошлого века добилась, пожалуй, группа из Института Дюка в Северной Каролине (США). Учёным  под руководством профессора Мигеля Николелиса удалось записать активность большого числа нейронов с обширной области мозга  и поставить им в соответствие различные движения животных. После этого первым подопытным стала крыса, в двигательном центре мозга которой было установлено 48 электродов. Грызун вскоре научился «мысленно» нажимать на кнопку, чтобы получать воду. Суть опыта заключалась в том, что специалисты давали крысе питьё лишь в том случае, когда активность мозга соответствовала нажатию. Следующими участниками эксперимента стали обезьяны, которые всего за 2 дня научились управлять специальной робо-рукой. Сигналы, снятые с мозга приматов, обрабатывал компьютер, который при помощи простых математических функций моделировал на их основе движения механической руки. Важным выводом стало заключение о том, что обезьяны воспринимают искусственную конечность не как замену своим собственным, а как дополнительную. Стало ясно, что мозг обладает огромным потенциалом расширяемости и способен адаптироваться к использованию различных механизмов без потери функциональности.

Спасение безнадёжно больных. Между тем, основной задачей учёных на тот момент было создание полноценного способа взаимодействия с окружающим миром для парализованных людей. В 1996 году Рой Бэкэй и Филипп Кеннеди в Атланте (в Университете Эмери) начали проводить эксперименты с их участием. В 1998 году художник и музыкант Джонни Рей (1944–2002), тяжело парализованный из-за травмы ствола головного мозга, пережил операцию по имплантации микроэлектрода (использовались синтезированные вещества, вызывающие обрастание нервными тканями контактов микросхемы). После недолгого обучения, Рей смог силой мысли управлять курсором, набирать текст по буквам и даже генерировать музыкальные сигналы. В 2005 году группой под руководством Лея Хохберга пораженному тетраплегией Мэтту Нэглу  был вживлен в мозг 96-контактный имплантат. Снимаемые с этого датчика сигналы позволили Мэтту совершать простейшие движения робо-рукой, управлять курсором на экране компьютера, включать свет, переключать каналы телевизора и даже играть в компьютерные игры. Учёные поняли, что это прорыв, ведь теперь они могли дать тяжело больным людям способ общения с внешним миром. На помощь им пришли шлем для снятия ЭЭГ с 24 контактами, специальный преобразователь сигналов и обычный ноутбук. Такой набор мог приобрести каждый желающий. Скорость «ментального» набора текста составляла примерно 1 символ в 15 секунд, но это не было проблемой для парализованных людей, которые вновь обрели «голос». Интересен случай 48-летнего нейробиолога, страдавшего боковым амиотрофическим склерозом. Мужчина не мог двигать ни руками, ни даже глазами. Используя разработанный мозг-компьютерный интерфейс, ученый смог не просто общаться, но и продолжать свою работу. На основе описанного механизма специалисты начали создавать опытные образцы систем по управлению инвалидной коляской. Пионерами в этой области выступили компании Toyota и Honda. В XXI веке на первый план вышли игровые технологии, из-за чего внимание выдающихся умов сосредоточилось на разработке портативного ЭЭГ-устройства для компьютерных игр посредством «чтения мысли». В своём блоге один из геймеров-участников эксперимента описал свои ощущения следующим образом: «Никогда в жизни не играйте в тетрис своими мозгами. Оно затягивает и получается. Суть такая – играешь как в обычный тетрис, нажимая на кнопки клавиатуры (вверх-вниз-вправо-влево), а система в фоне учится это распознавать. В какой-то момент времени она приходит к выводу, что научилась, и начинает тебя дублировать. В этот момент начинается шоу с приколами. Особенно забавно выходит, когда ты хочешь сдвинуть фигуру в сторону: сигнал поступает от ментальной машины, затем ещё один приходит от тебя по руке до пальца, в итоге всё смещается в сторону 2 раза. Лечится снятием руки с клавиатуры и нажиманиями на пустое место». Немецкие специалисты даже управление автомобилем смогли настроить под мысленные команды водителя. Теперь учёные вплотную приблизились к решению проблемы чтения мыслей.

Считывание образов с головного мозга. «Я бы сравнил демонстрацию опытов по чтению мыслей с первой фазой космического проекта, - говорит Константин Анохин, российский нейробиолог. – Проблема космических путешествий пока не решена: пройдут десятилетия, прежде чем люди будут свободно перемещаться с одной планеты на другую. Однако выход человека в космос свидетельствует, что это возможно. Аналогично и с декодированием мыслей. Эксперименты показывают, что не существует теоретического запрета для выполнения этих задач. Всё остальное зависит от времени и развития технологий». Итак, одно из самых эффектных научных достижений 2011 года – считывание видео-фрагмента из мозга человека. Как это стало возможно? В ходе первых, образно говоря, «простых» опытов, специалисты научились распознавать несложные символы, которые видит перед собой человек, с помощью сигналов от его мозга. Например, исследователи из пяти национальных японских институтов и лабораторий под руководством Юкиясу Камитани и Йочи Мияваки объединились для проведения одного из таких экспериментов. В ходе исследования каждому добровольцу с промежутком в 6 секунд предъявлялось стопиксельное изображение буквы или простого символа (всего их было около 500), а компьютер в этот момент выстраивал соответствия между информацией об активности мозга и каждой из картинок. В дальнейшем испытуемому показывали некий опытный образец с определённой последовательностью уже известных ему знаков, а машина, на основе вычисления вероятности, выдавала результат того, что видит перед собой человек. За 2 секунды компьютер обрабатывал число вариантов, описываемое цифрой два в сотой степени, однако ответы техники были максимально точны. Прорыв к раскодированию видеообразов в нашем мозге был совершен в Университете Беркли Шинжи Нишимото и его соавторами. Испытуемые Нишимото просматривали огромное количество видеофрагментов с YouTube (компьютер фиксировал активность их мозга в это время). Затем доброволец наблюдал экспериментальное видео, а чудо-машина отбирала из миллионной библиотеки загруженных в неё роликов сотню наиболее похожих на тот, который видит человек. Отобранные фрагменты покадрово смешивались, и робот выдавал «усреднённый вариант». Ниже вы можете видеть, как это было.

Добившись столь выдающихся успехов, учёные вовсе не намерены останавливаться. В ближайшее время они мечтают выяснить, что видят новорожденные и люди с психическими заболеваниями, а также расшифровать человеческие сны, выведя объёмную картинку наших фантазий на телемониторы.

Подготовлено с использованием материалов http://one-fact.ru