Наука невозможного / Нейроинтерфейс
Чтение и перезапись мозга
Запомните эту дату: исследователи технологического университета в Тоёхаси обещают, что через пять лет – уже в 2022-м – появится работающее устройство и мобильное приложение для чтения мыслей и воспоминаний. А где чтение – там и запись?
Для оптимистичного прогноза профессора Цунео Нитты имеются вполне понятные основания. Весной 2017 года его команда показала систему, которая считывает электрическую активность клеток мозга, угадывая задуманную человеком цифру или односложное слово. Годом раньше их американские коллеги научились определять вид картинки, на которую смотрит человек, – изображение лица или дома – по возбуждению нейронов его зрительной коры. Все это стало возможным благодаря совершенствованию старых методов регистрации активности клеток мозга и новым подходам к интерпретации этих «шумных» данных.
В самом деле, наши мысли, воспоминания и сны нематериальны, но у них есть материальный субстрат. В основе происходящих в мозге процессов лежат согласованные возбуждения нейронных паттернов, вспышки активности в ансамблях клеток. Обучаясь и накапливая опыт, мозг перестраивает эти паттерны, создавая и укрепляя одни связи, ослабляя и удаляя другие. Скачки их электрической активности можно измерить, а найдя более-менее устойчивые паттерны клеток, «вспыхивающих» вместе, – распознать их. Однако трудности нас ждут уже с первого шага...
Измерить
Самый точный способ узнать активность нейронов – подвести прямо к ним тонкие электроды. Так действовали еще пионеры изучения мозга, так работают ученые и сейчас, разве что датчики стали миниатюрнее и чувствительнее, а главное – их стало больше. Массивы из десятков тысяч микроэлектродов моментально регистрируют возбуждение с разрешением до отдельных клеток. Именно они позволили определять, дом или лицо видит человек, по активности нейронов зрительной коры его мозга. А Михаил Лебедев и его коллеги из группы профессора Мигеля Николесиса имплантировали электроды в моторную кору обезьяны, расшифровали ее команды и передали на роботизированную руку, так что животное научилось хватать ею банан. Замечательно – если б не одно но.
Михаил Лебедев экспериментировал на макаках; в опытах со зрительной корой использовались больные эпилепсией, проходившие хирургическую операцию. Вряд ли человек в здравом уме согласится на столь опасное вмешательство только затем, чтобы кто-то имплантировал электроды ему в мозг. По счастью, существуют и неинвазивные подходы к измерению активности нейронных паттернов. Самый популярный из них – электроэнцефалография (ЭЭГ), электроды для которой накладываются на кожу головы. Результат они дают не такой точный, зато не требуют рискованных манипуляций на открытом мозге.