Читать книгу "Мозг. Советы ученого, как по максимуму использовать самый совершенный в мире орган - Майк Трентер"

Серджио Канаверо, который готовился провести первую в мире подобную трансплантацию. Недавно Спиридонов отказался от рискованной операции, после того как женился на своей возлюбленной. Однако ученые явно полны решимости доказать осуществимость подобных хирургических вмешательств, и Канаверо намерен найти другого добровольца.

Помимо этических вопросов, связанных с такого рода операциями (из-за них у Канаверо возникли трудности с проведением исследований во многих странах), технические возможности, необходимые для трансплантации головы, на сегодняшний день кажутся недосягаемыми. «Подсоединение» спинного мозга с его нейронами, сохранение притока крови к головному мозгу и телу, сшивание кровеносных сосудов, нервов и т. д. – все это трудности, которые, как многие думают, наука в ближайшем будущем не преодолеет.

Нейрокомпьютерные интерфейсы

Захватывающая идея, связанная с объединением нейробиологии и инженерии, в будущем окажет наибольшее влияние на нашу жизнь. Нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ) позволяют напрямую связать человеческий мозг и компьютер. Используя только силу мыслей, люди могут совершенно по-новому взаимодействовать с окружающим миром. Исследования НКИ совершенствовались с 1970-х годов, и теперь мы наконец начинаем видеть преимущества и потенциал данной технологии. Эта область развивается настолько стремительно, что, по прогнозам, к 2027 году потребительский рынок НКИ принесет 4 миллиарда долларов.

Виртуальная реальность уже вошла в нашу жизнь, и каждый владелец игровой приставки наверняка видел, какие устройства с доступом в нее рекламируются. Взять хотя бы небольшой шлем со встроенным смартфоном для гоночной игры, который обеспечивает полное погружение в процесс и дает вам реалистичное ощущение, что вы находитесь за рулем. Бостонская компания Neurable выпустила игру виртуальной реальности «Пробуждение», в которой перемещения контролируются разумом. Другие компании, например Nextmind, тоже хотят объединить передовую нейробиологию с новыми технологиями, чтобы создавать подобные продукты для потребителей. Nextmind разработала шлем, который анализирует движения глаз человека и переводит их в команды. Например, если человек надел его во время просмотра телевизора, он может переключать каналы, увеличивать громкость и открывать меню. Сегодня такие шлемы есть в продаже, однако это лишь первый шаг в развитии НКИ.

Некоторые компании, в том числе Brainco, Neurosity, Paradromics и Neurable, ищут способы улучшения работы электродов. В настоящее время ученые получают наиболее точные данные о мозге благодаря электродам, имплантируемым в него хирургическим путем. Разумеется, они не подходят для широкого применения. Сегодня этот метод предназначен только для людей с тяжелыми заболеваниями головного мозга, которые невозможно вылечить иным способом. Электроды могут стать такими же тонкими, как человеческий волос, чтобы свести к минимуму повреждение мозга. Сейчас разрабатываются беспроводные ЭЭГ-устройства, которые будут совсем маленькими и незаметными для окружающих. В настоящее время на рынке представлено несколько НКИ, использующих стандартные данные ЭЭГ. В рекламе говорится, что они улучшают внимание, сон и эмоциональное состояние, а также упрощают медитацию. Что касается записи мозговых сигналов, компания Synchron исследует золотую середину между высокочувствительной фиксацией информации с помощью электродов и неинвазивными техниками с низкой чувствительностью. В 2020 году ее сотрудники успешно поместили электроды в яремную вену на шее двух неспособных двигаться пациентов с боковым амиотрофическим склерозом, чтобы они могли общаться с помощью текстовых сообщений. Специальное программное обеспечение на основе искусственного интеллекта несколько недель фиксировало мозговые сигналы, а затем стало распознавать отдельные слова, о которых думали эти люди. Данный эксперимент важен, поскольку он показал, что можно добиться хорошего распознавания мозговых сигналов без установки электродов в мозг. Хотя этот метод имеет потенциал скорее в больницах, чем на потребительском рынке, ученые уже ищут способы усовершенствования устройств, фиксирующих информацию. Любой электрод будет повреждать клетки мозга, и, хотя операция по их имплантации относительно безопасна, долгосрочные последствия этой процедуры не изучены до конца. Новые устройства, идеально фиксирующие мозговые сигналы и не повреждающие клетки, помогут преодолеть эту проблему.

Коммуникация

Мы уже увидели первые признаки того, что нейробиология принесет пользу отношениям между людьми. Благодаря науке люди, неспособные к привычной коммуникации, получают уникальную возможность независимого общения. Они не могут говорить или двигать телом, но передают свои мысли окружающим, выбирая нужные буквы или слова движениями глаз. Это здорово, но можно достичь большего. Забегая вперед, я скажу, что потенциал для развития велик.

Если преобразование мыслей в компьютеризированный голос – это медленный процесс, то почему бы просто не пропустить его? В 2019 году Андреа Стокко, исследователь из Вашингтонского университета в Сиэтле, осуществил коммуникацию «от мозга к мозгу». Он попросил двух добровольцев смотреть на свет частотой либо 15, либо 17 Гц. Ранее было показано, что если подключить к мозгу ЭЭГ-устройство, то можно заметить разницу в том, как он реагирует на свет разной частоты. В ходе эксперимента, когда два человека смотрели на свет с колебанием волн в 15 Гц, их впечатления фиксировались ЭЭГ-устройством, помещенным на голову, и преобразовывались в сигнал, который передавался через локальное компьютерное соединение. Затем он направлялся в другую комнату, напрямую в мозг третьему добровольцу. Если сигнал был от 15 Гц, то третий человек видел вспышку света (это происходило благодаря активности его мозга), а если от 17 Гц, то света не было. Этот метод все еще очень молод, однако он демонстрирует, что мозговые волны человека можно направить в другое место и перевести в сообщение. В данный момент это сообщение эквивалентно двоичному коду (нулям и единицам), что не особенно интересно, однако оно свидетельствует о возможности безмолвной коммуникации между людьми в разных местах. В этом эксперименте вспышка света была единицей, а отсутствие света – нулем. Теоретически ограничений на расстояние, которое может преодолеть сигнал, нет, поэтому вполне возможна глобальная коммуникация. Представьте, что вы сидите на скучном совещании, но при этом молча обсуждаете с другом планы на вечер – конечно, при условии, что ваш друг понимает двоичный код. Если у нейробиологов получится классифицировать значения различных мозговых волн, то со временем эту информацию можно будет внести в шлемы виртуальной реальности, благодаря которым вы сможете сидеть в интернете, используя только свои мысли. Конечно, все это в далеком будущем, но ученые считают, что когда-нибудь оно станет настоящим.

Этот эксперимент продемонстрировал, как отправить базовый сигнал одному человеку, но потенциально можно достичь одновременной коммуникации между сотнями людей. Обучение, деловые встречи и общественные мероприятия могут быть организованы с помощью этих экспериментальных концепций, хотя для производства полноценного потребительского продукта понадобится гораздо больше времени, чем для лабораторных исследований. Все это станет реальностью, если люди примут эту технологию и если неинвазивные (подразумевающие использование не электродов, а шлемов) продукты с высоким разрешением будут безопасными, надежными и доступными. Я надеюсь, что данные задумки когда-нибудь претворятся в жизнь.

Язык

Если мысленных разговоров с другим человеком недостаточно для общения