Коротко

Новости

Подробно

Место мысли

Журнал "Огонёк" от , стр. 36

Нейрофизиологи совершили, казалось бы, невозможное: исследователи Института неврологии при Университетском колледже в Лондоне смогли определить, в какой зоне головного мозга хранятся наши воспоминания и как они там записаны.


Наталья Этторе, Владимир Тихомиров


По сути, ученые сделали гигантский шаг к тому, чтобы научиться читать мысли. О том, как проходил эксперимент, "Огонек" попросил рассказать руководителя исследовательской команды профессора Элеонор Магуайр.

— Основу нашего исследования составлял метод "прожектора", когда мы при помощи томографа впервые с точностью до микрона смогли определить, на каких именно полочках наш мозг хранит информацию. Сам эксперимент включал в себя три этапа. В ходе первого мы отработали процедуру фиксации различных эпизодических воспоминаний при помощи двух фильмов, которые давали смотреть нашим подопытным добровольцам. Фильмы были самые простые, показывающие ничем не примечательные сценки из уличной жизни, как раз такие, что лучше всего подходят под определение "малозначительный эпизод". В одном ролике показывали женщину в синем пальто, которая, допив кофе на улице, бросала использованный картонный стаканчик в мусорную корзину. В другом ролике героиней была женщина в красном пальто, опускающая письмо в почтовый ящик. Во время просмотра мы подключали наших добровольцев к томографу, а затем просили их вспомнить и детально описать увиденные ролики, а сами в этот момент наблюдали за зонами мозговой активности...

— И все, так просто?

— Не спешите. С каждым из добровольцев мы провели не менее сотни сеансов, ведь испытуемый должен был каждый раз вспомнить не сюжет ролика, а какую-то характерную деталь. Например, испытуемый должен был вспомнить и описать фасон пальто. Или форму и цвет почтового ящика. Или форму письма. Или цвет орнамента на боках картонного стаканчика. А мы с помощью томографа смотрели, какие из нервных клеток проявляют наибольшую активность, какие прослеживаются закономерности в общей картине возбуждения нейронов.

Дальше был второй этап — построение пространственной 3D-модели гиппокампа (отдел головного мозга, располагается в медиальной части височной доли.— "О") и окружающих его структур. Именно правая и левая части гиппокампа используются для хранения и обработки пространственной информации, которая необходима для решения даже самых простейших задач. К примеру, без полностью функционирующего гиппокампа люди теряют ориентацию, они могут не вспомнить, где они были и как добраться до места назначения. Хотя прекрасно помнят, кто они такие, но при этом совершенно не представляют, что они делают и как они оказались в данном месте. Именно в гиппокампе записываются все эпизодические временные воспоминания, которые затем по желанию человека можно перевести в долговременные. Но где именно они записываются — вот вопрос, на который долгое время у ученых не было ответа. Чтобы его получить, мы и построили 3D-модель, в которой каждому нейрону соответствует воксел (воксел — элемент объемного изображения, образован из слов volumetric — "объемный" и pixel — "элемент двумерного цифрового изображения".— "О".). Оказалось, что задняя правая зона гиппокампа хранит информацию о том, где событие происходило, то есть общие данные о каком-либо событии. Передние боковые зоны выполняют роль своеобразной картотеки: клетки этого отдела, подобно ячейкам библиотечного каталога, хранят информацию о месте, времени, лицах и действиях, которые эти лица выполняют. И о том, где конкретно в коре головного мозга хранятся более подробные воспоминания о нужном событии.

Если мозгу, например, нужно было вспомнить первый ролик, чтобы представить его себе в виде образа, в "картотеке" шел соответствующий отбор — всплывали карточки "синий", "пальто", "мусор", "кофе", то есть те, которые указывали точное место на "полке" коры головного мозга. Что удивительно, гиппокампы совершенно разных людей выбирали практически сходные между собой "карточки" и обращались с ними в один и тот же отдел коры.

— Создание цифровой модели мозга было вторым этапом. А что же стало третьим?

— Снова испытания на добровольцах. Теперь мы показывали им три фильма, где к двум роликам про женщин с мусорным баком и письмом добавился третий, в котором еще одна героиня просто пила лимонад из банки. Этот новый фильм был введен в эксперимент как усложняющее обстоятельство. После просмотра мы вновь помещали наших добровольцев в томограф и просили вспомнить сюжеты увиденных роликов. Семь раз каждый из них вызывал из памяти тот клип, который мы от него требовали вспомнить, а 10 раз — любой, по своему усмотрению. Ну а мы со своей стороны пытались определить, что же именно они вспоминают.

Самый старый носитель чудо-чипа, который переводит сигналы мозга на язык компьютера, 25-летний американец Мэттью Нейгл

Самый старый носитель чудо-чипа, который переводит сигналы мозга на язык компьютера, 25-летний американец Мэттью Нейгл

— Успешно?

— Ну, не со 100-процентной точностью, но с явными отличиями от статистической вероятности.

— Где вы нашли добровольцев, согласившихся принять участие в эксперименте?

— Это мои старые друзья — лондонские таксисты. Люди, обладающие более развитым, чем у большинства обычных людей, гиппокампом.

— Погодите, это случайно не те самые таксисты, благодаря которым вы три года назад стали лауреатом Шнобелевской (или Игнобелевской) премии, которую вручают за самые бессмысленные открытия? Тогда вы, проведя исследования, доказали, что лондонские таксисты — самые умные по сравнению со своими коллегами в других странах.

— О да, это те самые таксисты. Я тогда искала добровольцев для эксперимента, и мне нужны были люди с самым развитым чувством пространственной памяти. Я и подумала обратиться к таксистам, ведь им необходимо знать большое количество мест в городе и наиболее короткие пути между ними. То есть, подумала я, они-то используют свой гиппокамп на все сто. Я провела небольшое исследование среди таксистов разных городов Европы, выяснилось, что именно лондонцы являются обладателями самого развитого гиппокампа.

— Почему?

— Возможно, по той простой причине, что в большинстве европейских городов таксистами работают иммигранты, которые во время поездок по городу полагаются более не на свое знание местности, а на приборы спутниковой GPS-ориентации. У нас же Лондон в этом отношении более консервативный город. Здесь спутниковые навигаторы в такси еще не так распространены, и большинство таксистов знает карту города наизусть. Данные моего исследования были опубликованы, это необходимо для продления финансирования. Журнал попался на глаза жюри Шнобелевского комитета, и я оказалась в числе лауреатов.

— Вам не было обидно?

— О нет, нисколько. Это же была просто шутка со стороны коллег-ученых. Что же касается насмешек со стороны обычных людей... Я понимаю, что некоторые люди просто не понимают сути сегодняшних научных экспериментов. К тому же у меня теперь появилась возможность доказать, как они ошибались.

— Как вы думаете, может быть, ваше нынешнее открытие будет отмечено настоящей Нобелевской премией?..

— Почему нет? Уже сейчас к результатам эксперимента проявляют активный интерес медики, занимающиеся проблемой различных нарушений памяти, например вызванных болезнью Альцгеймера...

Гиппокамп (выделен красным) — место, где записываются эпизодические воспоминания, которые при желании человек может перевести в долговременные

Гиппокамп (выделен красным) — место, где записываются эпизодические воспоминания, которые при желании человек может перевести в долговременные


Два подхода к мозгу


Элеонор Магуайр и ее команда оказались далеко не первыми учеными, кто стремился проникнуть в тайны нашей памяти. Например, в СССР подобные работы велись с 1970-х годов, когда в 1-м мединституте им. Сеченова группа энтузиастов открыла опытную Лабораторию психокоррекции. Перед учеными была поставлена задача разработки советского "детектора лжи". Выводить людей на чистую воду в СССР планировалось в так называемом измененном состоянии сознания, которое обычному человеку можно объяснить как паузу между сном и бодрствованием, когда на экране перед пациентом проходили тысячи различных семантических символов — слов, фраз, образов, которые регистрируются на подсознательном уровне. Сознание же человека обрабатывали при помощи массы вопросов, и в итоге за "сеанс" человек переходил через несколько состояний психики — от панического ужаса до блаженства. Вытащенные прямиком из подсознания данные обрабатывались компьютерной программой, которая выдавала полную картину: чего хочет человек, чего боится, от чего страдает. Эффективность опытных образцов поражала воображение, так, достоверность ответа составляла 99 процентов. "Подсознание никогда не врет",— шутили ученые. Видимо, часть сведений об этих опытах просочилась сквозь цензуру, и советские психотропные установки в романе братьев Стругацких "Обитаемый остров" превратились в инопланетные башни-излучатели и приборы по записи подсознания умалишенных.

Но если в СССР хотели с помощью компьютера руководить сознанием и подсознанием человека, то на Западе превалировал другой подход: человек силой мысли должен был руководить компьютерами. Правда, создать рабочий прототип интерфейса "мозг-компьютер" или же Brain-Computer Interface (BCI) оказалось куда более трудным делом, чем спаять очередную "мозгоправку" или "детектор лжи".

Первый успех пришел к ученым лишь в 1998 году, когда в Тюбингенском университете в Германии была проведена экспериментальная операция: мужчине, парализованному после инсульта, прямо в мозг были имплантированы микроэлектроды, при помощи которых компьютер измерял электрические импульсы мозга и преобразовывал их в команды для управления курсором. Больной представлял, что двигает правой или левой рукой, и курсор на экране монитора перемещался в ту или иную сторону. Выбирая на экране из заранее подготовленного списка различные фразы, инвалид мог позвать медицинскую сестру, попросить пить или есть, а также включить или выключить телевизор. Правда, эксперимент оказался недолгим: вскоре, увы, мужчина скончался. Сегодня самым старым носителем чудо-чипа является 25-летний американец Мэттью Нейгл. В 2001 году он получил ножевое ранение в шею и полный паралич. Он до сих пор не может дышать без респиратора и передвигается исключительно в инвалидной коляске. Однако в мозг Нейгла было вживлено несколько электродов и устройство, позволявшее чипу передавать информацию на компьютер. Сегодня Мэттью уже не просто обменивается эсэмэсками со всеми друзьями, он может полностью себя обслуживать при помощи механического манипулятора, подсоединенного к компьютеру.

Шапка укажет буквы


Успех чипов-имплантов подвинул ученых и на то, чтобы разрабатывать бесконтактные технологии присоединения человека к компьютеру, согласитесь, далеко не все люди готовы на то, чтобы в их черепную коробку засовывали электроды.

Например, ученые из Института Фраунхоффера в Германии придумали "энцефалографический шлем", который улавливает электрические сигналы биопотенциалов мозга и способен подстраиваться во время работы к особенностям мышления человека. Принцип действия шлема прост: экран компьютерного монитора разбит на шесть шестиугольных "сот-ячеек", расположенных по кругу, в каждой из которых содержится группа букв. Человек мысленно подводит стрелку курсора к нужной "ячейке" и отдает команду "выбор". В этот момент "ячейка" увеличивается на весь экран, и буквы выстраиваются по кругу, как в обычных механических часах. Вращая между ними стрелку, можно отметить нужный символ. В итоге получается мысленная пишущая машинка.

Аналогичный нейрокомпьютерный интерфейс был разработан и специалистами компании Guger Technologies, которая первой в мире пустила свои шлемы в открытую продажу по 6 тысяч евро за штуку. Свой нейродевайс создается и российскими учеными из НИИ высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН. "Наше оборудование считывает потенциалы мозга через систему электродов, закрепленных на специальном шлеме,— говорит руководитель Лаборатории физиологии сенсорных систем академик Игорь Шевелев.— Результаты пока скромные, и, конечно, по сравнению с обычным ноутбуком наш метод может показаться слишком медленным. Да и вообще, обычному человеку проще пользоваться давно проверенными устройствами. Но вот для инвалидов с параличом рук и ног возможность печатать текст и даже управлять компьютером напрямую через мозг может стать настоящим спасением".

Интересно, что, как признались сам разработчики, более плотно слиться с компьютером мешает сама человеческая природа. Чтобы нормально печатать на нейрокомпьютере, нужно думать только об одном — о том, какую букву выбрать. И если хотя бы на мгновение подумать о чем-то отвлеченном, то компьютер уже виснет. Теперь, как надеются разработчики, программа Элеонор Магуайр, раскрывшая тайны работы мозга, поможет компьютерам еще больше понять человеческую натуру.

На грани фантастики

Дежавю

Из-под пера фантастов вышло уже столько романов, посвященных феномену чтения чужих мыслей, что человечество давно готово вступить в телепатический контакт с компьютером. Вот лишь несколько гипотез, зачем это может понадобиться людям.


Фото: Zuma Press

1. Управление памятью


Прибор с красной лампочкой, посредством которого Агенты из кинофильма "Люди в черном" стирали у людей ненужные воспоминания о контактах с пришельцами из космоса. А вот в кинофильме "Темный город" уже инопланетяне при помощи химических растворов формировали у людей ложные воспоминания.

2. Внушение правильной идеологии


Сеть башен-излучателей из романа Стругацких "Обитаемый остров". Регулярное прослушивание ментальных программ вызывало бодрость, повышенный тонус, ощущение стабильности и патриотизма.

3. Управление техникой


Ментальный штурвал инопланетного корабля из кинофильма "Томминокеры" по роману Стивена Кинга. Впрочем, как выяснилось, у человечества и зеленых человечков из космоса мысли практически сходятся. Поэтому и человек смог запросто отдавать приказы НЛО.

4. Создание виртуальной реальности


Кинофильм "Матрица", где люди тихо спят в капсулах, а компьютер транслирует в мозг ощущение полноценной жизни.

5. Лечение


Экспериментальная машина из сериала "Доктор Хаус", способная воспроизвести на экране галлюцинации человека. Как оказалось, очень полезная вещь — именно наш бред иногда помогает узнать правду. А в романе "Обитаемый остров" Стругацких запись бреда транслировали по телевидению — для развлечения.

6. Предупреждение преступлений


В кинофильме "Особое мнение" три пророка плавали в бассейне и имели видения о будущих убийствах и грабежах. Эти видения смотрели и полицейские, которые затем высылали к будущим преступникам наряд спецназа — для профилактики.

7. Просто так


Кристалл "Миелофон" из кинофильма "Гостья из будущего". Создан с непонятными целями по непонятной технологии, используется в основном школьниками и пиратами, то есть людьми, не имеющими об этом приборе никакого представления.

Материалы по теме:

Комментарии

наглядно

обсуждение

Профиль пользователя