Ученые обнаружили, что человек способен управлять электрическими сигналами, испускаемыми его мозгом
Это напоминает сюжеты из фантастического романа: электромагнитные сигналы мозга обезьян управляют манипуляторами роботов, находящихся на расстоянии нескольких километров от животных; руки и ноги снова служат парализованным инвалидам, достаточно просто подумать о движении; мозговые имплантаты на кремниевой основе воплощаются в действительность.
Работы над интерфейсами типа «мозг-компьютер» (brain/ computer interface — BCI) ведутся во многих лабораториях США. Целью этих работ является создание систем, позволяющих человеку управлять компьютером с помощью мысли, а со временем и устанавливать прямую связь между мозгом и компьютером.
Работы над BCI начаты еще в 60-х годах, когда ученые обнаружили, что человек способен управлять электрическими сигналами, испускаемыми его мозгом. Эти сигналы в виде электроэнцефалограмм (ЭЭГ) можно измерять с помощью датчиков, закрепляемых на коже головы испытуемого.
Затем, в конце 90-х, исследователь из Кливлендского университета Хантер Пекхам создал BCI, который изменял ЭЭГ парализованных и посылал эти сигналы в компьютер. С помощью такого BCI люди, практически лишенные движения, могут перемещать курсор по экрану компьютера и даже манипулировать разными предметами, например вилками.
В подобной системе отсутствует непосредственная физическая связь между компьютером и мозгом. Конечная цель работы состоит в создании условий для обмена информацией между процессором компьютера и клетками мозга. Исследователи, работающие над подобными системами, должны знать механизм работы мозга, чтобы разрабатывать имплантируемые в мозг процессоры для связи с компьютером.
Нужен также физический способ соединения микропроцессоров с самим мозгом. Исследователь Филипп Кеннеди и нейрохирург Рой Бейки из Университета Эмори в Атланте разработали электроды в виде крошечных колбочек с отверстиями для имплантации в мозг. Внутри колбочки находятся микроскопические золотые провода, электроды и нервные ткани, взятые из ноги пациента. В колбочке создаются «тропические условия», стимулирующие прорастание клеток мозга в колбочку. Исследователям удалось успешно решить задачу сращивания электродов с мозгом.
Однако это было только первым шагом на пути к полностью компьютеризованному мозговому имплантату, подобному тому, что рисует в своем воображении профессор Университета Южной Калифорнии, специалист по проектированию биомедицинской техники Теодор Бергер. Профессор и его команда изучают алгоритмы обработки информации в мозгу. Бергер планирует зашивать эти алгоритмы в микропроцессоры, которые можно имплантировать в мозг для расширения его возможностей.
Группе исследователей под руководством Бергера не удалось пока полностью расшифровать алгоритмы работы мозга. Больным вопросом остается и размер микропроцессора — он слишком велик для имплантации в человеческий мозг. А BCI тем временем уже приносит пользу. С помощью этой технологии парализованные и другие инвалиды могут управлять компьютерами и с их помощью — движениями своих конечностей. В перспективе BCI смогут помочь и людям с другими ограничениями трудоспособности и с заболеваниями мозга.
Можно помечтать и о том, как в далеком будущем с помощью кремниевых имплантатов будет достигнуто бессмертие. Процессоры, выполнявшие поначалу вспомогательную роль, смогут со временем заменять стареющий мозг. Ну а до того нам придется довольствоваться возможностью управлять компьютерами с помощью электрических сигналов мозга.
Суслики-киборги на службе
Агентство DARPA рассматривает возможность использовать дистанционно управляемых грызунов для обнаружения мин, мест хранения или разлива токсических веществ и других опасных участков территорий.
Ученые ставят своей целью в буквальном смысле запрограммировать мозг грызунов, заложив в него нейроалгоритмы, которые бы заставляли животных искать некие вполне определенные вещи. Добиться этого можно за счет микроскопических электродов-рецепторов, внедренных в мозг.
В DARPA работают и над проблемой «расширенного восприятия», решение которой позволило бы организовать прямое взаимодействие между человеком и компьютером.
«Допустим, вы ведете переговоры, и вам в голову приходит идея, которую было бы неплохо обмозговать на досуге. Вместо того чтобы делать записи, отвлекаясь от происходящего, можно сформировать ?записку? прямо в голове», — рассказал менеджер DARPA Гэри Стронг. В настоящее время он работает в качестве исследователя проблем информатики в National Science Foundation.
Такую «записку» можно передать на компьютер для хранения и последующего воспроизведения посредством электромагнитных излучений мозга, которые перехватываются мини-энцефалографом. Такой прибор крепится на голове и тем или иным беспроводную связь с компьютером.
Гэри Антес