Тачскрин сегодня стал настолько привычным, что мы даже не задумываемся, давно ли он появился. А как мы будем «общаться» с нашей техникой завтра? «Жизнь онлайн» становится привычным образом существования современных горожан, между тем, Сеть меняет и нас самих. Как? Мы лишь разбираемся в этом.
Что ждет нас завтра? Понять это помогают научные исследования. Сегодняшний обзор переднего края науки посвящен нейрофизиологии.
Для разума не обязательно иметь много мозгов
Статья биологов Л. Читтка и Дж. Нивена «Действительно
ли большие мозги лучше?» произвела большой резонанс. Как утверждают
авторы, когнитивные способности,
обнаруженные у насекомых, такие как способность к счету, процессам, подобным
категоризации, требуют гораздо меньше нейронов, чем считалось ранее. Они
утверждают, что для способности к реакции на окружающую среду живому существу
достаточно нескольких сотен нервных клеток. Для обладания сознанием нужно
несколько тысяч нервных клеток.
Поставив задачу численно оценить разницу между
насекомыми и млекопитающими, они пришли к выводу, что длина сложных
последовательностей действий у млекопитающих всего втрое длиннее, чем у пчел.
«Избыточное» количество нейронов в основной своей массе необходимо для вычисления
сенсорной и моторной информации, памяти и дублирования. Для уровня интеллекта, судя по всему, большее значение имеет не число
нейронов, а более сложный и совершенный способ организации связей между ними. Для
демонстрации правдоподобности своей идеи авторы статьи проводят всем понятную
аналогию между персональным компьютером и мозгом: самая «умная» часть
компьютера — центральный процессор весит очень мало по сравнению со всеми
прочими вспомогательными вычислительными мощностями: звуковой и видеоплатой и устройствами
хранения данных: ОЗУ и ПЗУ.
Примерно так же обстоит и дело с мозгами — больше нейронов нужно не для наращивания
логических функций, а для более точной и дифференцированной обработки
зрительной, слуховой, обонятельной и прочей информации, а так же для более
эффективного управления мышечной моторикой. При этом, очевидно, что чем больше
у конкретного вида мышц, как по количеству этих мышц, так и по их массе, тем
больше требуется мозгов для координации их деятельности.
Философская идея рассматриваемых авторов состоит в том, что
познавательные способности могут появляться на ранних стадиях филогенеза в
малых нервных системах.
Доказано, что некоторые пациенты в «вегетативном состоянии» обладают сознанием
Обратим внимание на в New England Journal of Medicine. Группа исследователей во главе
с американским неврологом Алланом Роппером (Allan Ropper) сумела получить осмысленные ответы на свои
вопросы от людей, которым был поставлен диагноз либо «состояние
минимального сознания» (minimally conscious state), либо
«вегетативное состояние» (vegetative state). Последних людей в народе
нередко цинично, но вполне этимологически обоснованно называют «овощами». Эти
люди не реагируют ни на какие внешние раздражители, демонстрируя полное
отсутствие психической жизни. Не раз пытливые умы задавали философский вопрос:
«А вдруг коматозники на самом деле находятся в сознании, возможно ужасно
страдают, но не имеют ни малейшей возможности сообщить нам об этом?» До
недавнего времени это оставалось не более чем метафизическим допущением, наряду
с существованием философского
зомби, пока команда Роппера не заставила поверить в его реальность.
Акт
коммуникации состоялся следующим образом: пациентам было предложено представить
себе, что они играют в теннис (задача на двигательную активность), либо
мысленно пройтись по улицам города или комнатам их дома (задача на
пространственную ориентацию). У здоровых людей каждая из этих задач
активизирует характерную часть мозга, позволяя с помощью энцефалографии определить,
какую из двух ситуаций воображает себе человек. Оказалось, что 5 из 54
пациентов, предположительно находящихся в вегетативном состоянии, восприняли
сказанное и оказались способны намеренно контролировать деятельность своего
мозга.
Но ещё больше неврологи удивились, когда смогли при помощи такого теста
наладить двустороннее общение с одним из этих пятерых пациентов —
мужчиной, пять лет назад попавшим в автомобильную аварию. Ему было предложено
представлять себе игру в теннис, если ответ на вопрос — «да», и
собственный дом, если ответ — «нет». По этическим соображениям сами
вопросы и ответы на них авторами публикации приведены не были.
Наверняка
бедолагу спросили, хочет ли он умереть?
Мозг способен перерабатывать тактильные ощущения в зрительные
Известно, что потеряв, к примеру,
речь, из-за травмы головы, человек имеет шанс вернуть её снова в неком объёме,
хотя за неё будет отвечать уже иной участок мозга, словно обучившийся этому
навыку заново. Доктор Пол Бачирита (Paul Bach-y-Rita) из университета
Висконсина создал интерфейс («языковой дисплей»), переводящий сигнал с
видеокамеры в изображение на язык слепого пациента в виде покалываний (аналог
матричного принтера, располагаемого непосредственно на языке или спине).
Сначала пациенту , потерявшему зрение, приходилось
соображать, что означает то или иное сочетание покалываний на языке, однако
вскоре мозг уже автоматом преобразовывал сигналы устройства в изображение.
Фактически иные участки коры, не связанные изначально со зрением, начали
работать как «видеокарта» компьютера — преобразовывая для сознания
«показ» на языке в визуальные образы, пусть с небольшим разрешением и
без цвета. Уже через час общения с прибором Эрик смог пройти через дверной
проём, чуть позже и вовсе поразил присутствующих таким сложным действием, как
перехват мячика, катящегося по полу. Устройство оказалось настолько
эффективным, что Эрик прекрасно справляется с таким сложны занятием, как
скалолазание. Статью на эту тему можно прочитать .
К слову, Эрик Вайенмайер — единственный слепой альпинист, покоривший Эверест.
К
слову, агентство DARPA надеется
использовать эту технологию для боевых аквалангистов, чтобы помочь им плыть по
прямой в условиях низкой освещенности и полной темноты. Подразумевается, что
это позволит им разгрузить глаза для более значимых задач.
Создан беспроводный мозговой имплантат – синтезатор речи
Группа учёных из американской
компании ,
Бостонского университета и ряда других институтов США под руководством нейрофизиолога Фрэнка Гюнтера создала беспроводной синтезатор
речи, подключенный непосредственно к коре головного мозга. В
нынешнем виде система обладает всего тремя проводками, подключёнными к коре пациента
Эрика
Рамсея в точно рассчитанных точках. Такого скромного съёма сигналов
хватило, чтобы надёжно различать в мыслях человека гласные звуки. Поэтому
полноценно Рамсей говорить ещё не может.
Однако, для человека, попавшего
когда-то в автомобильную аварию, и эти звуки — надежда на установление речевой
коммуникации. В будущем создатели прибора намерены увеличить число контактов до
32. Тогда пациенту станет доступной вся палитра звуков. Набор контактов учёные
поместили в участок коры, отвечающий за речь в предцентральной извилине. От
него проводки идут в электронную схему, расположенную на черепе. Здесь сигналы
усиливаются и передаются через кожу по FM-каналу. Снаружи располагается
приёмник и в нём же — катушка, осуществляющая беспроводное питание спрятанной
схемы.
Успехи в электрокортикографии открывают новые возможности для «мысленных интерфейсов»
Учёные из университета Юты
создали технологию, способную совместить тонкость считывания, как у погружённых
непосредственно в мозг электродов, с безопасностью почти такой же, как у
электродов ЭЭГ, сидящих на простой шапочке. Новинка представляет собой массив
легчайших и почти незаметных простым глазом микроэлектродов, предназначенных
для снятия электрокортикограммы. Самое важное — помещаются они на поверхность
мозга, но при этом не погружаются в мозг как таковой.
Компьютерные
вычисления показали, что точность снятия сигналов достаточно высока, чтобы
машина могла определять движение руки по одним только показаниям
микроэлектродов. В будущем данная технология вполне может вылиться в
киберинтерфейс, позволяющий парализованным пациентам управлять техникой (или
протезами), немым — разговаривать с помощью синтезатора голоса и так далее.
Теоретически возможно оборонное применение для контроля психического состояния
особо ценных агентов в режиме реального
времени.