Сила мысли – это действительно сила, познав природу которой, можно вершить большие дела. Поэтому учёные пытаются понять суть этой сверхъестественной способности и использовать её на благо человечества.

Так, в 1999 году американские учёные провели эксперимент с крысой, вживив в её мозг электроды, с помощью которых они фиксировали намерение животного сделать определённое движение лапкой. Цель – выявить характерную картину возбуждения нейронов, ведущего к движению лапки. Тогда можно было бы предсказать намерение животного. Ну а если его можно будет предсказать, то уже с помощью компьютерной программы станет возможным передать его механизму, двигающему поилку. Удивительно, но крыса быстро поняла: чтобы пододвинуть к себе поилку, нужно двинуть лапкой рычажок, а через некоторое время животное одной только «силой мысли» пододвигала себе поилку. Наверное, крыса сама удивилась своей сверхъестественной способности, не догадываясь о силе компьютерных алгоритмов. Возникает вопрос: во имя чего эти безжалостные эксперименты над животными? Что полезного они принесут человечеству? Вместе найдём ответы на эти вопросы.

Действительно, в последние годы сотни лабораторий во всём мире работают над созданием систем искусственного интеллекта – нейрокоммуникаторов, через которые можно наладить связь человеческого мозга с цифровым миром. Значит, это кому-нибудь нужно? Конечно! В первую очередь нейрокоммуникаторы принесут неоценимую помощь больным людям, которые в силу жизненных обстоятельство оказались прикованными к постели или инвалидному креслу. Наверное, ради такой благородной цели стоит проводить эксперименты. Ну а в недалёком будущем, как прогнозируют учёные, мы сможем, используя только силу мысли, включать свет, открывать машину, управлять промышленными роботами. К счастью, для этого вовсе не нужно вживлять электроды в мозг.

Пока же для того, чтобы снять электрическую активность мозга (ЭЭГ – электроэнцефалограмму) учёные и специалисты пользуются специальными шлемами. С каждым годом они становятся всё невесомее и комфортнее, а скоро это и вовсе может быть некий чип с датчиком. Далее с помощью специальных алгоритмов делается расшифровка электрической активности мозга.

Сегодня ведутся исследования возможности лечения болезни Альцгеймера с помощью имплантов памяти. Проводятся опыты по вживлению электродов в гипокамп мозга крысы, раздел, которой отвечает за запоминание информации.

Ну а пока применение нейрокоммуникаторов в области медицины – не такая уж и скорая история, многие разработчики осваивают развлекательную нишу. Например, игроки могут силой мысли управлять маленьким шариком, загоняя его в ворота соперника лишь усилием мысли, в другой игре можно заставить шарик висеть в воздухе или поднимать фигурку с пропеллером ввысь. Чем не колдовство! А в IQ-кафе в небольшом подмосковном городке Долгопрудный, вотчине знаменитого МФТИ, появился первый нейробармен. Игроки используют мобильные нейроинтерфейсы, способные считывать электрическую активность мозга, направленную на специальную платформу со стаканчиками. Игроки соревнуются за стаканчик с напитком. У кого активность нейронов выше, к тому стаканчик и подъедет. Добиваются такой активности игроки по-разному: один старается решать в голове сложные задачки, другой – мысленно выжимает рукой апельсин. 

Но вернёмся к медицине. Как мы уже говорили выше, подобные разработки ведутся в первую очередь для людей, потерявших способность двигаться, говорить. В конце 1990-х годов компания Intel разработала свою систему ACAT (Assistive Context-Aware Toolkit) для легендарного физика Стивена Хокинга. Об этом талантливом, мужественном и оптимистичном человеке был снят фильм «Теория всего» (в нашем прокате – «Вселенная Стивена Хокинга»). Вследствие болезни моторных нейронов Хокинг перестал двигаться, подвижность осталась лишь в мимической мышце щеки, напротив которой и был закреплён датчик с системой ACAT. Подёргивая в определённое время щекой, Стивен управлял виртуальной клавиатурой на экране компьютера, отмечал нужное из представленных слов, пользовался синтезатором речи. Но всё же эта система не является в полном смысле нейрокоммуникатором, поскольку не считывает намерения, идущие из мозга, а ориентируется на движение. Хокингу предлагали создать для него систему со считыванием электрической активности мозга. Но Хокинг отказался, мотивируя тем, что и привыкание к имеющейся системе отняло у него немало сил.

Да, чтобы овладеть и научиться пользоваться нейрокоммуникаторами нужно обучение, тренировка, даже если человек обездвижен, мозг его работает, и он должен управлять только силой своей мысли. Разрабатывают нейрокоммуникаторы многие учёные. Одна из известных лабораторий находится в соседней России при МГУ, где учёный Александр Каплан со своей командой разрабатывает нейрокоммуникаторы на основе электрической активности мозга. Они создают несколько видов интерфейса. Один чем-то похож на систему, которой пользуется Стивен Хокинг: человеку нужно фокусировать свое внимание на определённом объекте. К примеру, на экране нарисована матрица 6 на 6, в каждой из 36 клеточек нарисована буква. Человек должен смотреть на ту букву, которую он хотел бы напечатать. В данном случае даже глагол «смотреть» не очень точно отражает суть, точнее будет так: человек фокусирует всё своё внимание на нужной букве или изображении и посылает ей из мозга сигнал. Вот где нужна сила мысли, да ещё какая! Поэтому для начала потребуется обучение, в ходе которого человек сосредотачивает внимание на конкретной букве, раз за разом записываются энцефалограммы, в которых потом находят некий общий паттерн (образец, шаблон, система). Так составляется каталог паттернов для всех букв. Это было сделано несколько лет назад. Теперь человеку требуется всего примерно 10 минут тренировки и он уже может печатать текст, только глядя на экран компьютера. Вероятность печати правильной буквы составляет 95%.

Сегодня по всему миру ученые и инженеры разрабатывают электронные системы и конструкции, способные получать сигналы от человеческого тела, посылаемые утраченным конечностям. При этом ряд последних образцов бионических протезов демонстрируют великолепную точность и аккуратность движений.

Такую коммуникационную технологию, основанную на взгляде на внешний объект, можно использовать и в медицине. При этом в качестве таких внешних объектов использовать уже не буквы алфавита, а символы. Например, один из них – чашка. Если больной хочет пить, ему не нужно писать текст – «хочу пить», ему достаточно фокусировать внимание на символе – чашке, а дальше дело техники: его желание алгоритмы передадут голосовому синтезатору на пост медсестры. Эта методика тоже требует предварительного обучения пациента. Также с помощью таблиц с символами пациент может управлять мини-роботом. Он может гонять этого робота (своеобразную камеру на колесиках) по больнице или по квартире и следить за ним. Манипуляции с роботом требуют много команд, поэтому таблицы с символами могут переключаться (допустим, если упорно смотреть на твёрдый знак, одни символы сменятся другими, среди которых можно выбрать необходимый). 

Другой тип интерфейса – моторно-имиджинговый. В лаборатории Каплана к готовому итальянскому креслу с возможностью поднимать человека вертикально приделали нейрокоммуникатор – обрабатывающее устройство, которое принимает и анализирует ЭЭГ. Если эта разработка будет доработана, то станет настоящим спасением для инвалидов-колясочников. К сожалению, пока просто «считать» мысль пациента и воплотить её в жизнь – невозможно: пациент должен пройти предварительное обучение.

Разработчики пробовали разные варианты с использованием образов, но пока ничего не получилось. Слишком велика суммарная активность нейронов и слишком размытая, расшифровать её очень и очень трудно. Но нашлись такие образы, которые более ли менее воспроизводятся у всех – телесные. Надо представлять себе, как сжимаешь руку в кулак или как перебираешь пальцами. У кого-то лучше удаётся перебирать пальцами, у кого-то перебор пальцами ничего не даёт, но получается мысленно сжимать кулак. Так подбираются 3-4 мысленных команды, чётко отделяющихся друг от друга. Одна команда – манипуляция левой рукой, вторая – правой, третья – ногами (попытки разделить левую и правую ногу ничего не дали), четвёртая – лицом. Больных сначала тренируют: представь, что сжимаешь кулак левой руки, если тебе нужно выпрямиться в кресле, правой – если хочешь сесть. И неоднократно снимают ЭЭГ. Затем вычленяют соответствующий паттерн, и используют его для команды креслу.

Toyota Brain Machine Interface Wheelchair - инвалидное кресло, оборудованное технологией для управления посредством силы мысли. Разработанная специалистами японской компании Toyota Motor и сотрудничающими с ней научно-исследовательскими институтами и конструкторскими бюро.

Таким же образом можно управлять больничной койкой или кроватью дома или различными механическими приспособлениями, которые будут выполнять нехитрые операции, например подносить ко рту стакан с водой. В дальнейшем можно расширять сферу применения интерфейса с помощью команды переключения или использовать различные интерфейсы – имиджинговый и с фокусировкой на символах. На основе технологии интерфейса мозг-компьютер создают и нейротренажёр. Многие пациенты после инсульта или черепно-мозговых травм имеют неплохой ресурс для восстановления двигательных функций, но для этого нужны постоянные тренировки парализованной конечности. Здесь на помощь приходит нейротренажёр, который передаёт команду пациента (например, все тот же мысленно сжатый кулак) на так называемую экзоскелетную конструкцию с моторчиками, присоединённую к пальцам руки. Пациент задумал движение пальцев, и тренажёр начинает соответствующее движение. Пусть поначалу пассивно, но мозг начал тренировку наряду с тренировкой механической, в процессе которой мышцы могут вновь обрести способность к самостоятельному движению. Если этого всё же не произойдёт, экзоскелетные конструкции смогут быть помощниками, работающими от мысленных команд. Так можно сделать жизнь многих больных более комфортной.