Управлять компьютером при помощи мозга гораздо более естественно, чем нажимая клавиши
Профессор Александр Каплан из МГУ создает компьютерные игры, в которые мозг играет без помощи рук, и в течение года собирается выпустить полноценный браузер, управляемый мыслью. Впрочем, его больше интересует, как усовершенствовать мозг, а не игры.
Вы возглавляете группу по изучению мозга человека, но что-то я не увидел в вашей лаборатории ни огромных томографов, ни людей в белых халатах, засовывающих электроды в мозги пациентов…
Я физиолог, и мой основной метод исследования мозга — электроэнцефалография. Это такое окошко в мозг, с помощью которого можно посмотреть сквозь кости черепа. Электрический ток, который генерирует мозг, распространяется примерно так же, как обычный ток в проводнике. Только кости и прочие ткани человеческого тела — не очень хороший проводник, поэтому ток быстро затухает. Но если мы приставим контакты к коже головы, то сможем измерить этот ток, разность потенциалов между точками на поверхности головы. Эти изменения электрического потенциала — отголоски деятельности мозга.
Электроэнцефалография на сегодня единственный метод, позволяющий в реальном времени следить за работой мозга. Остальные методы косвенные. Например, популярнейшая сегодня функциональная магнитно-резонансная томография позволяет следить за кровотоком в мозге, то есть за энергетическим обеспечением информационных процессов, но не за самой активностью нейронов.
А так ли уж много это дает? Если измерять разность потенциалов на поверхности компьютера, вряд ли удастся проникнуть в суть его работы.
Мне часто коллеги говорят: «Электроэнцефалография — это просто шум от паровоза». Да, это лишь следы, отголоски реальных сигналов, которыми обмениваются нейроны. Но ведь хороший механик по шуму автомобиля может определить, что там не в порядке, отличить стук клапана от шума компрессора. Энцефалографисты тоже кое-чему научились. Очень долго они изучали, что означает тот или иной элемент этого шума. И теперь мы довольно много знаем о том, какие шумы с работой каких частей мозга и с какими процессами связаны.
Я слышал только о четырех базовых ритмах мозга: альфа-, бета- и прочих, а вы говорите так, будто это целый язык, который постепенно расшифровывается.
Да, эти четыре ритма зарегистрировал еще первооткрыватель электроэнцефалографии Ганс Бергер, правда, сейчас их выделяют шесть или семь. По выраженности ритма можно многое сказать о том, что делается сейчас в мозге: если человек спит, у него преобладает дельта-ритм, если бодрствует, но расслаблен — альфа-ритм, если активен — бета-ритм и так далее. Но волны мозга не обязательно ритмичны. Если мы будем следить не только за самыми общими ритмами, но просто за отдельными эпизодами, узорами электрической активности мозга, можно выделить какие-то часто встречающиеся паттерны, то есть формы активности, составляющие как бы алфавит, каждая буква которого соответствует какому-то процессу в мозге.
И насколько глубоко можно проникнуть в мысли человека, расшифровывая этот язык?
Это алфавит не мыслей, а функциональных состояний мозга. О чтении мыслей по нервным импульсам речи не идет — кодировка абсолютно неизвестна, к тому же наверняка эти коды у каждого человека свои. Сейчас вообще непонятно, как к этому подступиться.
Мозг управляет компьютером
Что же тогда дает эта расшифровка?
Расшифровывая электроэнцефалограмму (ЭЭГ), мы пришли к новому пониманию проблемы интерфейса мозг — компьютер. Смысл этой проблемы такой — как организовать прямой контакт между двумя информационными машинами: мозгом и компьютером. Они должны общаться напрямую, это гораздо более естественно, чем нажимать на клавиши.
В фантастических фильмах эти интерфейсы обычно показывают как дырки-разъемы в голове человека, в которые вставляют кабели и флешки…
Это невозможно по многим причинам. Главная из них: там попросту некуда подключаться. В мозге вместо кабелей миллиарды миллиардов связей — сто миллиардов нейронов, и каждый из них образует по десять тысяч связей. Их невозможно учесть, да и нейронных кодов мы не знаем. Это нерешаемая математическая задача.
Зато мы можем получать команды от мозга, считывая его электрическую активность. Главная проблема здесь — научиться управлять электрической активностью своего мозга так же, как я управляю своей рукой. Изменить по желанию ритм мозга довольно просто, но управление внешним объектом требует гораздо большей точности.
А чем вы собираетесь управлять?
Для начала детской радиоуправляемой машинкой. Мы попробовали напрямую связать ритмы мозга с ее движениями. Нужно всего четыре сигнала: допустим, если ваш мозг вырабатывает альфа-ритм, она едет направо, бета-ритм — вперед, и так далее. Но есть проблема: человек не может мгновенно изменить свой ритм, а иногда даже и постепенно не может. Машинкой удается управлять лишь кое-как, на такие интерфейсы никто не перейдет.
Тогда мы попробовали другой путь: допустим, я представляю себе, как сжимаю правую руку. При этом электрическая активность мозга известным образом меняется, и машинка едет направо. Это оказалось намного легче, но все равно машинка слушается команд недостаточно хорошо. В итоге мы придумали так называемый московский алгоритм. Помните, я говорил, что на ЭЭГ часто встречаются короткие сегменты одинаковой формы, значение которых нам чаще всего неизвестно. Так вот, мы просто привязываем движение машинки направо к одному из таких паттернов, движение налево — к другому, вперед, назад — к третьему и четвертому. Человек, управляющий машинкой, не может произвольно вызывать в своем мозге эти паттерны. Но мы полагаемся на активность самого мозга, а человека просто награждаем, когда ему удается повернуть машинку.
Долларами?
Ничего особенного не надо: если человек хочет управлять машинкой, само ее «укрощение» и является вознаграждением. В результате вырабатываем что-то вроде условного рефлекса. Ведь наш мозг и предназначен для того, чтобы вырабатывать такие реакции, которые вознаграждаются. При этом сам человек не понимает толком, что именно он делает, чтобы машинка поворачивала, — он просто хочет повернуть, и его намерение переходит в действие. Это похоже на то, как ребенок учится новым движениям, только человек овладевает не руками и ногами, а электрической активностью собственного мозга.
Что ж, надеюсь, не так уж долго осталось ждать автомобиля без руля и педалей, управляемого силой мысли. Ну а как печатать тексты без клавиатуры?
Если вы концентрируете внимание на какой-то букве, то реакция мозга на появление этой буквы на экране компьютера совсем не такая, как на остальные буквы. Программа поочередно подсвечивает все буквы в таблице-алфавите, ловит ту, которая вам нужна и подставляет ее в строку, где вы набираете текст.
Это, должно быть, ужасно медленно?
Пока это не слишком быстрый процесс: на каждую букву у наших испытуемых уходит в среднем по восемь секунд. Зато на сегодня наш интерфейс самый быстрый в мире. Мы сейчас возили его на ЭКСПО в Шанхай, показывали президенту и участникам Международного экономического форума. Там, кстати, могут быть не только буквы — так можно выбирать и кнопки, и картинки. Мы сделали простую компьютерную игру в собирание пазлов, когда вы мысленно перетаскиваете элементы мозаики и собираете картинку.
Трудно всему этому научиться?
Печатать и собирать пазлы практически все научаются с первого раза, особенно быстро — дети. А чтобы научиться управлять машинкой, нужно несколько дней тренироваться, хотя некоторым это удается уже в первый день.
А чем плохи старые добрые клавиатура с мышью?
Исходно деньги были даны немцами и американцами на медицинские исследования — речь шла о полностью парализованных людях, которые даже подмигнуть не могут. Только в США таких 300 тысяч. Они даже пить раньше не могли попросить, а теперь могут мысленно оперировать курсором и работать в интернете — это гигантский шаг к социализации. К концу года мы намерены выпустить полноценный браузер, управляемый мыслью.
Но мы не ориентируемся только на медицинские приложения — наша идея глобальней. Мозг — это информационная машина супервысокого уровня. У человека огромное количество идей, а претворять их в жизнь он может только с помощью мышечной системы, ужасно нас ограничивающей. Вся наша гигантская психическая деятельность должна как бы просовываться сквозь узкое горлышко мышечной активности. Нашему мозгу не хватает орудий для воплощения идей. Мозг должен взаимодействовать с внешней средой напрямую!
Разговоры о телепатии — это ерунда, потому что у мозга слишком мало энергии, чтобы непосредственно влиять на внешний мир. Но когда мы делаем интерфейс, позволяющий регистрировать команды, передавать их на расстояние и обеспечивать энергией их выполнение, то телепатия становится реальностью. У нас как бы появятся новые руки — мозг вполне способен управлять и ими. Представьте, вы заходите в комнату и мысленно включаете свет.
А обратный процесс — считывание желаний и намерений?
Так это он и есть — ведь чтобы вы управляли объектами, система должна считывать ваши намерения. Или вот психологи будут вместо букв в нашей матрице показывать разные картинки, а мозг человека покажет, какие картинки ему интересны, выдаст его. Маркетологи таким образом могут изучать реакции мозга, например, на разные марки автомобилей. Это и есть нейромаркетинг в чистом виде, в отличие от того, что практикуется сейчас. Да и для самоисследования, выявления того, чего вы в действительности хотите, это очень интересная методика. Есть много областей, где наша технология и ее аналоги будут востребованы. Одна из главных — «брейн фитнесс», тренировка воли, способности к владению собой. Волевая регуляция — это и есть способность владения собой, и это то, чего всем нам так не хватает. Допустим, гиперактивному ребенку дается игра, которая учит его владеть собой.
Вы думаете, эти технологии действительно войдут в обычную жизнь?
Если говорить о перспективах, то я бы выделил целый тренд, который можно назвать «интерактивные когнитивные технологии». Вот пример: вы читаете учебник на компьютере, а компьютер следит за вами и определяет, насколько вы понимаете текст. Как только программа замечает, что вы отвлеклись, открывается дополнительное окно, где вам что-то показывают, облегчая понимание. За фокусом вашего внимания могут следить и автомобили, и другие устройства, избавляя вас от излишнего давления информации, подавая только то, что важно, и удобными порциями. Техника будет автоматически подстраиваться под наше состояние и намерения. Без этих технологий человек уже не в силах переработать всю поступающую информацию во многих областях деятельности. Возьмем, например, пилота современного самолета — 30% аварий происходит из-за рассогласования действий автоматики и действий пилота, из-за того, что они плохо понимают друг друга.
Игры будущего
Ходят слухи, что вы уже заключили контракт с какой-то из крупных игровых компаний.
Обращений к нам много. Сейчас мы, например, начинаем совместный проект с организацией, которая хочет создать протез кисти руки, управляемый мыслью. А из игровых фирм мы начали сотрудничать с компанией «Новый диск». Считаю, что нам важно работать с игровыми компаниями, ведь половина компьютерных игр может быть переведена на мысленное управление. Это интересно и потому, что компьютерные игры — это прямой вред человеку, ведь в них, как правило, эксплуатируется азарт и игрока приучают реагировать быстро, не раздумывая. Постоянно подкрепляется стратегия получения быстрого выигрыша, немедленного удовольствия. А мы, наоборот, будем тренировать умение владеть собой, подкреплять концентрацию внимания и волевые качества — иначе просто не получится управлять активностью мозга. Игроки будут соревноваться не в скорости реакции, а в степени овладения вниманием и памятью.
Но многие ли захотят играть в такие игры?
До того, как мы отработали технологию, было невозможно строить игры: они были скучные. Теперь другое дело — ощущение, что ты можешь сделать что-то силой мысли, очень мотивирует, вызывает особый интерес и очень приятное чувство владения ситуацией.
Так что же это в итоге будет за игра?
Компания «Новый диск» сейчас отбирает игры, которые подойдут нам на первом этапе — те, что удобней всего перемонтировать на управление мозгом. Чтобы играть в них, нужен будет специальный шлем. Подобные шапки футуристического дизайна, похожие на сноубордистские шлемы, уже выпускает компания Emotiv. Может быть, мы будем покупать шлемы у них или найдем партнера, который будет выпускать их специально для нас.
Только я совершенно не бизнесмен — просто стараюсь таким образом привлечь деньги для научных исследований. Меня интересует не производство каких-то устройств, а новая парадигма в психофизиологии.
Мозг йога
Выходит, мы получаем что-то вроде пульта управления собственным мозгом?
Мы получаем интерфейс, позволяющий овладеть мозгом, его возможностями.
Слышал, вы изучали возможности индийских йогов?
Я коллекционирую паттерны ЭЭГ и пытаюсь понять, каким состояниям они соответствуют. Мне стало интересно, что такое медитация с точки зрения ЭЭГ, — может быть, она похожа на действие каких-нибудь психотропных таблеток, на сон или еще на что-то? В общем, в моей коллекции не хватало паттернов, возникающих при медитации, и я начал искать людей, которые ею занимаются.
К нам приходили помедитировать разные люди, часто по многу лет занимавшиеся йогой, но мне все казалось, что что-то здесь не так. Все, что у них получалось, было слишком похоже на аутотренинг — состояние не очень глубокой релаксации с преобладанием альфа-ритма, когда человек сидит и думает: «Руки теплые, ноги теплые, я спокоен, я совершенно спокоен».
Тогда мне захотелось раздобыть настоящих йогов, а где же их искать, как не в Индии? И получилось так, что я два года проработал в Индии профессором в университете. В Индии заниматься ежедневной медитацией так же общепринято, как у нас чистить зубы, поэтому у меня не было недостатка в испытуемых. Но чтобы найти настоящих йогов, посвятивших жизнь этому занятию, я стал выезжать в ашрамы, в частности в ашрам Вивекананды неподалеку от Бангалора.
Обычно ашрам — это гуру и вокруг него толпа западных туристов…
Обычно да, но нередко в ашрамы приходят и настоящие йоги, которым приходится терпеть туристов, потому что ашраму нужны деньги. А ашрам Вивекананды, далекий от туристских трасс, вообще не пытался делать бизнес. Я пожил там, и мне удалось пообщаться с настоящими йогинами. Чего только о них не пишут! Например, что во время медитации ЭЭГ у них вообще исчезает — ровная линия, как у мертвого мозга, все мысли «уходят в космос». Так вот, у самых продвинутых йогинов в состоянии самадхи, глубочайшей медитации, ЭЭГ обычного человека.
Оказалось, базовый ритм ЭЭГ почти не связан с той работой сознания, которую проделывают йоги, отстраняясь от мира в процессе медитации. Но я все же нашел в узоре ЭЭГ своеобразные метки самадхи — в литературе они называются «альфа-тета качели». Это быстрая последовательность сменяющих друг друга альфа- и тета-ритмов. Такой вот признак ухода от мира, когда опытный в этом деле человек пытается удержать состояние внутренней пустоты.
Эра ноотропов
Помню, как в середине девяностых вы рассказывали, что когда-нибудь всем придется принимать ноотропные препараты и другие активаторы мозга, потому что те, кто не будет их принимать, просто не выдержат конкуренции. Еще не пора?
С каждым годом информационное давление на нас становится все больше. В игру включился фактор, которого не было в девяностых: когда вы зависаете в интернете, вы перерабатываете огромное количество ненужной информации просто потому, что вам интересно. Подготовила ли эволюция мозг человека к восприятию этого огромного массива информации? Очевидно, нет: эволюция не работает на будущее.
В народе популярна идея, что мы используем потенциал своего мозга лишь на 5–10%.
Это, конечно, журналистский миф — примерно так же можно сказать, что мы используем свою руку на 5%. У наших предков был хвост, но у нас его нет, потому что он не используется. То, что не используется, исчезает — тысячи примеров тому подтверждение. Эволюция работает на оптимизацию расходования энергии, это очень важно для выживания, а питать лишний хвост никому не нужно.
Поэтому орган, который мы используем на 5%, появиться не мог, а мозг мы используем настолько, насколько он был нам нужен 40 тысяч лет назад, когда он окончательно сформировался. Наш мозг идеально приспособлен для той, пещерной, жизни. Чтобы поймать мамонта, нужно немало хитрости, а теперь мы эти способности используем для того, например, чтобы поступить в университет. Но приспособиться к потоку информации, захлестнувшему нас в последние десятилетия, у нас нет возможности, мы не справляемся с ним. С этим связан резкий рост неврозов, депрессий и других психиатрических расстройств, особенно скрытый рост, когда люди не обращаются за помощью.
Впрочем, у ресурсов мозга есть некоторый неиспользуемый диапазон, данный эволюцией на крайний случай. Сейчас наш мозг постоянно работает в этом режиме чрезвычайной ситуации, на пределе своих возможностей.
И выход в таблетках?
Выходов два: или уехать в деревню и закрыться от мира, или попробовать расширить физиологические возможности мозга. Один из ключевых путей к этому — увеличить снабжение его кислородом. Кислород для мозга — важнейший источник энергии. Если на несколько секунд пережать сонную артерию, по которой он поступает туда с кровью, человек падает в обморок. А нашему мозгу постоянно не хватает кислорода, ведь его клетки все время находятся в состоянии повышенной активности.
Ноотропы — это препараты, которые повышают утилизацию кислорода в мозговой ткани, хотя точный механизм их действия до сих пор неясен. Один из таких препаратов, улучшающих память, внимание и другие ментальные функции, был создан на нашей кафедре под руководством покойного академика Ошмарина — это семакс, за который мы получили Государственную премию. Есть такой адренокортикотропный гормон, который активирует жизненные силы организма в стрессовых ситуациях.
Когда стало ясно, какой именно участок этой большой молекулы отвечает за активацию ментальных функций, мы синтезировали этот участок, сумели модифицировать его так, чтобы он не распадался в организме, и получили семакс. То есть это естественное вещество, которое может вырабатывать сам организм, мы просто увеличиваем его концентрацию.
Я испытывал его на себе и других участниках программы по его созданию. Оказалось, ЭЭГ человека под воздействием этого препарата дает типичный для всех ноотропов рисунок.
Выходит, стоит принимать его перед экзаменом?
Если принять его перед экзаменом, это ничего не даст. Чтобы почувствовать эффект ноотропов, нужно принимать их недели две. Чтобы улучшить показатели деятельности мозга сразу, нужно принимать не ноотропы, а психостимуляторы, такие как кофе. Психостимуляторы сразу дают явно выраженный положительный эффект. Но они плохи тем, что заставляют нас тратить резервный запас норадреналина, а за это организму приходится платить, восстанавливаться, тогда как ноотропы просто оптимизируют потребление кислорода — это беззатратный путь для организма.
Есть еще третья группа веществ, активизирующих умственную деятельность, — это транквилизаторы, препараты, снимающие тревожность. Дело в том, что именно тревожность, нервозность часто является тем тормозом, который не дает нам нормально работать.
Транквилизаторы — это само по себе как-то тревожно звучит…
Раньше было немало транквилизаторов, которые вместе с тревожностью снижали быстроту реакции, но в последнее время разработаны «дневные» виды транквилизаторов без такого эффекта: они оказывают очень щадящее действие. Их, кстати, хорошо принимать перед экзаменом тем, кто особенно сильно волнуется. В США транквилизаторы, кажется, вторая группа препаратов по объемам применения. Я думаю, ноотропы и транквилизаторы — это очень важная область разработок: они будут облегчать жизнь все большему количеству людей.
Ну а вы сами что-нибудь такое принимаете?
Вы знаете, все-таки для меня самый действенный фактор активизации работы мозга — это нормализация ритма труда и отдыха. Нужно почаще изменять условия своей деятельности, переключаться с одного занятия на другое. Мне пока вполне достаточно и этого. К тому же, если слишком часто использовать ноотропы и особенно транквилизаторы, организм привыкает к ним и как бы уже рассчитывает на них, не вовлекая в должной степени механизмы саморегуляции.
Получается, эпоха smart drugs все-таки еще не настала?
Smart drugs в узком смысле — это не ноотропы, а вещества, которые улучшают конкретные способности, закрепляют новые навыки — например, стимулируя рост нейронных связей в каких-то участках мозга. Формирование любого нового навыка связано с образованием новых связей между нейронами. Можно, например, проводить тренинги по формированию какого-то навыка и давать участникам вещество, стимулирующее рост нервных связей. Такие вещества разрабатываются, но до рынка еще не дошли. Но когда-нибудь с их помощью мы сможем менять конструкцию мозга, подобно тому как сейчас научились выращивать новые ткани организма.
Александр Яковлевич Каплан — научный руководитель группы изучения мозга человека на кафедре физиологии человека и животных биофака МГУ им. М. В. Ломоносова, ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук, профессор.
Комментариев нет:
Отправить комментарий