На все воля твоя / Общество и наука / Наука

На все воля твоя / Общество и наука / Наука

Ученые из двух десятков ведущих российских и европейских научно-образовательных центров объединились в Национальную сеть аспирантур по биотехнологиям в нейронауках (БиоН), чтобы исследовать нейробиологические основы жизнедеятельности человека. О новейших результатах и достижениях специалистов в этой области «Итогам» рассказал один из участников проекта, кандидат биологических наук, доцент факультета психологии Университета Базеля (Швейцария) и научный сотрудник Эразмус университета Роттердама (Нидерланды) Василий Ключарев.

— Василий Андреевич, разъясните для начала, что же такое нейробиотехнологии?

— Это своего рода «биологизированные» информационные технологии, позволяющие создавать системы нового уровня с элементами самоорганизации, обучения, в идеале совместимые с нервной тканью человека. Когда мы делаем некие новые технологические разработки, имеет смысл «проконсультироваться» с нейробиологией, потому что мозг — сложный и хорошо организованный механизм, познавая который можно достичь чего-то нового и в технике. Количество нейронов и синапсов (связей между нейронами) в мозге больше, чем звезд на небе. Эта система до сих пор малопонятна, но мы уже делаем первые важные открытия.

— Зачем вообще объединять мозг и технику?

— Существует несколько областей применения нейробиотехнологий. Они могут играть очень большую роль в медицине. Например, в мире огромное количество людей, у которых нет конечностей или они парализованы. В будущем мы имплантируем инвалиду электроды в нервные ткани и свяжем их с искусственными конечностями. Наши знания о том, как мозг может коммуницировать с такими протезами, позволят повысить качество жизни людей с ограниченными возможностями.

— Есть чем похвалиться в этой области?

— Пока эксперименты проводили только на животных и получили неплохие результаты. Например, уже порядка 10 лет нейробиологи работают над возможностью управлять искусственными конечностями у обезьян. Животному в моторную кору головного мозга вживляют электроды, связанные с протезом руки, и оно может совершать довольно сложные действия при помощи искусственной конечности. Это производит сильное впечатление. Представьте себе: связанная обезьяна ест при помощи металлического протеза — искусственной руки из будущего. Сейчас важно перевести эти исследования в сферу медицинской помощи человеку.

— На людях пробовали подобные вещи?

— Есть ряд разработок из области мозг-компьютер-интерфейса. Это технологии, на основе которых мозг человека может управлять машиной. Например, людям будут вживляться определенные чипы, и они получат возможность управлять компьютером без мышки. Будущее идет и в этом направлении. Многие фантастические вещи происходят уже сейчас. Проводится чемпионат мира по скорости печатания усилием мозга на компьютере. На поверхности головы закрепляется сенсор, в компьютер загружаются некие алгоритмы считывания информации, и человек, не двигая руками, печатает связный текст.

— Что человеческий мозг способен дать технике?

— Пожалуй, очень многое. Сами знаете, уже долгие годы человек пытается изобрести искусственный интеллект. Эти попытки идут в двух направлениях. Некоторые инженеры просто создают некие самообучающиеся математические алгоритмы, а другие пытаются что-то сделать с учетом опыта миллионов лет эволюции. Почему-то за это время развился мозг, который стал писать книжки, посылать ракеты в космос и делать другие умные вещи. Если обратиться к этому опыту, то, возможно, мы на самом деле совершим прорыв в системах, которые способны создавать что-то креативное, обучаться.

Эти два направления равноправны. Есть представление о нейрокомпьютерах — машинах, основанных на принципах работы нервной системы. Наши нижегородские коллеги, кстати, создали нейроанимат — робота, который управляется живыми клетками мозга крысы.

— Зачем, по-вашему, нужны думающие компьютеры и машины, способные к творчеству?

— Например, вы посылаете двух роботов на далекие планеты, откуда сигнал на Землю идет длительное время, и вы не можете корректировать их поведение. Они должны сами уметь обучаться и общаться друг с другом, принимать решения в зависимости от внешних условий. Для этого нужно разработать элементарные принципы самообучения на основе нейронных сетей и поместить их в микросхемы, с которыми можно связать какие-то электрические приборы. Грубо говоря, через небольшой разъем искусственный мини-мозг можно подсоединить к какой-нибудь машине.

— Насколько изучены принципы работы нейронных сетей в мозге человека? Психиатры и нейрофизиологи говорят, что об этом наука еще почти ничего не знает.

— В каком-то смысле это верно. Мозг — сложная система, но мы начинаем понимать некоторые его механизмы. Например, помимо прочего мы занимаемся вопросами принятия решения у человека. Многие идеи идут от системы принятия решения у обезьян. На сегодня есть очень красивое исследование, демонстрирующее, что мы можем предсказать, какое решение примет обезьяна по активности определенных нейронов. Мало того, мы можем электрической стимуляцией данных нейронов поменять это решение. Сейчас сделаны некие попытки перевести эти модели на человека. Они в общем-то работают. Мы не можем делать слишком тонкие вещи, но, к примеру, можем поменять поведение человека при помощи стимуляции определенных областей мозга.

— Просто взять и заставить человека делать то, чего он не хочет? Каким же образом?

— Специальное магнитное кольцо, по которому проходит электрический ток, подносится к определенной зоне головы. Кольцо индуцирует магнитное поле. Если в течение 40 секунд происходит интенсивная магнитная стимуляция, вы можете подавить нужную область мозга на время от 30 минут до часа. Поскольку нейроны заряжены электрическим потенциалом, мозг чувствителен к электромагнитным сигналам, то есть с помощью магнитного поля вы можете вызвать в нем внутренние токи, которые нарушат его активность. Если вы подавите рациональную область, то человек, который сидит на диете, начнет меньше контролировать свое поведение и есть больше сладкого и мучного.

— Решения человека предопределены или все же он волен принимать их сам?

— Я считаю, что предопределены, но это мнение спорно. Мозг — как некая микросхема, состоящая из нейронов, принимает закономерные решения. Нейроны определенным образом между собой соединены, и такая нейронная сеть программирует наши решения. Это иллюзия — будто вы что-то сознательно контролируете. Все контролируют нейроны, а сознание человеку дает объяснение, делает красивую картинку: мир такой-то, мы живем так-то. Информация пробежала по нейронам, они сравнили ее, возбудились, приняли какое-то решение, а вы уже оказываетесь перед фактом и считаете, что помогли, например, старушке перейти через улицу, потому что были пионером. На самом деле не было сознательного принятия решения, а лишь закономерная активация нейронных сетей. Вопрос свободы сводится к тому, можно ли поступить иначе. Я считаю, что возможности поступить иначе здесь в принципе нет.

— То есть свободы воли нет и в помине?

— Чтобы смириться с этим, нужно сходить на экскурсию в лабораторию магнитной стимуляции. Разными типами магнитного поля можно не только подавить, но и возбудить определенные зоны мозга. Например, к вашей голове поднесут магнитную катушку, которая стимулирует моторную кору, и вы увидите, как ваша рука начнет двигаться помимо воли. При такой стимуляции вы начинаете осознавать себя роботом, мозг которого не подчиняется самому себе. Однако это делается не ради развлечений. Еще раз повторю: такие методы могут помочь тяжелобольным.

— Кому еще нужны подобные исследования?

— Экономисты хотят узнать, почему люди пытаются принять справедливые решения. В экономике справедливое решение — ключевое понятие. Например, мы с вами обмениваемся товарами и должны прийти к общей, справедливой цене. Также экономисты заинтересованы феноменом, почему люди часто нерациональны. Например, им предлагают маленькую сумму денег, а они отказываются, хотя рационально должны были бы принять. Есть такая экономическая игра «Ультиматум». Я вам даю 100 рублей, и у вас есть право поделить эти деньги между нами в любой пропорции. У меня есть право принять ваш раздел денег или нет. Если я согласен, то мы получаем эти деньги. Если нет, то никто ничего не получает. Если у вас есть 100 рублей, вы можете отдать мне 1 рубль, а себе оставить 99. С экономической точки зрения я должен это принять, потому что у меня будет что-то, а если откажусь, то не будет вообще ничего. Однако исследования показывают, что в таком случае люди чаще всего отказываются. Они считают, что это несправедливо. В наших моделях показано, что если вы простимулируете нужную область коры мозга, то человек так же будет возмущаться, говорить, что оппонент подонок, но возьмет рубль. В нормальной ситуации, если дают меньше 30 процентов, люди практически всегда отказываются. Это поведение во многих исследованиях связано с рациональными областями фронтальной коры.

— Но это же как-то неэтично.

— Вообще в нашей лаборатории мы изучаем, можно ли сделать человека нонконформистом при помощи подобных стимуляций, чтобы он вдруг перестал поддаваться влиянию социального окружения. И в этой области достигли определенных успехов. Но чтобы люди не так сильно беспокоились, в наших исследованиях мы говорим о вероятности успешного воздействия лишь в 70—80 процентах случаев. К тому же подобные стимуляции пока невозможно проводить дистанционно. То есть человека нужно привести в лабораторию, поднести к голове магнитную катушку… Теоретически все можно использовать во вред, но все наши исследования открытые, и мы уверены, что от них обществу будет только польза.

Владимир Крючков