Сообразили на троих

Трое человек сыграли в «Тетрис» при помощи интерфейса «мозг-мозг». Так мы научились уже передавать мысли без помощи слов или нет?

В конце сентября на сайте препринтов научных статей arXiv появилась статья ученых из университетов Вашингтона и Карнеги-Меллон, которые создали «первый мультиперсональный неинвазивный интерфейс „мозг-мозг“ для совместного решения проблем» — они объединили мозги трех людей в сеть, и те смогли силой мысли сыграть в «Тетрис». «Чердак» рассказывает, в чем заключается техническое достижение исследователей, и разбирается, можно ли считать, что мы научились передавать друг другу мысли напрямую.

Нынешние интерфейсы «мозг-мозг» — союз технологий нейровизуализации и нейростимуляции. Суть идеи в том, чтобы передавать информацию от мозга одного человека к мозгу другого напрямую, минуя речь. Такой интерфейс считывает нейронные сигналы из мозга отправителя, преобразовывает в цифровой формат и передает получателю, где те снова «переводятся» в активацию нейронов (так что можно говорить, что «мозг-мозг» раскладывается на «мозг-компьютер» и «компьютер-мозг»).

Для этого ученые используют две давно и хорошо изученные технологии — электроэнцефалографию (ЭЭГ), с помощью которой с поверхности головы записывается электрическая активность мозга, и транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС), при которой кору головного мозга неинвазивно стимулируют короткими магнитными импульсами.

Инструментально схема такая: ЭЭГ измеряет электрическую активность мозга через электроды, закрепленные на голове. Сегодня ученым уже известны некоторые паттерны активности мозга и то, какие именно переживания с ними коррелируют. К примеру, наблюдение за вспышками света с частотой 15 герц заставляет затылочную кору мозга наблюдателя испускать сильный электрический сигнал на той же частоте. Если переключить внимание на световые вспышки на частоте 17 герц, изменится и частота сигналов, которые фиксируются с помощью ЭЭГ.

В свою очередь, транскраниальная магнитная стимуляция возбуждает электрическую активность в специфических областях мозга. Например, магнитный импульс, посланный в затылочную кору, вызывает у человека фосфен (зрительное ощущение, возникающее без воздействия света на глаз) в виде вспышки света. Используя оба этих инструмента, можно посылать и получать сигналы из мозга и в мозг.

Сама схема подобной передачи сигнала тоже применялась не впервые: пять лет назад те же Раджеш Рао и Андреа Стокко сыграли по сети при помощи интерфейса «мозг-мозг». В этот раз ученые впервые провели эксперимент с тремя участниками-людьми, таким образом реализовав обещанный ими интерфейс BrainNet. В этом эксперименте было два «отправителя» и один «получатель». Каждый сидел в отдельной комнате и не общался с другими. Перед каждым находился монитор с игрой вроде «Тетриса»: с верхней части экрана падал блок, который должен был попасть в соответствующий паз в нижней части экрана. Блоки были двух видов: те, которые нужно повернуть на 180 градусов, чтобы они встали в паз, и те, которые поворачивать не надо.

Два отправителя с закрепленными на их головах электродами для ЭЭГ смотрели на экран игры «Тетрис». Им нужно было решить, нужно повернуть фигуру или нет, и передать эту информацию третьему члену группы. Контролировать сигнал можно было, взглянув на один из светодиодов, установленных по сторонам от экрана: один мигал с частотой 15 герц, второй — с частотой 17 герц. Взгляд на 15-герцовую лампочку (который считывался на ЭЭГ) означал «надо повернуть», взгляд на другую — обратное.

Получатель, к которому прикреплена и ЭЭГ, и ТМС, имел другое задание. Он видел только верхнюю часть экрана с падающими блоками, но не знал, надо ли их вращать, чтобы они правильно вставали в паз на дне игрового экрана. Но с помощью ТМС он получал сигнал от каждого отправителя. Преобразованный на стороне получателя сигнал «вращай» состоял из единичного фосфена.

Получив данные от обоих отправителей, получатель выполнял действие. Но главное в том, что игра позволяет еще один раунд взаимодействия: отправители видят падающий блок, поэтому могут определить, сделал ли получатель правильное действие, и передать ему следующую команду к действию в следующий раунд коммуникации. В некоторых испытаниях исследователи намеренно меняли информацию от одного из отправителей, чтобы посмотреть, сможет ли получатель определить, стоит ли ее игнорировать. Так в эксперименте появляется элемент ошибки, часто присутствующий в реальных социальных ситуациях.

У экспериментаторов было пять таких групп, которые справились с заданием с довольно высокой точностью — 81,25%. Авторы эксперимента считают, что у технологии большие перспективы. «Основанный на облачной технологии интерфейс „мозг-мозг“ может передавать информацию от любого набора устройств в интерфейс „мозг-мозг“ и делать возможным глобальное взаимодействие между мозгами через интернет», — пишут Стокко и коллеги.

Как пишут в статье ученые, интерфейсы «мозг-мозг» интересуют их с точки зрения расширения возможностей человеческой коммуникации. Кроме уже упомянутого эксперимента в 2013 году, эти же исследователи объединили через нейроинтерфейс двух людей для игры в некоторое подобие «шляпы». Один испытуемый видел объект, а другой на экране монитора задавал ему закрытые вопросы о том, что первый видит. «Зрячий», соответственно, мог мысленно ответить «да» или «нет» с помощью все того же взгляда на мерцающую лампочку и ЭЭГ и послать ответ, соответственно, с помощью ТМС. Ученые признают, что тогда уровень интерактивности был минимальным: отправитель только отвечал на вопросы получателя, чьи действия на решения отправителя не влияли, к тому же для взаимодействия использовалась компьютерная мысль, так что это не была передача сигналов напрямую от мозга к мозгу в полном смысле слова. В новом эксперименте эти ограничения были сняты.

Что дальше? Сами исследователи, во-первых, собираются увеличить пропускную способность канала передачи информации. Все-таки один бит за раз — это слишком мало. Для этого предполагается использовать функциональную МРТ. Исследования с одновременным применением ЭЭГ и фМРТ уже ведутся. Во-вторых, можно попробовать стимулировать с помощью ТМС другие области коры мозга, отвечающие за более сложные вещи, например понимание семантики. В-третьих, можно продолжить изучать нейрокоммуникации с элементами ошибки — например, когда отправитель действует в условиях недостатка информации, рассеянного внимания или даже исходя из злого умысла.

Это передача мысли или нет?

То, что при помощи системы ЭЭГ и ТМС можно передать визуальный сигнал от одного человека другому, в некотором смысле не совсем передача мыслей. Нет никаких сомнений, на подобных принципах можно организовать среду для коммуникации, но эксперименты с BrainNet — это скорее изобретение уровня сигнальных костров, которыми пользовались еще в древние времена: вы предварительно договариваетесь о значении простого сигнала и можете использовать потом подобную однобитную систему для узких целей. А что же с передачей мыслей?

— Да, тут действительно пока еще нет неосознанной компоненты и какой-то сети из мозгов, которая, на мой взгляд, подразумевает, что активность одного мозга наводит каким-то образом такой контекст в активности другого человека, что он становится склонен к определенного рода решениям, — признает Алексей Осадчий, директор Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ.

По словам Осадчего, если говорить именно о передаче мыслей, то гораздо интереснее в этом смысле эксперимент, проведенный в 2014 году на крысах. Тогда животных соединяли в пары, вживляя каждой в мозг специальный чип. Одной крысе предлагалось нажать на левый или правый рычаг в зависимости от того, какой светодиод горит. Электрическая активность моторной коры животного записывалась, преобразовывалась в серию сигналов и передавалась другой крысе на имплантат, стимулирующий ту же область мозга. В результате у второй крысы как бы формировалась склонность нажимать на тот же самый рычаг, что и ее компаньонка.

— Настоящая связь [мозг-мозг] позволяет состояние одного мозга передать в другой, который бы при этом ничего не осознавал, или у него бы возникал осознанный, но неожиданный образ, — говорит ученый. — Кроме того, настоящая связь станет возможной, когда один мозг «поймет», что у него есть компаньон! Как только мозг это поймет и примет, он начнет предсказывать состояние своего компаньона, второго мозга. И вот тут уже мы сможем говорить действительно о сети мозгов, о каком-то новом качестве, возникающем вследствие объединения мозгов. Это тот шаг, который позволил бы пойти в направлении создания супермозга, который бы мог решать сложные задачи, чтобы один мозг создавал нетривиальный контекст другому мозгу. И все это происходило бы подсознательно, так же, как к нам подсознательно приходят какие-то мысли, — считает ученый.

Но взаимодействие подобного уровня, не отрицает Осадчий, намного более сложная система, и на данном этапе развития технологий перед исследователями стоят препятствия. Во-первых, технологические: ученые до сих пор не знают, как именно взаимосвязана работа миллиардов нейронов в мозге и как, соответственно, декодировать и передавать их сигналы в другой мозг не посредством фосфеновых вспышек, которые человек сначала осознает, а потом принимает какое-то решение, а на уровне прямых побуждений, мыслей и образов. С этим связано второе ограничение — этическое, о котором уже пора задумываться.

— Потому что идея о том, что чей-то мозг создает вам bias (предвзятость, когнитивное искажение — прим. «Чердака») в принятии какого-то решения — это как-то не очень уютно, — говорит исследователь. — Если спросить философов, то они начнут говорить: «А вот вы вставили железку в мозг, а человек с этой железкой совершил преступление. И откуда мы знаем, виноват человек или железка?» И в чем-то они правы. Это вопрос не только для философов, но и правовой, потому что, если «железка» вдруг «сойдет с ума» и начнет продуцировать определенные импульсы, которые делают человека, например, более рискованным или более раздражительным, и он в таком состоянии кого-то убьет, это будет вина человека или «железки»?

Источник: chrdk.ru