Телепатия, около 23-го века: слияние вулканского ума, достигаемое путем прикосновения кончиков пальцев к вискам, является общепринятой техникой для продвижения сюжета эпизода «Звездный путь» с минимумом диалога, путем обмена чувственными впечатлениями, воспоминаниями и мыслями между нечеловеческие персонажи.
Связанные чтения
За пределами границ
купитьСвязанный контент
- Этот гениальный удар позволил бы вам писать мозгами
Телепатия, 2015: В Центре сенсомоторной нейронной инженерии Вашингтонского университета молодая женщина надевает электроэнцефалограммный колпачок, усеянный электродами, которые могут считывать незначительные колебания напряжения в ее мозге. Она играет в игру, отвечая на вопросы, поворачивая взгляд к одному из двух стробоскопов, помеченных «да» и «нет». Индикатор «да» мигает 13 раз в секунду, «нет» - 12, и разница она слишком мала, чтобы ее можно было воспринимать, но достаточна для того, чтобы компьютер обнаружил ее при запуске нейронов в ее зрительной коре. Если компьютер определяет, что она смотрит на свет «да», он посылает сигнал в комнату в другом здании, где сидит другая женщина с магнитной катушкой, расположенной за ее головой. Сигнал «да» активирует магнит, вызывая кратковременное нарушение в поле зрения второго субъекта, виртуальную вспышку («фосфен»), которую она описывает как сродни появлению тепловой молнии на горизонте. Таким образом, ответы первой женщины передаются другому лицу через кампус, что делает «Звездный путь» еще лучше: обмен информацией между двумя умами, которые даже не находятся в одном и том же месте.
На протяжении почти всей человеческой истории известно, что только пять естественных чувств служат для входа в мозг, а язык и жест - для выхода. Теперь исследователи нарушают эти границы разума, перемещая информацию в пространстве и времени, перемещая ее, манипулируя ею и потенциально усиливая ее. Этот эксперимент и другие были «демонстрацией, чтобы начать разговор», говорит исследователь Раджеш Рао, который провел его вместе со своей коллегой Андреа Стокко. Беседа, которая, скорее всего, будет доминировать в нейробиологии на протяжении большей части этого столетия, обещает новые технологии, которые существенно повлияют на то, как мы лечим слабоумие, инсульт и травмы спинного мозга. Но речь пойдет также об этике новых мощных инструментов для улучшения мышления и, в конечном итоге, самой природе сознания и идентичности.
Это новое исследование выросло из работы Рао в области «интерфейсов мозг-компьютер», которые преобразуют нейронные импульсы в сигналы, которые могут управлять внешними устройствами. Использование ЭЭГ для управления роботом, который может перемещаться по комнате и подбирать предметы - что Рао и его коллеги продемонстрировали еще в 2008 году - может быть когда-нибудь обычным явлением для четвероногих.
Роботы-скелеты с тактильными датчиками, хранящиеся здесь у Мигеля Николелиса, обнаруживают изменения в положении, температуре и давлении и отправляют эту информацию в мозг. (Пауло Уитакер / Рейтер / Корбис) 
Для неинвазивного мониторинга головного мозга Раджеш Рао надевает участникам исследования ЭЭГ-шапочки и добавляет проводящий гель, чтобы скальп и электроды имели хороший контакт. (Хосе Мандожана) 
Оборудование, которое исследователи использовали в демонстрации, включало крышку ЭЭГ, электроды ЭЭГ, кабели, блок управления и усилитель сигнала. (Хосе Мандожана) 
Обезьяны в недавнем исследовании использовали свой мозг для управления виртуальной рукой и манипулирования виртуальными объектами. Электрические сигналы, поступающие обратно в мозг, имитировали чувство осязания. (Лаборатория Николис) 
Исследователи нарушают границы разума, перемещая информацию внутрь и наружу и через пространство и время. (Хосе Мандожана) 
Исследователи из Вашингтонского университета Раджеш Рао (слева) и Эндрю Стоко (справа) принимают участие в первой демонстрации взаимодействия мозга с мозгом. (Вашингтонский университет) В том, что, по словам Рао, было первым случаем сообщения, отправленного непосредственно от одного человеческого мозга к другому, он заручился поддержкой Stocco, чтобы помочь сыграть в игру типа «Space Invaders». Когда один человек наблюдал за атакой на экране и общался, используя только лучшую мысль для стрельбы, другой получил магнитный импульс, который заставил его руку без сознательного усилия нажать кнопку на клавиатуре. Рао говорит, что после некоторой практики у них это получилось.
«Это хорошо», - сказал я, когда он описал мне процедуру. «Можете ли вы заставить его играть на пианино?»
Рао вздохнул. «Не с тем, что мы используем сейчас».
Несмотря на то, что наука изучала и наносила на карту мозг в последние десятилетия, разум остается черным ящиком. В знаменитом эссе философа Томаса Нагеля 1974 года «Что такое быть летучей мышью?» И пришел к выводу, что мы никогда не узнаем; другое сознание - чужое, не говоря уже о члене другого вида - никогда не может быть понято или доступно. Рао и еще несколько человек откроют эту дверь крошечной трещиной, и это заметное достижение, даже если работа в основном подчеркнула, насколько она сложна, как в концептуальном, так и в технологическом плане.
Вычислительная мощность и программирование отвечают требованиям; проблема заключается в интерфейсе между мозгом и компьютером, особенно в том, что происходит от компьютера к мозгу. Как вы доставляете сигнал в нужную группу нервных клеток среди 86 миллиардов в человеческом мозге? Наиболее эффективный подход - это имплантированный трансивер, который может быть встроен для стимуляции небольших областей мозга, даже вплоть до одного нейрона. Такие устройства уже используются для «глубокой стимуляции мозга», методики лечения пациентов с болезнью Паркинсона и другими расстройствами с помощью электрических импульсов. Но одно дело - делать операцию на головном мозге при неизлечимой болезни, а другое - делать это в рамках эксперимента, преимущества которого в лучшем случае носят умозрительный характер.
Поэтому Рао использовал технику, которая не включает в себя открытие черепа, флуктуирующее магнитное поле, чтобы вызвать крошечный электрический ток в области мозга. Кажется, это безопасно - его первым добровольцем был его сотрудник, Stocco, - но это грубый механизм. По словам Рао, самая маленькая область, которую можно стимулировать таким образом, имеет ширину не более полдюйма. Это ограничивает его применение грубыми двигательными движениями, такими как нажатие кнопки или простое общение «да» или «нет».
Другой способ передачи информации, называемый сфокусированным ультразвуком, по-видимому, способен стимулировать область мозга размером с рисовое зерно. В то время как медицинские приложения для ультразвука, такие как визуализация и абляция тканей, используют высокие частоты, от 800 килогерц до мегагерцового диапазона, команда во главе с гарвардским рентгенологом Сеунг-Шик Ю обнаружила, что частота 350 килогерц работает хорошо и, очевидно, безопасно, чтобы послать сигнал в мозг крысы. Сигнал исходил от добровольца-человека, снабженного ЭЭГ, который брал образцы его мозговых волн; когда он сфокусировался на определенном паттерне света на экране компьютера, компьютер послал крысе ультразвуковой сигнал, который в ответ переместил его хвост. Ю говорит, что у крысы не было никаких побочных эффектов, но безопасность сфокусированного ультразвука на человеческом мозге не доказана. Отчасти проблема заключается в том, что, в отличие от магнитной стимуляции, механизм, с помощью которого ультразвуковые волны - форма механической энергии - создает электрический потенциал, до конца не изучен. Одна из возможностей заключается в том, что он действует косвенно, «открывая» везикулы или мешочки в клетках головного мозга, наполняя их нейротрансмиттерами, как при доставке дофамина точно в нужную область. Альтернативно, ультразвук может вызвать кавитацию - пузырение - в клеточной мембране, изменяя ее электрические свойства. Ю подозревает, что мозг содержит рецепторы для механической стимуляции, включая ультразвук, которые в значительной степени игнорируются нейробиологами. Такие рецепторы будут объяснять феномен «видения звезд» или вспышек света, например, от удара по голове. Если сфокусированный ультразвук окажется безопасным и станет возможным подходом к интерфейсу компьютер-мозг, он откроет широкий спектр неизученных - фактически, едва ли воображаемых - возможностей.
Прямое словесное общение между людьми - более сложная версия эксперимента Рао с двумя связанными людьми, обменивающимися явными высказываниями, просто думая о них, - является наиболее очевидным применением, но не ясно, что для вида, обладающего языком, нужен более технологически продвинутый способ сказать « Я опаздываю », или даже« Я люблю тебя ». Джон Тримпер, кандидат психологических наук из Университета Эмори, который писал об этических последствиях взаимодействия мозга с мозгом, предполагает, что технология« особенно через беспроводную связь ». передачи могут в конечном итоге позволить солдатам или полиции - или преступникам - молча и тайно общаться во время операций ». Это будет в далеком будущем. До сих пор наиболее содержательное сообщение, передаваемое мозгом в мозг между людьми, перешло от одного предмета в Индии к одному в Страсбурге, Франция. Первым сообщением, которое трудолюбиво закодировали и расшифровали в двоичные символы группа из Барселоны, было « привет» . С более сложным интерфейсом можно представить, скажем, парализованную жертву инсульта, которая общается с лицом, осуществляющим уход, или его собакой. Тем не менее, если он говорит: «Принеси мне газету», то есть или скоро будут синтезаторы речи - и роботы - которые могут это сделать. Но что, если это Стивен Хокинг, великий физик, страдающий от БАС, который общается, используя щечную мышцу, чтобы набрать первые буквы слова? Мир, несомненно, мог бы извлечь выгоду из прямого канала в его сознание.
Может быть, мы все еще думаем слишком мало. Возможно, аналог естественного языка не является убийственным приложением для интерфейса мозг-мозг. Вместо этого это должно быть что-то более глобальное, более амбициозное - информация, навыки, даже необработанный сенсорный вклад. Что, если студенты-медики смогут загрузить технику прямо из мозга лучшего хирурга в мире, или если музыканты смогут напрямую получить доступ к памяти великого пианиста? «Есть только один способ выучить навык?» - размышляет Рао. «Может ли быть ярлык, и это обман?» Он даже не должен включать другой человеческий мозг на другом конце. Это может быть животное - каково это - познавать мир через запах, как собака, или путем эхолокации, как летучая мышь? Или это может быть поисковая система. «Это обман об экзамене, если вы используете свой смартфон для поиска информации в Интернете, - говорит Рао, - но что, если вы уже подключены к Интернету через мозг? Мера успеха в обществе все чаще определяется тем, насколько быстро мы получаем доступ, перевариваем и используем имеющуюся информацию, а не то, сколько вы можете втиснуть в свою собственную память. Теперь мы делаем это пальцами. Но есть ли что-то неправильное в том, чтобы делать это, просто думая?
Или это может быть ваш собственный мозг, загруженный в какой-то момент времени и сохраненный в цифровом виде для будущего доступа. «Допустим, через несколько лет у вас случился инсульт», - говорит Стокко, чья собственная мать перенесла инсульт в свои 50 лет и больше никогда не ходила. «Теперь вы идете на реабилитацию, и это все равно, что учиться ходить заново. Предположим, вы можете просто загрузить эту способность в свой мозг. Скорее всего, это не сработает идеально, но это будет серьезное начало для восстановления этой способности ».
Мигель Николелис, креативный нейробиолог Герцога и завораживающий лектор на конференции TED Talks, знает ценность хорошей демонстрации. На Чемпионате мира по футболу 2014 года Николелис, фанат футбола бразильского происхождения, работала вместе с другими над созданием роботизированного экзоскелета, контролируемого импульсами ЭЭГ, который позволил молодому человеку с параплегией совершить церемониальный первый удар. Большая часть его работы в настоящее время связана с коммуникацией между мозгом, особенно в эзотерических методах соединения умов и совместной работы над проблемой. Умы не человеческие, поэтому он может использовать электродные имплантаты со всеми преимуществами, которые он передает.
В одном из его самых ярких экспериментов участвовала пара лабораторных крыс, которые вместе учились и двигались синхронно, общаясь с помощью сигналов мозга. Крыс обучали в загоне с двумя рычагами и фонарем над каждым. Левая или правая лампочка будет мигать, и крысы научатся нажимать на соответствующий рычаг, чтобы получить вознаграждение. Затем они были отделены, и каждый из них был снабжен электродами к коре двигателя, подключен через компьютеры, которые измеряли импульсы мозга от одной крысы («кодировщик») и посылали сигнал второй («декодер»). Крыса-энкодер увидела бы одну световую вспышку, скажем, левую, и нажала на левый рычаг, чтобы получить награду; в другом окне оба индикатора будут мигать, поэтому «декодер» не будет знать, какой рычаг нажать, но, получив сигнал от первой крысы, он также уйдет влево.
Николелис добавила хитрый поворот в эту демонстрацию. Когда крыса-декодер сделала правильный выбор, он был вознагражден, и кодер также получил вторую награду. Это послужило укреплению и усилению (неосознанных) нервных процессов, которые были отобраны в его мозгу. В результате обе крысы стали более точными и быстрыми в своих ответах - «пара взаимосвязанных мозгов ... передача информации и совместная работа в реальном времени». В другом исследовании он связал трех обезьян для управления виртуальной рукой; каждый мог переместить его в одном измерении, и, наблюдая за экраном, они научились работать вместе, чтобы манипулировать им в правильном месте. Он говорит, что может вообразить, что эта технология поможет жертве, перенесшей инсульт, обрести определенные способности, подключив свой мозг к мозгу здорового добровольца, постепенно корректируя пропорции ввода, пока мозг пациента не выполнит всю работу. И он считает, что этот принцип можно было бы расширить на неопределенный срок, чтобы привлечь миллионы мозгов для совместной работы на «биологическом компьютере», который решает вопросы, которые нельзя задавать или отвечать на них в двоичной форме. Вы могли бы спросить эту сеть мозгов о смысле жизни - вы можете не получить хорошего ответа, но в отличие от цифрового компьютера, «он», по крайней мере, поймет вопрос. В то же время Николелис критикует попытки подражать разуму в цифровом компьютере, какими бы мощными они ни были, говоря, что они «фиктивные и трата миллиардов долларов». Мозг работает по разным принципам, моделируя мир по аналогии., Чтобы передать это, он предлагает новую концепцию, которую он называет «геделианской информацией» в честь математика Курта Геделя; это аналоговое представление реальности, которое не может быть уменьшено до байтов и никогда не может быть зафиксировано картой связей между нейронами («Upload Your Mind», см. ниже). «Компьютер не генерирует знания, не выполняет самоанализ», - говорит он. «Содержимое мозга крысы, обезьяны или человека гораздо богаче, чем мы могли бы когда-либо моделировать с помощью бинарных процессов».
В основе этого исследования лежат настоящие протезы головного мозга. В Университете Южной Калифорнии Теодор Бергер разрабатывает протез на основе микрочипа для гиппокампа, части мозга млекопитающего, которая обрабатывает кратковременные впечатления в долговременных воспоминаниях. Он подключается к нейронам на входной стороне, пропускает сигнал через программу, которая имитирует преобразования, которые обычно выполняет гиппокамп, и отправляет его обратно в мозг. Другие использовали технику Бергера, чтобы передать память об изученном поведении от одной крысы к другой; вторая крыса затем выполнила задание за гораздо меньшее время, чем обычно. Безусловно, эта работа была проделана только на крысах, но поскольку дегенерация гиппокампа является одним из признаков деменции у людей, потенциал этого исследования, как говорят, огромен.
Учитывая широкие претензии на будущий потенциал общения между мозгами, полезно перечислить некоторые вещи, которые не востребованы. Во-первых, нет никаких признаков того, что люди обладают какой-либо формой естественной (или сверхъестественной) телепатии; напряжения, мерцающие внутри вашего черепа, просто недостаточно сильны, чтобы их мог прочитать другой мозг без электронного улучшения. Кроме того, сигналы (с любой технологией, которой мы обладаем или предполагаем) не могут передаваться или приниматься тайно или на расстоянии. Работа вашего ума безопасна, если вы не дадите кому-то еще ключ, отправив имплант или ЭЭГ. Тем не менее, еще не слишком рано приступать к рассмотрению этических последствий будущих событий, таких как способность навязывать мысли другим людям или контролировать их поведение (например, заключенных), используя устройства, предназначенные для этих целей. «В настоящее время технология опережает этический дискурс, - говорит Тримпер Эмори, - и вот тут все становится рискованным». Учтите, что значительная часть мозгового трафика в этих экспериментах - и, конечно, что-то похожее на видение Никольелис сотен или тысяч мозгов. совместная работа - предполагает общение через Интернет. Если вы сейчас беспокоитесь о том, что кто-то может взломать информацию о вашей кредитной карте, как бы вы относились к отправке содержимого вашего разума в облако? Однако есть еще один путь, по которому изучается связь мозга с мозгом. Ури Хассон, нейробиолог из Принстона, использует функциональную магнитно-резонансную томографию для исследования того, как один мозг влияет на другой, как они связаны в сложном танце сигналов и петель обратной связи. Он фокусируется на технике коммуникации, которая, по его мнению, намного превосходит ЭЭГ, используемые при транскраниальной магнитной стимуляции, неинвазивна и безопасна и не требует подключения к Интернету. Это, конечно, язык.
