Онлайн-журнал «Русский репортер»

Шевелить извилинами [ 1 ]

Борислав Козловский

В Ростове-на-Дону вот-вот предъявит миру свой интерфейс мозг — компьютер. Проще всего сказать, что этот прибор читает мысли и превращает их в команды, которые компьютер способен истолковать и передать дальше: инвалидному креслу, пульту управления атомной станции — чему угодно. Но разработчики видят суть в другом. Механика мозга, похоже, интересней всего того, что конкретный мозг способен себе представить

Читать мысли на расстоянии можно — но только если на голову надет специальный шлем с радиопередатчиком

Теперь у моих правнуков есть шанс узнать, о чем именно (и как) я размышлял однажды летним утром 2009 года, облепленный разноцветными проводами в лабораторном кресле на окраине Ростова-на-Дону. Мой мыслительный процесс бережно записан приборами и сохранен в файле. Когда-нибудь, когда правнуки подрастут, такие файлы наверняка научатся расшифровывать в совершенстве. А чтобы им было проще, вот небольшой конспект.

Мой мозг производит ток. Нервные импульсы — это в конечном счете и есть электричество. Электроды у меня на голове регистрируют миллионные доли вольта. Какой-нибудь АЭС я в этом смысле, увы, не конкурент. Вот если одеть весь миллион жителей Ростова в такие же резиновые шапки с проводами и посадить рядом, силы наших мыслей наверняка хватило бы, чтобы запустить тут небольшой электроприбор. Например, вентилятор. А то 38 градусов — это очень жарко. Невероятно жарко.

В этом месте записи (правнуки разберутся) мне из-за закрытой двери командуют: «Расслабьтесь!» Вероятно, я слишком шумно мыслю.

Дело происходит в НИИ нейрокибернетики имени А. Б. Когана. За дверью пишется моя энцефалограмма. ЭЭГ — нечто вроде протокола активности мозга. На входе — мысли, на выходе — дерганые кривые, по одной на каждый электрод. С помощью этих кривых здесь собираются научить мозг отдавать команды самым разным устройствам. Это и называется «интерфейс мозг — компьютер», или, как здесь предпочитают говорить, BCI. Компьютер разберет энцефалограмму и запустит всю технику сам.

Прежде всего BCI понадобится людям, которые после травмы или болезни утратили контакт с внешним миром. Инсульт или травма головы могут полностью обездвижить — лишить возможности управлять руками, ногами, глазами, — но оставить мысли предельно ясными. И тогда ни родственники, ни врачи не смогут даже разобраться, в сознании человек или нет. Больно ему или не больно. Следователям будет некому показать фоторобот предполагаемого убийцы.

А еще интерфейс нужен тем, у кого контакт с миром особенно интенсивен и от чьей реакции очень многое зависит. Операторам атомных станций. Летчикам-испыта­телям. Или геймерам. Голова вместо джойстика — идея приятная, а главное, наглядная. Кто ощущает себя всерьез погруженным в игровую реальность, тому глупо отвлекаться на постукивание по клавиатуре в реальности настоящей. «Мозговой джойстик» просто обязан был появиться — и в 2000−х за его разработку взялись компании NeuroSky и OCZ из Силиконовой долины, австралийская Emotiv Systems и шведская Interactive Productline. Реклама настойчиво повторяла мантру про чтение мыслей. Все, что предъявили геймерам в итоге, стоило фантастических денег и очаровывало прежде всего тем, что хоть как-то, но работает.

Двух десятков электродов хватает, чтобы восстановить всю картину возбуждений в мозгу

Еще год назад знакомые компьютерные журналисты, которым повезло, наперебой делились ощущениями от игры — мысленного бильярда Mindball за авторством шведов. «Бильярд» привезли в Мос­кву на биеннале современного искусства (в качестве экспоната) и предлагали гостям опробовать в деле: надеваете шлем и мысленно управляете рычажком, который толкает шар. В Ростове про экспонат знают все — и с обидой говорят, что разрекламирован самый элементарный из эффектов ЭЭГ. «Это легко и просто реализуемая вещь, и связана она с умением расслабляться».

Профессор Валерий Кирой — хозяин кабинета, где приборы тестируют мой мозг, — объясняет разницу между игрой и полноценным интерфейсом. Тут важны время отклика (оператору-ядер­щи­ку нельзя действовать медленно), достоверность (парализованному человеку, когда он переезжает дорогу, нельзя повернуть не в ту сторону) и число мысленных «кнопок», на которые можно нажать. Профессор поясняет:

— Возьмите инвалидную коляску: нужно стартануть, повернуть направо, повернуть налево, задний ход — уже четыре. Еще скорость. Пять.

В игре Mindball, например, такая «кнопка» одна, а на то, чтобы среагировать, уходят десятки секунд.

Мне снова командуют: «Расслабьтесь!»

Расслабленное состояние компьютеру легко расшифровать. Но не факт, что его проще всего у себя вызвать. Создателям «бильярда» это скорее на руку — иначе двум игрокам не в чем было бы соревноваться. Создателям настоящего BCI это скорее мешает.

Эксперимент утомляет уже на десятой минуте. По инструкции делать вроде ничего особенного не надо. Разве что иногда пошевелить пальцами. Согнуть мизинец. Нарисовать средним пальцем, не отрывая другие от стола, букву «Я». Приподнять указательный и безымянный. Опустить указательный и безымянный.

С трудом расслабляюсь. Шевелю пальцами.

Запомнить глаголы

Директор института Борис Владимирский терпеливо растолковывает, зачем шевелиться перед компьютером, когда тот читает мысли:

— Быстрее всего мы научимся распознавать мысленные команды, связанные именно с актами движения. Понимаете? С движением. Пока невозможно сказать: «Представьте себе незнакомку» или «Представьте себе море» — и что-нибудь потом распознать. Другое дело: «Представь себе, что ты высунул язык». Или императивно: «Высунь язык!» «Представь себе, что ты третьим и четвертым пальцами нажимаешь клавиши на клавиатуре», «Представь себе, что ты ступней пишешь знак бесконечности» — кстати, очень хорошо дифференцируемая команда.

Электроды в кошачьем мозгу со временем теряют чувствительность. Тогда кошек оставляют доживать в лаборатории или забирают домой сотрудники

Предпочтения мозга — принцип, согласно которому действие превыше всего, — по-своему проецируются на нашу речь.

— Когда человек впадает в маразм, — продолжает Владимирский, — он начинает забывать, как зовут его самого, кто его родственники. Названия и имена уходят довольно рано. А вот глаголы — это последнее. Если вы забыли глаголы, считайте — все.

В юности Борис Владимирский учился на авиаинженера в политехническом и успел полетать штурманом на бомбардировщике. Случайно попал на публичный диспут «Может ли машина мыслить» — такие были в моде в 60−х — и ушел в аспирантуру к Александру Когану, основателю института, который этот диспут и вел.

Машины с тех пор мыслить по-человечески так и не научились, зато научились терпеливо записывать процесс чужого мышления. Другой вопрос — что расшифровать эти записи, как меня убеждают, невероятно трудно. Кривые ЭЭГ сам Владимирский называет «ковылюшками». Он говорит:

— Бесконечные наблюдения за этими ковылюшками — это бесконечная сортировка и классификация. Попадись нам древняя криптограмма на неизвестном языке, мы и ее могли бы расклассифицировать. На ней встречаются вот такие закорючки и вот такие — давайте назовем их дельта-ритмом. Эти встречаются редко, их в тексте всего несколько. А вот эти — чуть-чуть чаще, мы назовем их так-то и так-то. Но какой смысл эти ковылюшки несут — неясно.

Борис Владимирский — доктор биологических наук, самостоятельно вскрывавший черепа крысам и вживлявший электроды обезьянам, — написал главный учебник по высшей математике для российских бакалавров. В какой-то момент нашей беседы он поднимается с места и, захватив огрызок мела, идет к доске у двери кабинета. Чертит: «Вот парабола». Вписывает ее в квадрат, рисует диагональ, проводит отрезок от оси иксов до точки пересечения. Еще пара простых повторяющихся шагов — и теперь ось усеяна кучей точек, помеченных единицей или нулем.

— Видите, — он подчеркивает нули и единицы, — такой вот хаос представляет собой все, что мы знаем о мозге. А вот, — Владимирский тычет мелом в чертеж, летят крошки, — простая картина, которая за этим стоит. Восстановить ее по нашим цифрам не-воз-мож-но, — Владимирский стучит пальцами по доске, от мела почти ничего не осталось. — Вы понимаете?

Пока я перевариваю этот короткий моноспектакль, он возвращается на место.

Владимирский выглядит и говорит как карикатурный одессит Жванецкого или Бабеля. Немолодой лысеющий человек, через каждые два слова: «Вы понимаете?»

Понять я успеваю то, что Владимирский изобразил популярный пример из теории динамических систем — как жесткая и точная модель начинает вести себя непредсказуемо. Так помимо работы мозга устроено огромное число процессов — например, динамика популяций животных и людей. И много что еще.

Владимирский берет с полки сборник по гидрохимии Байкала со своей статьей. Оказывается, мозг и Байкал описывают похожими уравнениями — стихийного, вероятно, хватает и там и там.

Стихи и бубен

Первое, что хочется сделать с хаосом, — это найти в нем свою музыку. Ритм.

— Давным-давно уже выяснили, что у нас с вами в мозгу есть ритм с периодом примерно в три секунды, — рассказывает Владимирский. — Это, кстати, ритм строки во многих стихах. Воздействие такого ритма приводит человека в состояние эйфории, приподнятости — это четко установленный факт. Так вот, шаманы, которые не знали ничего про ритмы мозга… Вот эти медленные ритмические удары в бубен — звуковой канал. Разноскоростные движения по кругу — зрительный. Запахи всякие — обонятельный канал. Это вещи, которые оказывают колоссальное влияние на функциональное состояние и вводят целые группы в транс.

Владимирский делится собст­венным опытом:

Бывший штурман бомбардировщика Владимирский сравнивает мозг летчика-испытателя с мозгом эпилептика

— В другой части света, на Цейлоне, есть храм, где хранится зуб Будды, — после такого сказочного зачина, произнесенного нараспев, мелькает мысль, что сейчас в транс начнут вводить меня, но Владимирский переключается на деловитый язык путеводителя: — Это третье по значимости святое место для буддистов. Там монастырь. Монахи ходят голые. Абсолютно голые мужчины. Для наших, советских, туристов это была вещь абсолютно невозможная. И вот вы пристраиваетесь в хвост этой огромной очереди — вас предупреждают, что пройти в храм удастся не ранее чем через два с половиной — три часа. Хихикаете-хахакаете, периодически появляются эти абсолютно нагие монахи, на пальмах кричат обезьяны, а издали — оттуда, где сам храм, — раздаются такие мерные удары барабана: бамм…бамм… бамм… Народ расхаживает туда-сюда. И вот вы движетесь, и по мере того как вы движетесь, — это становится ясно потом, когда все начинают обмениваться впечатлениями, — как-то стихают вокруг все эти разговоры, все эти хиханьки-хаханьки, и вот уже какое-то такое состояние не очень понятное…

Вы про себя думаете: наверное, плохо спал, рано встал, от этого и чувствую себя по-особому. А потом вы выходите из монастыря и через некоторое время начинаете делиться друг с другом ощущениями: ты знаешь, там какое-то особое место, там аура какая-то совершенно непонятная… Понимаете? А что на самом деле?

Тут мне наконец раскрывают секрет мысленного бильярда.

— Когда вы расслабляетесь, в вашем мозгу начинает доминировать так называемый альфа-ритм. Это такие медленные десятигерцовые колебания, почти правильная синусоида. И они возникают почти при любых способах медитации. Если записать у вас электрическую активность мозга, когда вы овладеваете какой-нибудь психотехникой или медитируете, будет видно, что такие ритмы появляются все чаще.

Когда вы менее напряжены, то лучше расслабляетесь и ампли­туда этого альфа-ритма становится больше. Сигнал, который толкает шарик вперед, у вас будет больше, нежели у меня, если я напряжен, потому что у меня этот альфа-ритм угнетен, он невысокий. Вот вам и способ тренировать состояние расслабленности. Один из вариантов того, что называют биологической обратной связью.

Совсем другое дело — эксперимент, где мне отвели роль подопытного. Чем легче воспроизвести какое-нибудь состояние, тем лучше оно подходит на роль условного знака. Чем больше людей умеют его достичь, тем универсальней получится прибор.

— У десяти процентов людей альфа-ритма просто нет, — честно предуп­реждает Владимирский. — А значит, установка, которую мы соорудили, работать с ними не будет.

Когда меня только усаживали в кресло перед монитором, смазывали виски специальным раство­ром-электролитом, велели не вертеться и смотреть в одну точку, я еще не знал, есть ли у меня этот самый альфа-ритм. Внешне люди, которым интерфейс мозг — компьютер не подходит, ничем не выделяются. Это не патология и не психическая аномалия. Чем это грозит в жизни, нейрофизиологам неясно.

Зато бывают менее безобидные ритмы, к которым восприимчивы все.

— Если бы я был злодеем и хотел бы наслать беды на наших физиков, — мечтательно произносит Владимирский, поворачиваясь к окну, за которым виднеется девятиэтажка физического института (копия здания, где расположен НИИ нейрокибернетики) — мне бы хватило как раз длины этой комнаты, чтобы сделать шестиметровый резонатор и вогнать его в режим инфразвуковых колебаний — там бы начали выбрасываться из окон. Семигерцовые колебания — это абсолютно точно — вызывают непреодолимый ужас: люди перестают себя контролировать. Есть средства для разгона демонстраций, официально принятые на вооружение в разных странах. Это резонаторы — рупоры для передачи звука, который приводит человека в состояние ужаса.

Иглы в мозг

Электроды у меня на голове ловят все мысли скопом. Валерий Кирой предлагает представить конус света от фонарика, направленный внутрь мозга, который одновременно зондирует все попавшие в него нейроны. Те, что ближе к «фонарику», дают о себе знать лучше, те, что дальше — хуже. «Отблеск» речевой зоны наслаивается на «отблеск» зоны двигательной. Весь конус сжимается до точки на энцефалограмме.

Если электродов (и кривых) много, картину возбуждений в объеме мозга получается восстановить.

— Сначала мы думали, что чем больше электродов, тем четче картина, — говорит Валерий Кирой. — Но оказалось, существует предел четкости: скажем, 500 электродов ничего особенного не добавляют к тому, что дают 20 .

В запасе есть еще один ход — изучать нервную активность «на месте», вводя электроды вглубь мозга. Но нейрофизиологи не рис­куют (без острой медицинской надобности) втыкать иглы в нервную ткань человека с тех времен, когда была популярна лоботомия. Еще в 1950−х надрезами в мозгу лечили дурной характер и излишнюю вспыльчивость, но в итоге из здоровых, пусть и раздражительных, людей через одного получались инвалиды. Теперь приходится действовать иначе.

Первого киборга, который встретился мне в жизни, зовут Пушок. Это белый кот с огромной блямбой, выступающей из выбритого черепа. Прямо из нее торчит разъем со штырьками — такой бывает у старых компьютерных жестких дисков. Я тихо спрашиваю: «Открытый мозг?» Меня успокаивают: зубопротезный пластик.

Мысль, что животное тоже может быть слабоумным, пугала меня еще в детстве. Слабоумную собаку или кота никто не будет прятать в больницу. Все движения, выражения глаз, которые люди боятся увидеть у других людей, здесь никак не спрятаны, а просто ждут расшифровки.

Киборг Пушок — идиот. Так мне кажется. Две минуты назад его принесли из вивария в челночном бауле, он неестественно орал на весь коридор института и вырывался. Теперь ему насыпали корма — и он мгновенно начинает урчать. Какая-то по-павловски правильная смена одного рефлекса другим — как в учебнике. Ни у одной кошки я раньше такого не замечал.

— У кошки с человеком много общего: альфа-подобные ритмы, процессы, связанные с организацией сна, — говорит Владимирский. — Знаете иллюзию Мюллера-Лайера? Сейчас я вам нарисую. Два абсолютно одинаковых отрезка, у одного стрелочки направлены внутрь, у другого наружу. У вас создается абсолютно четкое ощущение, что один длиннее другого. Так вот, выясняется, что этой иллюзии подвержены не то что кошки, а даже аквариумные рыбки! У рыбки можно выработать условный рефлекс — ну, скажем, ей демонстрируют две световые линеечки: где большая, там дают еду. Потом показывают отрезки-обманки: берут отрезок со стрелочками внутрь — никакой реакции, со стрелочками наружу — и рыбка подплывает к поверхности в ожидании корма. Иллюзия работает, понимаете? Рыбки, птицы, человек, кошка — какую ступень эволюционной лестницы ни возьми, все обманываются одинаково.

При мне кота-киборга сажают в огромный, размером со шкаф, черный ящик. Втыкают в разъем на голове вилку с проводами (первый раз связь с котом пропадает — его подключают заново и сажают на место), дают вспышку света. Измеряют, как быстро импульс отзовется в двигательной зоне коры головного мозга. Все это напоминает знаменитый мысленный эксперимент физиков с «котом Шредингера». Там кот в черном ящике оказывался в смешанном квантовом состоянии — ни жив ни мертв. Тут в общем-то тоже: наполовину — живой кот, наполовину — электронный датчик, генератор замысловатых кривых на экране компьютера.

Традиционный интерфейс мозг — компьютер работает в одну сторону: дернешь мысленный джойстик, и компьютер отзывается. Обратную связь — компьютер проделывает нечто, а дергаются на другом конце провода — тоже, как выяснилось, давно изобрели.

Здесь главные герои уже не кошки, а черепахи. Еще 10 лет назад профессор Алексей Буриков (тогда сотрудник института, а сейчас завкафедрой общей биологии на педагогическом факультете ЮФУ) придумал вживлять им дистанционное управление. Пройди весь проект без малейшего огреха, мы бы о нем еще долго не узнали: заказчиком были военные.

— Меня осенило, что самый лучший объект — черепаха, — вспоминает профессор Буриков. — У меня дома жила одна. Вроде бы медленно ползает, но ведь есть и быстрые — красноухие, например. Движение, когда они клюют — как у кошек, мгновенное. Для военных — вдвойне замечательный объект. «Ползет черепаха, стальная рубаха…» Маленький танк. Высокий уровень радиации выдерживает, в тепловизор почти невидна. Может спокойно тащить столько же, сколько сама весит. У меня есть замечательные съемки: мы к одной черепахе скотчем прилепили другую, и та спокойно бегала по лабиринту, перелезала через кирпичи, что-то высматривала.

Разговор происходит в машине, которая везет Бурикова обратно в больницу — профессор выбрался оттуда ненадолго, на защиту чьей-то докторской. Уже в больничном холле Буриков делится давней идеей: запустить рептилий-кибор­гов с камерами на дно Таганрогского залива — помогать археологам. Замысел даже успели обкатать в бассейне — экспедиция должна была состояться этим летом, но тут закончилась лицензия на археологические работы. Ждать теперь как минимум год.

Раньше Буриков занимался проблемами сна, и гарантии успеха своей затеи увидел именно в том, как черепахи спят.

— Обнаружилось, — рассказывает он, — что у черепах есть фаза сна с быстрыми движениями глаз. Они, похоже, видят сны. Хотя, казалось бы, какие сновидения у рептилии? Даже у птиц, а они ни много ни мало теплокровные, такого нет.

Буриков допускает, что управлять можно и более простыми существами — вплоть до насекомых и даже простейших. Просто нейрофизиологам это не так интересно: у простейших нет мозга.

Еще минуту я размышляю о том, что наличие мозга имеет свои минусы.

Мне говорят: «Спасибо, сейчас мы отсоединим электроды».

Фото: Алексей Майшев для «РР»; Борислав Козловский для «РР»