Кабель толщиной с обезьяну: что изучают современные нейронауки

Сольется ли человек с фейсбуком, что об этом пишет Илон Маск, как и зачем ученые заставляют макак управлять тележкой, в которой они едут, «силой мысли» и как в нейроинтерфейсах применяют виртуальную реальность, в интервью Indicator.Ru рассказал Михаил Лебедев из Университета Дьюка (США). Беседа проходила во время международной конференции BCISamara-2017, посвященной одной из самых передовых и самых прикладных областей нейронаук — интерфейсам «мозг – компьютер».

— Михаил, что нового и интересного для себя вы услышали на конференции, посвященной вашей профильной области — интерфейсам «мозг – компьютер»?

— Во-первых, несколько докладов, посвященных эффектам виртуальной реальности и применению ее в BCI (brain-computer interface, — прим. Indicator.Ru). Речь идет в первую очередь о работе Марии Санчес-Вивес из Университета Барселоны. Я сам никогда еще не занимался виртуальной реальностью, но считаю, что за этим большое будущее. Если мы в интерфейсах «мозг – компьютер» считываем сигналы из мозга, то почему бы с ними не отправиться в виртуальную реальность.

Еще отдельно нужно отметить доклад Дорона Фридмана из Междисциплинарного центра в Герцлии в Израиле, который посвящен интерфейсу «мозг – компьютер», основанному не на электрических сигналах мозга, а на магнитно-резонансной томографии. Вы видели: человек лежит в томографе, на нем специальные очки, которые передают картинку «глазами робота», и он силой мысли этим роботом, который находится в другом городе, управляет. Удивительный прогресс новой технологии!

— Но ведь пока что это лабораторные устройства, и вряд ли их можно применять массово: томограф же огромный и безумно дорогой. Его домой не отправишь.

— Да, пока это так. Вроде бы нам обещают портативный томограф, но это все пока слова. А пока можно отработать технологию на громоздком оборудовании. В любом случае, у фМРТ-интерфейсов есть одно важное преимущество: они снимают активность всего мозга целиком и с большим пространственным разрешением.

— А что вы скажете о докладе Слимана Бенсмайа из Университета Чикаго? В его работе тактильный сигнал из протеза руки передавался в сенсомоторную кору человека, и он мог не только управлять протезом, но и ощущать им, и за счет этого повышалась точность движений.

— С одной стороны, это впечатляет, но, с другой стороны, он показал не очень внятно, и нужно разбираться, ведь в работе протеза присутствуют и программированные движения кисти. Я не понял до конца, насколько далеко они продвинулись в создании человеческого интерфейса «мозг – машина – мозг», то есть системы, где пользователь одновременно управляет механической рукой и получает от нее искусственную тактильную информацию. Мы уж более пяти лет назад продемонстрировали такую систему на обезьянах. Слиман и его коллеги перехватили инициативу, пытаясь делать то же самое на людях, но пока не совсем ясно, чего они достигли.

— А как вы оцените российские работы, представленные на конференции?

— Мне очень приятно видеть, что российские разработки в области нейроинтерфейсов быстро развиваются и выходят на мировой уровень. Это видно из докладов, представленных на конференции. Алексей Осадчий рассказал об исследовании, где впервые в России был создан инвазивный интерфейс между мозгом человека и компьютером. Этот интерфейс использует электрокортикографические сетки, показанные больным с эпилепсией.

Александр Каплан значительно продвинулся в проекте «Нейрочат», где нейроинтерфейсы используются для эффективной коммуникации через Интернет.

Александр Фролов проводит очень интересные клинические испытания на больных с инсультом. Он использует экзоскелет кисти, управляемый мозгом, для лечения этих больных.

Интересные исследования ведутся в Самарском университете под руководством Александра Колсанова и Василия Пятина. Самарские ученые используют нейроинтерфейсы и технологии виртуальной реальности в медицинских разработках. А Сергей Шишкин из Курчатовского института использует движения глаз в своих разработках эффективных нейроинтерфейсов.

Также очень интересные разработки в области нейроинтерфейсов (включая интерфейсы, использующие культуры клеток) и экзоскелетов ведутся в нижегородском университете под руководством Виктора Казанцева.

Обмениваться идеями с этими российскими учеными очень полезно и интересно. Я уверен, что российская наука в скором времени завоюет должное и даже лидирующее положение во многих направлениях по нейроинтерфейсам.

— Тематика интерфейсов «мозг – компьютер» очень молодая. Первый успешный случай нейрокоммуникации (парализованный человек «силой мысли» управлял курсором на экране компьютера) — это 1998 год, первые успешные работы по управлению протезами парализованными людьми — начало 2010-х. Куда сейчас движется наука в этой области?

— Можно сказать, что есть некоторое насыщение, в том смысле что большую часть «очевидных» вещей мы уже сделали. Теперь нужно добиться точности движения, более-менее приближенной к человеческой, и восстановления обратной связи в смысле ощущений. Но до этого еще… долго, в общем. Может, 5 лет, может быть, 15.

— Хорошо. Дорон Фридман в своем докладе сказал, что адекватно работающие неинвазивные интерфейсы для здоровых людей на основе электроэнцефалографии (без вживления электродов непосредственно в мозг) будут созданы приблизительно никогда. Мы примерно представляем себе направления разработки интерфейса «мозг – компьютер» в медицинских целях: восстановление подвижности парализованного человека, нейрокоммуникация, управление протезами и инвалидной коляской. А для здорового человека, которому никогда не разрешат вскрывать череп, можете ли вы предположить сферу применения «шапочки для электроэнцефалографии»?

— Могу. Я думаю, в первую очередь это могут быть игры. Управление героем игры. Или виртуальный тир, точность управления здесь уже сейчас вполне достаточная.

— Конечно же, я сейчас не могу не вспомнить об Илоне Маске. Прокомментируйте, пожалуйста, его слова о том, что мы уже через шесть-восемь лет вживим себе в мозг сотни тысяч электродов и сольемся с фейсбуком?

— Видимо, он так понимает слова тех ребят, с которыми он дружит. Это талантливые инженеры, которые думают о том, как миниатюризировать электроды, как их вживить в мозг и даже как потом с них считывать информацию. Однако что есть сейчас в реальности? Мы можем вставить в мозг обезьяны уже пять тысяч электродов. Но как считать с них сигналы? Это пока что получится кабель толщиной в обезьяну – уже сложно. Ну и, конечно же, пока никто не знает, что они собираются сделать. В любом случае, потребуется огромное время на разработку, конечно же, масса экспериментов на животных, а потом — «продавить» FDA (Food and Drug Administration, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, — прим. Indicator.Ru), поскольку здоровому человеку имплантация электродов в мозг и трепанация черепа, в общем, не показаны.

— Вы известны как человек, который научил обезьян пользоваться интерфейсом «мозг – компьютер». Сначала они управляли своей «виртуальной рукой», затем, в прошлом году, вышла ваша потрясающая работа, где макаки лихо «силой мысли» управляли тележкой, в которой они сидели. Над чем работаете сейчас?

— Сейчас у нас макака снова ездит на тележке, однако та управляется сразу двумя мозгами: макаки, которая сидит в тележке, и макаки, которая смотрит на все это.

— Но зачем? Какое практическое применение может быть у такой системы?

— Мы смотрим, как улучшается взаимопонимание животных. В будущем, мы думаем, это может помочь, например, врачу и пациенту или психиатру и его пациенту.

— И еще один вопрос не о нейронауках. Сейчас много разговоров идет о возвращении бывших российских ученых в нашу страну. Кто-то возвращается, кто-то бурно осуждает эту «затею». Что вы на эту тему думаете? Вы сами как-то участвуете в жизни российской науки?

— Ну я же здесь сейчас (смеется). Я думаю, что в нынешней интернациональной науке каждый должен решать для себя. Я активно консультирую наших российских коллег, приезжаю на конференции и считаю, что этим вношу свой вклад в отечественную науку.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.