Киборгизация на марше

Необычайное и, можно сказать, сенсационное открытие сделали нейробиологи университета Дюка, проанализировав эксперименты, в ходе которых обезьян обучали управлять механическими манипуляторами "силой мысли".

Выяснилось, что обезьяны стали воспринимать подчиняющиеся им механические манипуляторы как свои собственные дополнительные конечности.

Суть эксперимента сводилась к следующему. Для начала мартышек научили играть в простенькую видеоигру, управляемую джойстиком. В мозг этим мартышкам вмонтировали специальные электроды, воспринимавшие импульсы, отвечающие за сокращения мышц при движении обезьяньей руки. Так что, когда джойстик отключили, обезьяна продолжала полагать, что она играет с помощью джойстика...

Впрочем, недолго: очень быстро мартышки поняли, что могут управлять игрой, и не используя конечности.

Следующей задачей стала передача команд механической руке, способной двигаться и осуществлять хватательные движения. Всего два дня потребовалось для того, чтобы обезьяны смогли сопоставить особенности движения руки с собственными двигательными импульсами. К концу обучения обезьяны владели искусственной рукой не хуже, чем настоящими конечностями.

И вот сейчас, после анализа колоссального массива данных по нейроимпульсам, полученных в ходе экспериментов в 2003 году, стало ясно, что обезьяны воспринимали и воспринимают эти механические манипуляторы не как замену собственным конечностям, но как дополнение, как третью руку, которой они могут орудовать одновременно со своими натуральными руками.

Таким образом, мозг этих животных продемонстрировал, в буквальном смысле, замечательный потенциал к "расширяемости".

"Наша гипотеза состоит в следующем: структуры мозга способны адаптироваться так, чтобы расширять возможности организма и использовать искусственные манипуляционные дополнения без потери функциональности [натуральных конечностей]... В зависимости от цели, животное может использовать и свою руку, и механический манипулятор, а иногда - и то, и другое", - заявил один из основных участников исследований, доктор Мигель Николелис.

По его словам, результаты их опытов доказывают теорию, которая в научных кругах считалась весьма сомнительной: что мозг высших приматов, включая человека, способен подстраиваться под использование искусственного инструментария вне зависимости от того, контролируются ли они мозгом напрямую, или с помощью каких-то дополнительных приспособлений. Это касается и механического манипулятора, это касается компьютерной клавиатуры и теннисной ракетки - всего, чего угодно. Все эти инструменты внедряются в наше нейронное "пространство" и воспринимаются мозгом фактически как часть организма.

"Немногие исследователи демонстрировали готовность постулировать такой выдающийся потенциал мозга к адаптации...", - говорит Николелис. По его словам, долгое время считалось, что нашей способностью обучаться использованию искусственных инструментов, изготавливать их самостоятельно, а также самими творческими способностями мы обязаны коре фронтовой доли мозга, и что это характерно только для мозга человека.

"Мы предполагаем, что на самом деле способность "встраивать" новые инструменты в саму структуру мозга является фундаментальной особенностью высших приматов", - говорит Николелис. По его мнению, способность воспринимать инструменты как часть самое себя, лежит в области самосознания человека (или другого высшего примата). Одежда, предметы быта, рабочие или музыкальные инструменты, - всё это люди воспринимают как часть самих себя.

Что же касается сугубо практической стороны вопроса, то очевидно, что в первую очередь результаты опытов Николелиса, его коллеги Михаила Лебедева и их сотрудников пригодятся для того, чтобы реабилитировать инвалидов, возвращая им возможность передвигаться и использовать необходимые им предметы, даже если их природные конечности оказываются недействующими.

Управление по контролю над пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) выдало американской компании Cyberkinetics разрешение на проведение эксперимента по вживлению чипов в мозг нескольких пациентов. Предполагается, что крошечные микросхемы размером в четыре квадратных миллиметра каждая помогут парализованным людям управлять компьютером, а в перспективе, и какой-либо техникой, одной лишь силой мысли.

Фирма Cyberkinetics уже провела успешные испытания своей технологии на обезьянах. Около двух лет назад имплантаты были вживлены в двигательные центры головного мозга трех макак-резусов, которых затем научили управлять компьютерным джойстиком. Электрические импульсы, возникающие в мозгу обезьян в процессе игры, регистрировались и анализировались. На основании снятой таким образом информации ученым удалось создать специальную программу, принимающую команды непосредственно от имплантированных микрочипов.

Теперь исследователи надеются, что методика поможет инвалидам установить связь с внешним миром. Идея заключается в снятии электрических импульсов, генерируемых нейронами различных участков мозга, и последующем преобразовании этих сигналов в управляющие команды. В настоящее время соединение чипов-имплантатов с компьютерным оборудованием осуществляется посредством тонких проводов. Однако, сотрудники Cyberkinetics уже приступили к разработке беспроводной версии комплекса. Технология должна обеспечить возможность создания специальных протезов, управляемых силой мысли, кроме того, пациенты смогут перемещать курсор на экране монитора. Планируется, что система будет выведена на рынок в течение ближайших трех-пяти лет.

Кстати, аналогичные исследования также проводят и сотрудники Дьюкского университета (Дерем, Северная Каролина), которые уже внедрили электроды в мозг одиннадцати добровольцев.

Ученые еще на один шаг приблизились к созданию сложных программно-аппаратных комплексов, контролируемых при помощи сигналов мозга. Как сообщает Nature, микрочип BrainGate, разработанный американской компанией Cyberkinetics, позволил полностью парализованному человеку управлять телевизором и компьютером "силой мысли".

Напомним, что в апреле нынешнего года Управление по контролю над пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) выдало фирме Cyberkinetics разрешение на проведение эксперимента по вживлению чипов в мозг нескольких пациентов. Исследования начались в июне, когда BrainGate был имплантирован в двигательную область коры головного мозга двадцатичетырехлетнего мужчины. Каждый из ста электродов чипа BrainGate при этом был подсоединен к отдельному нейрону.
После нескольких недель тренировок пациент смог управлять работой телевизора и взаимодействовать с компьютером, в частности, проверять электронную почту и играть в несложные игры. Более того, система функционирует даже в том случае, если человек разговаривает или выполняет какие-то иные действия. Примечательно, что чип BrainGate стал самым сложным имплантатом из всех, когда-либо вживлявшихся в организм человека. В ближайшее время компания Cyberkinetics намерена повторить эксперимент с участием еще четырех пациентов.

Следует добавить, что сейчас существуют и несколько альтернативных методик регистрации сигналов мозга, в том числе и неинвазивные технологии. Однако, как отмечают сотрудники Cyberkinetics, все эти системы позволяют получить лишь общую картину о деятельности мозга и непригодны для снятия специфических импульсов.