Тайны мозга. Сверхвозможности опасны для их обладателя | Наука | Общество
Как устроен человеческий мозг? Способен ли он познать сам себя? Откуда берутся интуиция и творчество? Об этом и многом другом «АиФ» рассказал российский физиолог, академик, директор Института мозга человека РАН Святослав Медведев.
Мыслящий студень
Владимир Кожемякин, «АиФ»: — Святослав Всеволодович, что в деятельности мозга кажется вам наиболее загадочным и необъяснимым?
Святослав Медведев: То, чему я посвятил, по сути, свою научную жизнь: нерешенный до сих пор вопрос, как нейроны мозга организуются в систему. Представьте себе: компьютер и мозг. Количество элементов в мозге — 100 млрд. нейронов. Для описания взаимодействия между ними нужен объем компьютерной памяти, сравнимый с числом частиц в видимой нами Вселенной. При этом, скорость распространения информации по мозгу – всего 1400 м в секунду. В компьютере же это – фактически скорость света.
И, кстати, работает мозг на энергии, по мощности сравнимой с той, которую даёт автомобильный аккумулятор. Замечу, что в мощных компьютерах только на охлаждение идут десятки киловатт. Но при этом эффективность его неизмеримо выше, чем у любого из известных ныне сверхмощных компьютеров… Каким образом нейроны могут организовываться при столь медленной работе мозга? Почему до сих пор эффективность его деятельности далеко превосходит все, что сейчас достигается компьютерами? Мы не представляем себе, как это происходит с точки зрения законов физики.
— Вы видели живой человеческий мозг?
— Конечно, ведь я присутствовал на многих нейрохирургических операциях. И это на самом деле производит впечатление — что всё наше интеллектуальное сокровище выглядит как некий студень с прожилками. И даже нам, исследователям, бывает трудно осознать и до конца поверить, что 1,5 килограммах этой бугристой розовой студенистой массы в черепной коробке содержится все богатство нашего внутреннего мира, все разнообразие поведения!
Может быть, в этом и есть главная загадка мозга – как в этом студне заключены все связи Вселенной? Каким образом в нем происходит взаимодействие между идеальным и материальным? Как наши чувства превращаются в биохимические процессы, и наоборот – как эти процессы превращаются в эмоции? Вот вы не знаете? Я – тоже.
— На сколько процентов вообще изучен мозг?
— Ответа на этот вопрос не существует. Кстати, о процентах. Считается, будто человек использует только 10, 15 или 20% возможностей мозга. Это чепуха! Представим, что в эпоху XIX в. исследователи человеческого мозга высадились на неизведанный берег и понемногу начали разведку местности: постепенно продвигались вглубь континента, прокладывали дороги, осваивали земли, строили мосты, обходили горы. И в итоге освоили достаточно небольшую территорию, скажем, полуостров, а остальная земля осталась им неизвестной. Так продолжается и сейчас: у нас, выражаясь фигурально, до сих пор нет ни спутников, ни самолетов, и мы даже не знаем, насколько велик наш материк.
Часовой в голове
— Интуиция, внутренний голос, шестое чувство — что это?
— Я думаю, накопленный в течение жизни опыт и подсознательный анализ ситуации. Например, человек видит признаки опасности, но полностью осознать увиденное не успевает.
Однако, основываясь на этих признаках, мозг молниеносно дает команду, которую мы считаем подсказкой внутреннего голоса. Мы можем инстинктивно остановиться посреди улицы или, напротив, резко ускорить шаг, заметив краем глаза падающую с крыши сосульку или кирпич.
В мозге человека есть механизм сравнения реальной ситуации с контрольной – то есть, некой матрицей стереотипов. Образно говоря, в нашей голове все время дежурит часовой, который собирает общую картину, обрабатывает ее, закрепляет, а потом мониторит текущую обстановку, проверяя, не поменялось ли что. Если возникают изменения, в мозге появляется сигнал – смутное беспокойство, ощущение, мол, что-то не так. Заметьте: мозг не говорит, что именно не в порядке, а просто «портит вам настроение». Задача «часового» – следить за отклонениями от стандарта, и обратить на них внимание, а там пусть уж человек сам принимает решение, что ему делать.
— Но тогда почему такое смутное беспокойство зачастую появляется задолго до события? Что это — предвидение?
— Отвечу присказкой: «Если господин гусар идет играть в карты на всю ночь, то еще днем, когда пока что ничего не случилось, его жена уже начинает беспокоиться, не проиграется ли он в пух и прах».
Иначе говоря, вы приблизительно понимаете, что плохого может произойти, и начинаете переживать заранее, прикидываете шансы на успех. Предвидение – это анализ ситуации.
— Насколько, на ваш взгляд, велико влияние человеческой воли? Где черта, за которой она уже бессильна? Или человек способен на все, пока не умрет?
— Конечно, нет, не способен. Такая черта – это выход за нормальную ситуацию: тяжелая болезнь, серьезная травма, наркотическое отравление… Мозг хорошо работает в условиях стабильности. Когда возникающие нестабильности держатся в рамках, он прекрасно их выравнивает. Но бывают ситуации, когда ничего не поможет: будет сила воли, не будет – уже все. Например, есть воздействия, против которых мозг бессилен: если вводить в организм определенные вещества, например психотропные, наркотические, то сопротивление практически невозможно. Известны легенды о волевых разведчиках, которые молчали под любыми пытками. Но после обработки специальными психотропными препаратами человек теряет волю и отвечает на любой вопрос.
— Вы, помимо прочего, исследуете феномен творческого начала в человеке – «божьей искры», как говорится. Если не секрет, на каких приборах это делается?
— Их достаточно много: позитронно-эмиссионный томограф, магнитно-резонансный томограф, различные устройства, использующие современные методы электроэнцефалографии. Мы предлагаем людям выполнять определенные творческие задания — например, придумать нестандартную фразу. И видим на приборах, как в этой ситуации происходит функционирование мозга.
Творчество – это, пожалуй, единственный вид деятельности, при котором активизируется весь мозг. Например, когда вы просто ведете беседу, то задействуется область мозга около виска, а когда слушаете речь – область чуть-чуть сзади. При творчестве этого не происходит, потому что человек не знает, какие ресурсы будут нужны для решения задачи. Как ни странно, одни и те же нейроны участвуют и в процессе мышления, и в выполнении каких-то действий, и в контроле за функциями внутренних органов.
Последняя научная монография моей матери, Натальи Петровны Бехтеревой была написана на тему «Умные живут дольше». О том же говорит и известный геронтолог Владимир Анисимов: ученые тех специальностей, где творчество обязательно, зачастую могут похвастаться своим долголетием.
Сверхвозможности опасны?
— Есть расхожее представление, что мозг обладает некими сверхвозможностями, скрытыми в подсознании. Это действительно так?
— Не стоит переоценивать роль идеального в работе мозга. Отсюда появляются мифы о его сверхвозможностях и скрытых резервах — мол, человек в обычной жизни якобы задействует всего лишь малую долю того, что ему на самом деле подвластно. Кто, например, не слышал историю о прохожем, который, спасаясь от собаки, перелез через трехметровую стену, хотя никогда ни до, ни после не мог перелезть даже через двухметровую… Вариаций на эту тему предостаточно. В финале обычно делается вывод, что у каждого из нас есть масса нереализованных возможностей, и вот если бы научиться их использовать… Что ж, это несложно.
Подобные представления похожи на миф о покорении природы. Да, у организма есть резервы. Но они потому и резервы, что приберегаются для редких, действительно экстремальных случаев. Человек может многое, но далеко не все – при этом за свершения приходится платить, иногда слишком высокую цену…
К примеру, существует теория, будто реальная сила мышц во много раз больше чем та, которую мы показываем на соревнованиях. Ситуация такая же, как с суперсовременными сверхмощными машинами, в которых скорость ограничена искусственно. Ограничения же на силу мышц происходят за счет ломкости костей, недостаточной прочности сухожилий. Почему же бесконечны истории о прыжках и невероятной силе? Да потому, что в момент опасности в организме выделяется лошадиная доза адреналина. Организм умно сконструирован. Он понимает, что, когда, скажем, нападает тигр, не время думать о правильном распределении энергии, а растянутые связки можно починить потом.
Весь вопрос тут в цене сверхвозможностей. Известно, что практически все чемпионы олимпийского уровня – больные люди. Их рекорды связаны с запредельной мобилизацией сил организма: такое даром не проходит. Платой за медаль в 18 лет часто становится инвалидность в 40. Человек работает на износ, не думая о будущем. Или, скажем, есть люди, которые никогда не спят: как ни странно, им нельзя водить машину. Отсутствие нормального сна они компенсируют тем, что засыпают на секунду-другую. А за секунду, между прочим, автомобиль может проехать десятки метров…
Кстати, и сами по себе сверхвозможности – не всегда благо. Возьмем, к примеру, ту же память. Мгновенно и навсегда сохранять в голове огромные объемы информации – это великолепно. Но и способность забывать – тоже великое дело. Представьте себе, что один из супругов помнит обо всех семейных скандалах, психологических травмах, поражениях.
С такой памятью трудно жить. Великий сыщик Шерлок Холмс избегал ненужных знаний. С подобной проблемой сталкиваются все, кто работает на компьютере: диск объемом 500 гигов можно заполнить очень быстро, но как потом найти нужный файл? Тот, кто помнит все, зачастую мало что может использовать: он завален информацией.
Пока что большинство случаев выдающихся возможностей человека вели к потерям в будущем или даже настоящем. Почти любое отклонение от стабильности человеческого организма не приводит к благу. Отсюда следует вывод: сверхвозможности, по идее, должны быть запрещены на биологическом уровне – стремлением самого мозга и организма к сбалансированности. Поэтому, мозг вносит достаточно жесткие ограничения в наше мышление, подобно тому, как в басовом регистре нельзя сыграть быструю мелодию.
Сверхвозможности опасны для их обладателя. Возьмем жизнь и смерть Владимира Высоцкого, который, несомненно, обладал сверхвозможностями, но они «сожгли» (в буквальном смысле, если говорить об энергетике) его организм.
Или, скажем, судьбы Пушкина, Лермонтова… Если плата за развитие своих способностей и умений в пределах нормы — это тренировка и здоровый образ жизни, то цена сверхвозможностей — гипертрофия какого-то одного качества за счет других и, возможно, преждевременная смерть.
— Если мозг изучен не до конца, значит, нельзя отказывать ему и в каких-то паранормальных способностях?
— Думаю, придет время заняться изучением явлений, которые сейчас считаются несуществующими: феноменом предвидения, выходом души из тела, возможностями телепатии, вещими снами. Например, телепатия: есть она или нет? Ясно одно: передача мыслей на расстояние сделала бы невозможным существование высокоразвитых форм жизни. А так называемый выход души из тела происходит только в критических состояниях, например, когда человек при смерти. Почему? Когда жизнь угасает, нарушается согласованная работа различных систем. Их еле-еле хватает на самообеспечение, но уже не на взаимодействие.
И тогда, возможно, в мозге перестают действовать некоторые запреты и ограничения… У некоторых людей это врожденные качества (в этом случае мы говорим о таланте или даже гении). Они могут проявляться, например, при постановке сверхзадачи в виде озарений и сопровождаться изменением внутреннего режима времени.
— То есть время в мозге течет как-то иначе?
— Возможно, что и так. В особенно сложных структурах энергия может переходить во время или пространство и наоборот. Иначе говоря, не исключено, что мозг в своём объёме способен изменять законы пространства-времени. Теоретически можно себе представить, как сложная нейронная сеть (совокупность миллиардов нейронов) локально, в объёме головы, модифицирует свойства пространства в зависимости от своей структуры и состояния.
Можно ли пересадить голову?
— Вы не раз говорили о противоречии между огромной интеллектуальной мощью мозга и его зависимостью от состояния тела. А если бы мозг был совсем независим от тела – то что?
– Зависимость мозга от тела – это не всегда хорошо.
Но, если бы её не существовало, то не было бы, скажем, и влияния стресса на работу мозга. А стресс, как известно, – великий стимулятор активной деятельности. Существует расхожая версия о том, что на исход Бородинской битвы и битвы при Ватерлоо косвенным образом повлияли недомогания Наполеона, в частности, пресловутый насморк в день сражения. В этом объяснении есть определённый смысл – ведь насморк вызывает гипоксию, кислородное голодание мозга, что снижает остроту и ясность мышления, скорость реакции. Возможно, именно это стало причиной того, что Наполеона не посетило свойственное ему озарение, помогавшее выигрывать другие сражения.
Если отделить мозг и сделать автономным, это резко его обеднит. Например, лишит эндогенных морфинов – химических соединений, которые обладают способностью влиять на эмоциональное состояние. Отнимите эти гормоны счастья – и человек не сможет получать удовольствие, потеряет огромное количество эмоций. Мозг должен зависеть от тела. Это насущная необходимость.
И именно то, что делает человека человеком и отличает его от компьютера.
— В фантастических фильмах мозг перемещают в экзоскелет, и в результате рождается киборг. Возможно ли такое в будущем? Можно ли пересадить мозг в другое тело?
– Пока что, к сожалению, нельзя. Спинной мозг в итоге «не склеивается», и человек оказывается парализованным. Во времена Советского Союза мы изучали солдат, вернувшихся из Афганистана с полным перерывом спинного мозга. Восстановить это было невозможно, хотя улучшения в состоянии пациентов и были довольно значительными. Вот черепахи, например, вполне способны восстанавливаться и передвигаться с такой травмой, кошки тоже, а человек, увы, нет. Если подобную операцию всё-таки удастся успешно осуществить, тогда можно будет и пересаживать голову.
Интернет упрощает разум
— Вы как-то заметили, что интернет упрощает разум. Но так ли это? Находя ответы на все вопросы в Сети, люди действительно зачастую разучиваются думать.
Но с другой стороны, мгновенное получение любого знания должно обогащать мозг…
— В мире нет абстрактно плохих и абстрактно хороших вещей. Например, наркотики – однозначно плохое дело, но без них невозможно проведение ни одной операции. Или, скажем, атомная бомба – она плохая или хорошая? Она сама по себе никакая. С ее помощью можно создавать гигантские подземные хранилища, а можно и уничтожать города. Или, скажем, сбить комету, которая летит на Землю.
Честно сказать, я больше люблю читать книгу, чем смотреть телевизор. Но смотрю – в разумных пределах. Телевидение меня не поработило, не сделало зависимым от «ящика». Вот и наркоманом человек, как правило, не становится, его заставляют таким стать. И если он поддается, то в итоге погибает. Приучение к наркомании – это огромная индустрия. И с интернетом та же самая история. Сейчас создано множество очень хитрых приемов для «отключения» людей от реальной жизни – и в том числе для того, чтобы они не задавали лишних вопросов.
И так, к сожалению, происходит во всем мире.
И в самом деле, если исходить из подобной логики — зачем помнить наизусть цитаты, если все можно «по щелчку» найти в интернете? Зачем читать книгу – проще посмотреть экранизацию… На самом деле беда уже у ворот: мы не оглупляем наших детей, но упрощаем их разум. То же кино дает зрителю фабулу произведения и губит фантазию. Вы уже не можете представить себе истинные образы Миледи и д’Артаньяна у Дюма. Это однозначно Терехова и Боярский…
Мозговой штурм мозга
— Ваша новая книга называется «Мозг против мозга». Что имеется в виду?
— По-английски эта фраза звучит более близко к смыслу книги: «Мind vs brain». То есть мозг, который мыслит (сознание, знание, разум) против мозга как материального тела. Способен ли человеческий мозг познать мозг, то есть сам себя? Как можно с помощью понимания, науки, логики постичь работу невероятно сложного «устройства» (или, кто знает, может быть, «существа»), заключенного в нашей голове? Ученые впервые столкнулись с ситуацией, когда «прибор» и объект его изучения одинаково сложны.
Вы не поверите, но все, что мы до сих пор исследовали, будь то атом или Галактика, было проще, чем мозг человека. Можно ли вообще познать его? Я думаю, что до конца — вряд ли. Надежду даёт только то, что число научных открытий в исследовании мозга не прекращается. Такое ощущение, что мозг шутя раскрывает свои тайны, полагая, будто их у него бесконечно много, а значит, можно немного «подкинуть» любопытствующим учёным.
— Вы выражаете сомнение в том, что человеческий мозг можно познать с помощью мозга, то есть «прибора», сопоставимого по сложности с исследуемым объектом. А значит, разгадать до конца все тайны мозга навряд ли возможно. Но, может быть, учёным поможет в этом мозговой штурм – метод коллективного поиска решений? Один мозг хорошо, а несколько – лучше…
– К сожалению, обычно при количественном увеличении числа мозгов качественное изменение не происходит. Просто собирается всё больше и больше слепцов, ощупывающих слона. Консилиум – это лишь увеличение числа попыток.
Метод мозгового штурма работает, но в случае с изучением мозга он пока не привёл ни к каким важным результатам. Может быть, потому, что мы не умеем задавать мозгу правильные вопросы.
Будущее: Наука и техника: Lenta.ru
Нейроинтерфейсы — технологии, позволяющие связать мозг и компьютер, — постепенно становятся рутиной: мы уже видели, как с помощью мысленных приказов человек может управлять протезом или набирать текст. Означает ли это, что уже скоро станут реальностью полноценное чтение мыслей с помощью компьютера или даже перенос человеческого сознания в вычислительную машину? Редакция N + 1 по просьбе «Ленты.ру» разбиралась, на что способны нейроинтерфейсы и можем ли мы действительно создать полноценную связь мозг — компьютер.
У Нила Харбиссона врожденная ахроматопсия, лишившая его цветного зрения. Британец вживил себе специальную камеру, преобразующую цвет в звуковую информацию и отправляющую ее во внутреннее ухо. Нил считает себя первым официально признанным государством киборгом.
В 2016 году 28-летний пациент с тяжелой травмой позвоночника протянул управляемую мозгом искусственную руку навестившему его Бараку Обаме. Сенсоры на кисти позволили пациенту почувствовать рукопожатие 44-го президента США.
В мире научно-фантастического романа Уильяма Гибсона «Нейромант», опубликованного в 1984 году, разработаны имплантаты, позволяющие их носителю подключаться к интернету, расширять интеллектуальные возможности и заново переживать воспоминания. Масамунэ Сиро, автор экранизированной недавно в США культовой японской сай-фай манги «Призрак в доспехах», описывает будущее, в котором любой орган можно заменить на бионику, вплоть до полного переноса сознания в тело робота.
Действительно ли технологии нейроинтерфейсов вскоре могут сделать реальностью фантазии Гибсона или сюжет «Призрака»?
Разность потенциалов
В мозге больше 80 миллиардов нейронов, а связей между ними — триллионы. В состоянии покоя нейрон имеет отрицательный потенциал относительно окружающей среды (в среднем минус 70 милливольт), или «потенциал покоя».
Если нейрон получает электрический сигнал от другого нейрона, то, чтобы он был передан дальше, положительные ионы должны попасть внутрь нервной клетки. Происходит деполяризация. Когда деполяризация достигает порогового значения (примерно минус 55 милливольт), клетка возбуждается и впускает больше положительно заряженных ионов, благодаря чему создается положительный потенциал, или «потенциал действия».
Потенциал действия
Изображение: N + 1
Далее потенциал действия по аксону передается в дендрит — канал-реципиент следующей клетки. Однако аксон и дендрит не связаны напрямую, и электрический импульс не может просто перейти от одного к другому. Место контакта между ними называется синапсом. Синапсы производят, передают и принимают нейромедиаторы — химические соединения, осуществляющие непосредственную «переправку» сигнала от аксона одной клетки к дендриту другой. Когда импульс доходит до окончания аксона, тот выпускает в синаптическую щель нейромедиаторы, преодолевающие пространство между клетками и прикрепляющиеся к окончанию дендрита.
Они вынуждают дендрит впустить внутрь положительно заряженные ионы, перейти из потенциала покоя к потенциалу действия и передать сигнал в тело клетки.
От типа нейромедиатора зависит, какой сигнал будет отправлен дальше. Например, глутамат приводит к возбуждению нейронов, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) является важнейшим тормозным медиатором, а ацетилхолин способен делать и то, и другое в зависимости от ситуации.
Более того, реакция клетки-реципиента зависит от количества и ритма поступающих импульсов, идущей от остальных клеток информации, а также от зоны мозга, из которой был отправлен сигнал. Различные вспомогательные клетки, эндокринная и иммунная системы, внешняя среда и предыдущий опыт — все это определяет состояние ЦНС в данный момент и тем самым влияет на поведение человека.
И хотя, как мы понимаем, ЦНС — это не набор «проводов»; работа нейроинтерфейсов основывается именно на электрической активности нервной системы.
Позитивный скачок
Основная задача нейроинтерфейса — декодировать электрический сигнал, поступающий от мозга.
Программа имеет набор «шаблонов», или «событий», состоящий из различных характеристик сигнала: частот колебаний, спайков (пиков активности), локаций на коре и так далее. Программа анализирует поступающие данные и пытается обнаружить в них эти события.
От полученного результата, как и от функционала системы в целом, зависят посылаемые далее команды.
Примером такого шаблона является вызванный потенциал P300 (Positive 300), часто используемый для так называемых спеллеров — механизмов набора текста при помощи сигналов мозга. Когда человек видит на экране нужный ему символ, через 300 миллисекунд на записи активности мозга можно обнаружить позитивный скачок электрического потенциала. Обнаружив P300, система посылает команду о печати соответствующего символа.
Чип Neuralink
Проект Илона Маска Neuralink привлек внимание к нейроинтерфейсам и вживлению чипов в мозг.. Фото: Neuralink
С одного раза обнаружить потенциал алгоритм не может из-за зашумленности сигнала. Поэтому символ необходимо предъявить несколько раз, а полученные данные — усреднить.
Помимо одномоментного изменения потенциала, нейроинтерфейс может искать изменения в ритмической (то есть осцилляторной) активности мозга, вызванные определенным событием.
Записывающие электроды
Большинство нейроинтерфейсов для записи активности используют электроэнцефалографию (ЭЭГ), то есть неинвазивный метод нейровизуализации.
К сожалению, череп, кожа и остальные слои, отделяющие нервные клетки от электродов на коже головы, хоть и являются проводниками, но не настолько хорошими, чтобы не искажать информацию о сигнале. Они способны регистрировать только суммарную активность множества соседних нейронов.
Инвазивные электроды, имплантируемые на поверхность или непосредственно внутрь мозга, позволяют добиваться куда большей точности.
Но инвазивная методика потенциально опасна и применяется в медицинской практике только в крайних случаях
Банан или апельсин?
Но запись сигнала — это только первый этап. Необходимо его «прочесть». Есть два возможных пути декодирования активности мозга: позволить алгоритму самому вычленить из набора данных релевантные характеристики или же дать системе описание параметров, которые надо искать.
В первом случае алгоритм, не ограниченный параметрами поиска, сам классифицирует «сырой» сигнал и найдет элементы, предсказывающие намерения с наибольшей вероятностью. Проблема этого подхода заключается в слишком высокой многомерности параметров, описывающих электрическую активность мозга, и большой зашумленности данных различными помехами.
При втором алгоритме декодирования необходимо заранее знать, где и что искать. Например, в описанном выше примере спеллера P300 мы знаем, что при виде нужного человеку символа электрический потенциал изменяется определенным образом. Мы учим систему искать эти изменения.
В подобной ситуации возможность расшифровать намерения человека завязана на наших знаниях о том, как функции мозга закодированы в нейронной активности. К сожалению, в большинстве случаев у нас нет ответа на этот вопрос. Мы можем расшифровать очень малую долю сигналов.
Александр Каплан, нейрофизиолог и основатель лаборатории нейрофизиологии и нейроинтерфейсов МГУ, рассказывает, что исследователям удается по признакам ЭЭГ автоматически расшифровывать некоторые намерения человека или представляемые им образы.
Однако пока таких намерений и образов набралось не более десятка. Это, как правило, состояния, связанные с расслаблением и умственным напряжением или с представлением движений частей тела.
И даже их распознавание происходит с ошибками: например, установить по ЭЭГ, что человек намерен сжать в кулак правую кисть, даже в самых лучших лабораториях удается не более чем в 80-85 процентах случаев
А если попробовать понять по ЭЭГ, представляет себе человек банан или апельсин, то количество правильных ответов лишь слегка превысит уровень случайного угадывания.
Трудности перевода
Почему мы не можем создать систему, делающую то, что с легкостью осуществляет мозг? Если вкратце, то схема работы мозга слишком сложна для наших аналитических и вычислительных возможностей.
Созданный учеными США нейропротез для расшифровки мозговых волн в слова и предложения.. Кадр: UC San Francisco (UCSF) / YouTube
Во-первых, мы не знаем «языка», на котором общается нервная система.
Кроме импульсных рядов, его характеризует множество переменных: особенности путей и самих клеток, химические реакции, происходящие в момент передачи информации, работа соседних нейронных сетей и других систем организма.
Помимо того, что «грамматика» этого «языка» сама по себе сложна, у разных пар нервных клеток он может отличаться. Ситуация усугубляется тем, что правила коммуникации, а также функции клеток и отношения между ними — все это очень динамично и постоянно меняется под воздействием новых событий и условий.
Данные, полностью описывающие активность мозга, просто утопят любой алгоритм, который возьмется за их анализ
«Если импульсы передаются от одного компьютера к другому, то можно по адресам, по протоколам понять, что это, например, переброска из одних адресов памяти в другие адреса памяти, потому что протокол обмена и формат данных нам об этом свидетельствуют. В случае мозга нет никаких шансов сделать прямую связь такой, как связываются два процессора. Поэтому нет никаких теоретических предпосылок к тому, что информация из мозга потечет в компьютер, а из компьютера в мозг.
Нет форматов данных, нет адресов, нет кодов», — говорит Каплан.
Второе препятствие заключается в том, что мы и о самих функциях мозга, которые пытаемся обнаружить, не очень много знаем. Что такое память или зрительный образ, из чего они состоят? Нейрофизиология и психология давно пытаются ответить на эти вопросы, но пока продвижения в исследованиях нет.
Двусторонняя связь
До сих пор мы обсуждали ситуацию только одностороннего считывания информации. Однако сегодня уже существует технология передачи сигналов от компьютера в мозг — CBI (computer-brain interface). Она делает канал связи нейроинтерфейса двусторонним.
Информация (например, звук, тактильные ощущения и даже данные о работе мозга) поступает в компьютер, анализируется и через стимуляцию клеток центральной или периферической нервной системы передается в мозг. Все это может происходить полностью в обход естественных органов восприятия и успешно используется для их замещения.
Людям с нарушениями слуха уже сегодня доступны так называемые кохлеарные имплантаты: микрочипы, объединяющие микрофон со слуховыми рецепторами.
Начато тестирование ретинальных имплантов для восстановления зрения.
Кохлеарный имплантат
Эти чипы воздействуют непосредственно на слуховой нерв и позволяют компенсировать потерю слуха.. Фото: Sara D. Davis / AP
По мнению Каплана, нет технических ограничений и для подключения к мозгу любых других сенсоров, реагирующих на ультразвук, изменение радиоактивности, скорости или давления. Такие разработки уже начаты. К примеру, в лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса несколько лет назад протестировали бионическую руку, способную передавать тактильную информацию в мозг.
Во время прикосновения к сенсорам искусственной руки электроды стимулируют пути периферической нервной системы, передающие далее сигнал в сенсорные зоны мозга. Человек учится распознавать поступающие сигналы как разные виды прикосновения. Таким образом, вместо попытки воспроизвести тактильную систему сигналов, естественную для человека, создается новый канал и язык коммуникации.
Будущее время
Каплан считает, что на данный момент нового пути развития нейроинтерфейсов не видно.
Сама возможность связи мозга и компьютера была открыта в 1970-х годах, принципы работы мозга, на которых основаны сегодняшние разработки, описаны около 30 лет назад, и с тех пор новые идеи практически не появлялись.
Когда-то ученые питали надежды, что им удастся наладить более плотный информационный контакт мозга с процессорной техникой, но сегодня стало ясно, что они не оправдались.
Тем не менее благодаря исследованиям мозга и развитию технологий сегодняшние нейроинтерфейсы способны на то, что когда-то казалось неосуществимым. Мы не знаем наверняка, что ждет нас через 30, 50 или 100 лет. Историк науки Томас Кун выдвинул идею о том, что развитие науки — это цикл: периоды стагнации сменяются парадигмальными сдвигами и идущими следом научными революциями. Вполне возможно, в будущем нас ждет революция, которая позволит вынуть мозг из черного ящика.
Это — краткая выжимка статьи. Полную версию читайте на N + 1.
10 удивительных фактов о вашем мозге
Человеческий мозг удивителен — он состоит из 100 миллиардов нейронов, которые контролируют все, от ваших движений до вашей личности.
Но это также часто неправильно понимают. Вот 10 мифов о мозге, которые вы, возможно, слышали. Их развенчала Борна Бонакдарпур, доктор медицинских наук, поведенческий невролог из Центра когнитивной неврологии и болезни Альцгеймера в Северо-западной мемориальной больнице.
Миф № 1: Вы используете только 10 процентов своего мозга.
Правда в том, что… Неврологи согласны с тем, что мозг всегда активен, быстро возбуждая миллионы нейронов, даже когда вы спите.
Миф № 2: Размер мозга влияет на интеллект.
Правда в том, что… Интеллект определяется количеством связей между клетками мозга, называемыми синапсами, а не размером самого мозга. Забавный факт: взрыв образования синапсов происходит примерно на 12 неделе беременности, во время раннего развития мозга.
Миф №3: Алкоголь убивает клетки мозга.
Правда в том, что… Умеренное употребление алкоголя не убивает клетки мозга. Однако чрезмерное употребление алкоголя или частое продолжительное употребление алкоголя может повредить концы нейронов, называемые дендритами.
Это повреждение может повлиять на способность нейронов передавать сообщения друг другу. Кроме того, у людей с алкогольной зависимостью может развиться неврологическое расстройство, называемое синдромом Вернике-Корсакова, что приводит к изменению зрения, потере мышечного контроля и ухудшению памяти.
Миф № 4: Дети, слушающие классическую музыку, становятся умнее.
Правда в том, что… Хотя в это заманчиво поверить, нет никаких доказательств того, что прослушивание классической музыки для ребенка может сделать его умнее.
Миф № 5: Люди с левым полушарием более аналитичны и методичны, а люди с правым полушарием креативны или артистичны.
Правда в том, что… Ученые из Университета штата Юта развенчали миф о том, что люди преимущественно используют одно полушарие мозга больше, чем другое.
Миф № 6. С возрастом мозг угасает.
Правда в том, что… Хотя некоторые когнитивные функции ухудшаются с возрастом, многие ваши умственные способности с возрастом улучшаются.
Словарный запас, понимание, разрешение конфликтов и эмоциональная регуляция — вот лишь несколько областей, в которых пожилой мозг может работать лучше, чем его более молодой аналог.
Миф № 7: У людей разные стили обучения.
Правда в том, что… В то время как учителя могут пытаться структурировать свои классы на основе стилей обучения учеников, несколько исследований показывают, что нет никакой разницы в том, как люди учатся. Исследование, опубликованное в Anatomical Sciences Education, включало данные сотен студентов, которые были опрошены, чтобы определить, какими учениками они себя считают. Затем учителя начали адаптировать свои уроки на основе стиля обучения, о котором сообщают ученики. Ученые обнаружили, что значительного улучшения результатов тестов студентов не произошло.
Миф № 8. Игры для мозга улучшают память и мышление.
Правда в том, что… BBC заказала исследование для изучения этой теории, попросив более 8600 человек в возрасте от 18 до 60 лет сыграть в онлайн-игры для мозга, предназначенные для улучшения памяти и мышления.
Участники играли в игры по 10 минут в день три раза в неделю. Исследование показало, что через шесть недель испытуемые не продемонстрировали улучшения когнитивных функций в задачах, для которых они специально не тренировались в играх.
Миф № 9: Ваш IQ остается неизменным на протяжении всей жизни.
Правда в том, что… Исследования показали, что ваш IQ может колебаться с возрастом, но важно отметить, что проверка чьего-либо интеллекта — несовершенная наука. Подвижный интеллект, или способность быстро думать и запоминать информацию, достигает пика в возрасте 18 лет, а затем снижается по мере взросления. И наоборот, чей-то эмоциональный интеллект может продолжать улучшаться до 30 лет.
Миф № 10: Ваш мозг лучше работает под давлением.
Правда в том, что… Хотя давление дедлайна может мотивировать вас работать усерднее, это не приводит к улучшению работы мозга. На самом деле, стресс, скорее всего, ухудшит работу мозга.
Люди используют только 10% нашего мозга? · The Badger Herald
Примечание редактора: «Разоблачение» — это серия научных новостей, посвященная развенчанию распространенных мифов и заблуждений с помощью экспертов UW.
Во многих отношениях наша способность изучать мозг является настоящим достижением научного прогресса, однако многое в тайнах мозга остается неизвестным. Тем не менее, одна вещь не является загадкой для психологов — люди используют гораздо больше, чем 10% своего мозга.
По словам профессора психологии Шона Грина, идея о том, что люди используют только 10% мозга, является одним из наиболее распространенных мифов о мозге, который, похоже, никуда не исчезает.
«Знаете, я думаю, чем меньше людей в это поверят, тем лучше», — сказал Грин. «Это тот, который, я думаю, упускает из виду то, что мы можем делать с нашим мозгом. Это «мы не используем это» и «мы могли бы использовать это больше», я думаю, это важное различие».
Debunked: синхронизированы ли ваши месячные с месячными ваших друзей? Примечание редактора: Debunked — это серия научных новостей, посвященная развенчанию распространенных мифов и неправильных представлений с помощью Read…
Хотя многие могут верить в миф о 10%, современные технологии позволяют проводить измерения мозга, чтобы доказать, что это не так.
По словам Грина, если бы этот миф был правдой, 90% мозга бездействовало бы при измерении электрической активности мозга. Но этого не наблюдается, так как почти весь мозг активен даже под наркозом.
По словам Грина, мозг использует около 25% нашего кислорода, поэтому было бы неразумно использовать столько кислорода для такой маленькой части органа. С точки зрения эволюции вида «это было бы немного глупо», — сказал Грин.
«Активен далеко не 10% их мозга, — сказал Грин. «Это огромная часть мозга, которая активна, когда они делают что-то сложное, например, играют в видеоигры».
Debunked: Вызывает ли болезнь холодная температура? Примечание редактора: Debunked — это серия научных новостей, посвященная развенчанию распространенных мифов и неправильных представлений с помощью Читать…
Одна из причин, по которой это заблуждение звучит правдоподобно для людей, может заключаться в том, что они не могут реализовать свой потенциал, сказал Грин. Хотя многие люди могут быть учеными в различных областях, может быть приятно думать, что у всех есть такой потенциал.
Грин сказал, что у этого мифа может быть несколько разных источников. Одним из потенциальных источников является неправильное толкование слов Уильяма Джеймса, одной из самых выдающихся фигур в области психологии, который, по сути, сказал, что люди, по словам Грина, не достигают своего полного физического и умственного потенциала.
Миф о 10% также может быть связан с различными типами клеток в мозге, сказал Грин, поскольку некоторые из клеток, которые классически считались просто поддерживающими клетками, демонстрируют больше функциональности, чем просто поддерживающие.
Команда UW продолжает 20-летнюю серию международных соревнований по программированиюНесмотря на трудности и месяцы неудач, команда студентов Университета Висконсина заняла 17-е место из 117 Читать…
Другим потенциальным источником являются случаи значительного повреждения головного мозга, которые могут иметь последствия, которые не проявляются без проверки на них.
Независимо от происхождения, это заблуждение существует уже много лет.