Нейронет

Технологии влезают нам в мозг 8 Сентябрь 2015, 13:08
Нейрогаджеты будут у всех... Пожилые будут включать их, чтобы замедлить старение, усилить зрение и слух. Дети с их помощью смогут быстрее учиться — устройство будет знать, когда их мозг настроен усвоить информацию, а если нужно, сумеет поднять уровень внимания. Инвалиды забудут про кресла на колесах — экзоскелеты, искусственные ноги и руки тоже станут гаджетами с выходом в Сеть. Работа пилотов и операторов техники будет основана на связи мозга с компьютером. Да и вообще, жизнь с мозгом, не подключенным к нейросети, станет казаться неполноценной…
Конец детства человечества наступит буднично. В 20-х годах нашего века один человек передаст свое эмоциональное состояние другому по связи «мозг — мозг». Возможно, это будет ощущение свежего утра на морском берегу. Другой человек, мозг которого примет эти сигналы, вдруг почувствует прилив сил. Грудная клетка распахнется в ожидании солёного ветра, мышцы наполнятся пьянящей энергией просторов, его охватит легкое чувство эйфории и надежды. Возможно, в это время отправитель сигнала будет и правда стоять на берегу, а может быть — встречать утро в виртуальной реальности, которую к тому времени будет не так-то просто отличить от реальности обычной.

Событие почти не заметят на фоне новостей о мыслящей компьютерной модели мозга, победы робота на «Евровидении» и споров о введении запрета людям на вождение автомобиля. Но вскоре спортсмены-экстремалы, музыканты и стрингеры начнут транслировать свои ощущения в Сеть. Технология будет быстро совершенствоваться и дешеветь. Массам людей понравится делиться переживаниями новым способом, минуя слова. Сервис типа Instagram, где вместо фото выкладывают состояния, быстро наберет первый миллиард пользователей. Пойдут споры о том, ведет ли нейросеть к лучшему взаимопониманию людей или они теряют в ней индивидуальность.

Техника научится подстраивать свое поведение под состояние и настроение человека. Настраиваться на наш мозг будет вся электронная окружающая среда, от транспорта до поисковиков. Мы не успеем опомниться, как без передачи данных о нашем состоянии совладать с ней будет так же непросто, как дикарю освоиться в современном городе.
Фото: Агентство Стратегических Инициатив  /  Форсайт-флот отправляется в плавание

Продавцы опыта

В первый день на корабле позволялось фантазировать. Теплоход неспешно шёл по реке, ничто не мешало пассажирам думать о том, какой будет жизнь в 2030 году. Мы мечтали не поодиночке — смысл в том, чтобы делать это группами по 10–15 человек, споря и подсказывая друг другу. Нас объединял общий интерес к будущему нейротехнологий, и идеи быстро обретали конкретные очертания.

Неподалеку тем же курсом следовали ещё два теплохода. Эксперты со всей страны собрались на трёх больших кораблях, чтобы решить, куда идет мир и как России не проморгать грядущую смену технологического уклада. Они заранее разделились по темам: энергетика, финансы, транспорт, безопасность, продовольствие, здоровье. И нейротехнологии. Лет десять назад они в этот ряд вряд ли попали бы.
Учёные, разработчики и бизнесмены делились идеями, спорили, создавали схемы и слайды, играли в деловые игры. Они работали по методу Rapid Foresight. Его главная идея — будущее не предопределено, его трудно прогнозировать, но можно создать. Участники должны не просто предсказать, что будет, но и взвалить на себя труд по ускоренному развитию прогнозируемых технологий и рынков.

Три корабля — это уже целый Форсайт-флот. С теплохода особо не убежишь, интернет не дают, остается — думать. А думать на корабле позволено только о будущем. Потому что если этого не делать, его придумают другие и играть придётся по их правилам.
Фото: Агентство Стратегических Инициатив
Мысли записывали на карточки и клеили их на висящий большой лист, где обозначены годы: от 2015-го до 2035-го. Чем правее помещена карточка, тем дальше она от нас по времени. Что будет важно для следующих поколений? Люди всегда хотели здоровья, безопасности, свободы, удовольствий, общения... Участники составили длинный список, но что-то смущало. Удовольствие. В 1954 году Джеймс Олдс и Питер Милнер случайно обнаружили в мозге крыс центр удовольствия. Животные нажимали на педаль, в мозг поступал импульс электричества, они нажимали педаль снова и снова. Такой центр есть и у человека. Подключить к нему электрод можно уже сегодня. А уж с будущими технологиями…

— По-моему, надуманная угроза. Я не верю в такие сценарии, — ободрял нас Василий Степаненко из Института биоорганической химии. — Сильнее тяги к удовольствиям у нас развито любопытство. Оно движет человечество уже тысячи лет. Мы не согласимся на электрод, нам как воздух нужна новизна.

Жители развитых стран тратят приличные суммы, но, по сути они уже покупают не товары — они покупают впечатления. Как ужин в модном ресторане — это не про еду, так и смартфон последнего поколения нужен не для того, чтобы лучше звонить. Новый опыт в окружающем мире — вот что становится всё большей ценностью. А нейротехнологии могут его предложить —  и еще какой!

Впрочем, многие нейротехнологии появятся не ради впечатлений. Если носимое устройство сможет в слабых отклонениях активности мозга обнаружить развитие эпилептического припадка или сообщить об утомлении диспетчера до того, как угроза станет явной, выиграет все общество.
Фото: Агентство Стратегических Инициатив

Начнем с пальца

12 августа 2013 года в кампусе Вашингтонского университета Раджеш Рао играл в простую игру на компьютере. На его голове была шапочка с электродами, и он мысленно пытался выстрелить по цели. Сигналы его мозга шли по интернету в соседнюю комнату прямо к аппарату магнитной стимуляции, под которым с клавиатурой сидел его коллега, Андреа Стокко. Тот не видел экрана, но как только Рао решил выстрелить, магнит отправил импульс в моторную кору Стокко. Палец Стокко ударил по клавише. Так впервые удалось передать сообщение от мозга одного человека в мозг другого.

Год спустя команда нейробиологов из разных стран усовершенствовала опыт. Люди находились в Индии, Испании и Франции и посылали друг другу серии импульсов, кодирующих слова «привет» и «пока». Магнит щелкал полем в нужное место мозга, и получатель видел вспышки, переводя их в слова, почти как в азбуке Морзе.
Но сможет ли мозг принять по такой связи что-то посложнее пары битов? Это вопрос ширины канала и упаковки данных. Для мозга все входные сигналы из внешнего мира имеют один вид. Текст, что вы читаете, уже на пути от глаз распадается на миллионы электрических импульсов. Звуки, прикосновения и эмоции существуют лишь в форме сложного узора, пульсирующего в нервных сетях. В теории, если знать, как выглядит «смущение» на электрическом языке мозга, его можно передать по интерфейсу кому угодно. Мы просто пока не умеем.

Хотя жизнь порой дает подсказки, откуда не ждешь. В Канаде живут известные на весь мир сиамские близнецы — сестры Хоган. Им восемь лет, они срослись головами еще в утробе матери, и разделить их нельзя. Мозг одной сестры соединен нервным каналом с мозгом другой. Если одной из них закрыть глаза, то при вспышках света возбуждается зрительная кора у обеих девочек. Они чувствуют прикосновения не только к себе, но и к сестре. С помощью функциональной томографии врачи выяснили, что в мозг Кристы поступают данные от ноги Татьяны, в мозг Татьяны — данные от руки Кристы.

Игра природы создала полноценный интерфейс «мозг — мозг». Теперь этот опыт учёные пытаются повторить с помощью технологий.
Фото: Агентство Стратегических Инициатив

Окно возможностей

Выступает Владимир Статут, который поясняет, почему эта история всерьёз. Сначала мы научимся следить за пульсом или давлением, это станет такой обыденной процедурой.
— Трекинг психоэмоциональных состояний важен уже сейчас. Можно установить взаимосвязь состояния человека, допустим, с картиной его электроэнцефалограммы. Это позволит спортсмену улучшить результаты, а менеджеру — знать, как и когда допускать или не допускать к ответственной работе сотрудников. На Западе уже лет пять как появился новый термин — wellness как альтернатива фитнесу. Он подразумевает заботу не только о своем теле, но и об общем ментальном состоянии. А без отслеживания своих ментальных состояний невозможно их контролировать. 
Его фирма продаёт нейрогарнитуры и софт для брейн-фитнеса. На Форсайт-флоте Владимир был в группе «Нейроинтерфейсы». В той области, в которой он работает, — создание пользовательских гаджетов — времени на раскачку нет совсем.
— Для выхода на западный рынок у нас есть окно шириной не более 2,5–3 лет. Затем будет поздно. Сейчас почти каждые несколько месяцев в мире появляются новые продукты. Пока это произведения маленьких коллективов, «гаражный метод». Они дублируют друг друга и подражают крупным игрокам. Но волна пошла. Эта волна очень скоро вынесет на берег интересные решения, это неизбежно. Если скрипка становится самым популярным инструментом, неизбежно появляются Никколо Паганини. Если мы не выйдем года через три с конкурентоспособным продуктом, этот рынок закроется для нас навсегда. Нам нужны быстрые деньги и горящие люди, которым важно сделать продукт, вырваться на мировой рынок и зарабатывать миллионы.
Фото: Агентство Стратегических Инициатив

Проснуться другим человеком

Пока на теплоходах шли споры, американские инженеры из Калифорнийского технологического института представили протез руки, читающий намерения. Его подключили в ту зону мозга, где ставится задача на движение. Эрик Сорто десять лет был парализован, теперь ему достаточно принять решение взять чашку со стола. Ему не нужно управлять каждым движением его электронной руки — поднести, раскрыть кисть, схватить, повернуть. Протез всё делает сам. Прочтение намерений приближает нас к миру, где общение людей с машинами будет интуитивным, неотличимым от владения собственным телом.

Торстен Цандер из Института интеллектуальных систем имени Макса Планка предрекает успех девайсам, которые не требуют сознательных усилий со стороны человека. Он называет их пассивными интерфейсами — они снимают активность мозга, не связанную с волевым контролем. Они могут уловить реальное состояние человека, о котором он сам может и не знать. Скажем, у нас порой срабатывает область, которую окрестили «детектором ошибок». Мозг замечает какое-то противоречие, но человек слишком поглощен игрой на бирже и не осознает риска. Пассивный интерфейс обнаружит включение детектора и забьет тревогу. Он сообщит о надвигающейся усталости, раздражении и прочих состояниях, которые до поры до времени скрыты от нашего сознания.
Важный навык в таком мире — не переборщить в желаниях. Но есть соблазны, от которых трудно отказаться. Михаил Бурцев, заведующий лабораторией нейроинтеллекта и нейроморфных систем Курчатовского института, делится заманчивой идеей:
— Все говорят о регистрации активности мозга и о том, как с ее помощью управлять устройствами. А вот технологии для того, чтобы записать что-то в мозг, до сих пор кажутся нам фантастикой. Это есть лишь в книгах и фильмах, где люди могут записать в мозг знания, не занимаясь в институте, не читая учебник и так далее. На самом деле предпосылки для этого имеются. Они идут от экспериментов 15-летней давности, которые показали, что сети нейронов можно обучать в пробирке. А раз их можно обучать — значит, в них можно записывать информацию. Ничто нам не мешает обучить нейронную сеть уже не в пробирке, а в живом мозге. И это будет обучение, не связанное напрямую с поведением.

Мы вспомнили французских нейробиологов, которые внедрили ложные ассоциации спящим мышам. Когда во время сна мозг грызунов проигрывал дневной маршрут и доходил до нужного места, ученые включали им центр удовольствия. Приснившийся мышам маршрут легко отследить по так называемым нейронам места — порядок возбуждения клеток соответствует тому, как движется мышь. За открытие этих удивительных нейронов в 2014 году была присуждена Нобелевская премия. А в этом году французы прямо в спящем животном связали ощущение места с чувством удовольствия. Проснувшись, мыши сразу побежали именно туда — за наслаждением, которого они там никогда не получали.
Фото: Агентство Стратегических Инициатив  /  Форсайт-флот собрал предпринимателей, инженеров, учёных, каждому из которых было что предложить миру.
— Мы хотим научить крысу управлять стимуляцией своего собственного мозга, — продолжает Михаил. — Сформировать там нейронную сеть, которая будет за это отвечать. Мы дадим стимуляцию в сенсорную кору и будем делать это до тех пор, пока в моторной коре или другой области мозга не возникнет нужный паттерн активности. Мы считаем, что мозг будет стремиться устранить нашу стимуляцию. Он запомнит: чтобы от нее избавиться, нужно активировать такие-то клетки. И когда мы снова начнем стимуляцию, он сразу выдаст это решение. Получится, что мы записали его в мозг.

Михаил подводит к тому, что когда-нибудь такие связи можно будет строить внутри мозга человека. Это значит, что люди смогут выработать навык или реакцию, не утруждаясь.

Электроцевтика

В мае этого года ученые Массачусетского технологического института вырастили нервы, воздействуя на клетки светом. За главную часть работ отвечала группа биоэлектроники, которую возглавляет Полина Аникеева. В прошлом году её группа создала гибкий кабель толщиной в волос, который может одновременно подавать в мозг свет, снимать с клеток электрический сигнал и доставлять лекарства. А этой весной они изобрели новый метод глубокой стимуляции мозга — с помощью наночастиц, которые выделяют тепло при включении переменного магнитного поля. Тепло воздействует на термочувствительные рецепторы клеток, и те выдают импульс. Мозг стимулируется на расстоянии, и нет нужды держать в голове электроды.
Интересуюсь у Полины, как это могло бы работать в медицине.
— Это будет инъекция частиц, после чего человек может сесть в кресло, куда встроен магнитный аппарат, либо лечь в кровать и провести сеанс стимуляции. И почувствовать себя лучше, допустим, если он в депрессии. Но это в отдаленном будущем — глубокие области мозга, куда тяжело достать электродами или влезть с помощью оптоволокна. А вот что немного ближе — это стимуляция нервов на периферии. Например, так можно поддерживать активность нейронов после травмы, чтобы они не отмирали.
Аникеева была в числе тех ученых, кто в журнале Nature призвал создать дорожную карту биоэлектронной медицины. Возник даже новый термин — электроцевтика, по аналогии с фармацевтикой. По оценке EvaluateMedTech World Preview, к 2020 году рынок устройств стимуляции нервов достигнет $10 млрд.
— У нас есть головной мозг, спинной мозг, а также нервы, которые идут через руки, ноги и так далее. Но мало кто задумывается о том, что в желудке больше нервных клеток, чем в спинном мозге. И что они там делают? Мы точно не знаем. Чтобы это узнать, нужно научиться записывать их сигналы, научиться подавать сигналы им. Как мы надеемся, те методы, что мы разрабатываем, позволят нам это делать. К тому же все наши органы связаны в электронную цепь. Мы должны научиться контролировать эти цепи и понимать, зачем они нужны. Тогда часть заболеваний можно будет лечить или хотя бы улучшать состояние людей путем стимуляции, а не с помощью лекарств, которые действуют на всю систему. Тогда можно будет запускать каскады реакций только в нужном месте нужного органа.
Изображение: Shutterstock
— То есть появятся гаджеты, которые можно будет купить вместо таблеток и снять боль или, скажем, ослабить стресс?

— Такие планы уже есть. Ряд компаний разрабатывает устройства, которые могут влиять на активность нервов и менять состояние человека. Например, компания Thynс — они пытаются создать свой гаджет. Не уверена, правда, что он будет терапевтическим. Прибор стимулирует область виска, и человек становится энергичным или расслабляется — как он захочет. У них есть исследования, подтверждающие, что это возможно. Но настоящий терапевтический научный подход сегодня у таких компаний, как SetPoint Medical. Их прибор подает стимуляцию на блуждающий нерв и так снимает воспаление в организме.

Конец детства

Артур Кларк опубликовал роман «Конец детства» в далёком 1953 году. Великий фантаст чувствовал, что после жестокой войны человечеству пора найти себя и преобразиться. Но он возложил эту миссию на пришельцев, не дал людям сделать этот шаг самим. Спустя шесть десятилетий мы и вправду приблизились к возможности преображения, но никакие инопланетяне нам не понадобятся.

Мы идем к тому, что трекинг психоэмоциональных состояний станет обычным делом. Мы будем отличать их тонкие грани, оттенки, предвосхищать изменения. Завершатся мегапроекты по изучению мозга, которые сегодня лишь стартовали. На их место придут новые — исследования мозга в развитии, от детства до старости. Ученые посмотрят на сложные расстройства вроде депрессии как на особые режимы работы нейросетей. Они научатся ловить малейшие нарушения и исправлять их на лету.

Будут открыты новые ресурсные состояния психики и разума. Те, что всю историю были скрыты в нас, как способность к чтению дремала в мозге древнего человека. Как новые состояния вещества проявляются лишь в специальных экспериментах, в человеке откроется новая глубина, о которой мы и не догадываемся.

Майским вечером, когда тьма уже съела почти всё небо, мы стоим с Михаилом Бурцевым где-то в поле под Костромой и слушаем очередное выступление. Участники Форсайт-флота провели день на берегу, и в завершение всех попросили выбрать главную ставку будущего. Надо было отдать свой голос за самый перспективный из обсуждавшихся на флоте рынков. Музыка прервалась, и мы ждём объявления победителя.
Фото: Агентство Стратегических Инициатив
С большим отрывом выиграли нейротехнологии. Мы полушутя поздравляем друг друга.

Пища, энергия, безопасность, здоровье — всё это показалось менее важным коллективному разуму. Но, быть может, в этом есть смысл. Цивилизация много лет училась менять мир, но не могла изменить человека. Его страсти и ошибки во все времена повторялись, и мы узнаём в предках себя. И лишь нейротехнологии покажут, какими ещё мы можем быть. Они дадут нам новый опыт, сделают нас объёмнее, креативнее и сложнее. Детство закончится. Сверхправители не прилетят — мы повзрослеем сами.