История начинается с эксцентричного английского профессора Кевина Уорвика, который в 1998 году вживил себе в руку чип, за что впоследствии получил прозвище «Мистер Киборг». Сначала Уорвик использовал чип для решения простых бытовых задачек – компьютер отслеживал положение чипа и открывал для профессора двери, когда он собирался зайти, приветствовал его и включал свет в помещениях. На таких простых развлечениях Уорвик не остановился, и вскоре ему удалось подключить чип к управлению искусственной рукой – а это уже могло иметь выход на такие важные приложения, как помощь парализованным пациентам.
Но и этим профессор не ограничился – в 2004 году он уговорил подключиться к проекту свою жену Ирену. Ей в руку тоже был вживлен чип, благодаря которому Уорвик осуществил свою самую заветную мечту – организовать прямую коммуникацию между нервными системами двух людей с помощью электроники. Взаимодействие было очень простым – если Ирена шевелила рукой, Уорвик мог ощущать ее движения на расстоянии благодаря радиопередатчикам, также вживленным супругам вместе с чипами. Такую систему можно было использовать для общения разве что с помощью азбуки Морзе, тем не менее, это была первая настоящая прямая коммуникация между двумя нервными системами, опосредованная электроникой.
Более консервативно настроенное научное сообщество, однако, предпочитает начинать с экспериментов на животных. Первый интерфейс мозг-мозг был создан в 2012 году в университете Дьюка, и общались с его помощью две крысы. Они находились в разных клетках, и перед каждой из них были две педали. В клетке у крысы-«передатчика» над одной из педалей загоралась красная лампочка, которая подсказывала, что нажать нужно именно на эту клавишу. Когда крыса делала правильный выбор, в награду ей доставалась порция воды. Однако, у крысы-«реципиента» в клетке никаких подсказок не было и получить воду она могла, если случайно нажимала на правильную клавишу или если же воспринимала сигнал по интерфейсу мозг-мозг, подаваемый ей другой крысой.
Крысы-телепаты
За правильный ответ крысы-«реципиента» крыса-«передатчик» тоже получала воду. Быстро уловив эту закономерность, животные научились передавать и принимать сигналы через такой интерфейс. Интересно, что крыса-«передатчик» даже научилась улучшать характеристики посылаемого сигнала, если напарница плохо понимала ее. Крысе-«передатчику» удавалось отправить более ясный сигнал с лучшим отношением «сигнал-шум», если взаимодействие с первого раза не получалось, и, наконец, звери находили общий язык. Получилось реализовать такое общение и между крысами, находящимися на разных странах – в Бразилии и штате Северная Каролина в США – благодаря подключению интерфейса через интернет.
Следующий шаг – подключение нервной системы крысы к нервной системе человека, которое удалось осуществить в Гарварде (работа опубликована в апреле 2013). Это было не только первое прямое межвидовое соединение двух нервных систем, но также и первый неинвазивный интерфейс мозг-мозг. В этот раз ни крысе, ни, естественно, человеку, не пришлось вживлять никаких электродов или чипов. Сигнал из мозга человека считывался с помощью электроэнцефалографии, которая давно используется и для исследований, и в клинических приложениях для неинвазивной записи сигналов мозга. Электроэнцефалограмма человека поступала в компьютер, через который она передавалась в мозг крысы с помощью сфокусированного ультразвука. Устройство для генерации ультразвука прикреплялось к голове крысы и было настроено таким образом, чтобы посылать сигнал в область мозга, ассоциированную с шевелением хвоста. Через такой интерфейс человек мог заставить спящее животное пошевелить хвостом.
Компьютерные игры через мозг
Наконец, в августе 2013 был проведен первый эксперимент по соединению нервных систем двух людей через интерфейс мозг-компьютер-мозг. А в начале ноября этого года была опубликована статья, в которой такой метод связи тестировался на трех парах людей. Интерфейс был, как это принято в экспериментах на людях, неинвазивным, и для снятия сигнала использовал электроэнцефалографию, а для передачи информации в мозг другого человека – транскраниальную электростимуляцию( ТЭС). ТЭС – это передача слабых электрических импульсов небольшим устройством, которое, в зависимости от расположения на голове человека, может активировать определенные участки мозга. В этих экспериментах устройство располагали над областью моторной коры, которая контролирует правую руку. Передающий сигнал человек с помощью такого устройства мог вызвать движение пальца воспринимающего сигнал человека. «Реципиент» описывал, что ощущение было похоже на нервный тик. Движение руки было бессознательным, но оно не было простым рефлексом, так как сигнал шел из головного мозга, а не с периферии, что характеризует рефлекс.
Эффективность передачи сигнала анализировалась по результатам компьютерной игры, в которую вместе играли двое испытуемых, сидящих в разных комнатах. Человек, передающий сигнал, сидел перед экраном компьютера. В определенный момент игры ему было необходимо выстрелить из пушки, чтобы защитить город от нападения пиратских кораблей. Однако, клавиатура, с помощью которой это можно было сделать, находилась в другой комнате, у воспринимающего сигнал человека. «Передатчику» нужно было представить, что он нажимает на кнопку. Этот импульс через систему мозг-компьютер-мозг передавался в другую комнату, и «расшифровщик» нажимал на клавишу, «выстреливая» из пушки. Связанные таким образом пары игроков, у одного из которых был экран, а у другого – клавиатура, достигали весьма неплохих результатов в игре (процент правильно сделанных выстрелов варьировал от 25 до 83).
Большое будущее
этих результатов вызвала у многих опасения, что с помощью подобных устройств злоумышленники смогут читать мысли и даже управлять действиями других людей. Однако данная технология не позволяет читать мысли, а дает возможность расшифровывать лишь определенные типы простых сигналов мозга. Возможности данной нейростимуляционной техники ограничены. Например, с ее помощь нельзя передать сигнал, который заставит «реципиента» выполнить сложное протяженное во времени движение, скажем, рисование круга в воздухе. Тем не менее, интерфейс подходит для передачи информации о разных движениях, которые осуществляются с помощью единичных сокращений отдельных мышц. Можно независимо подключать две руки и даже отдельные пальцы на них. К примеру, получающий информацию человек может таким образом сыграть простейшую мелодию.
В будущем у технологии прямой передачи сигналов в мозг возможно огромное количество полезных применений: взаимодействие с парализованными людьми, обмен мыслями в обход языкового барьера, экстренная передача информации в случае чрезвычайных происшествий. Кроме того, нейростимуляционную технику можно использовать для передачи не только моторной информации, но и сенсорной. То есть в будущем у нас появится возможность делиться своими ощущениями напрямую, не затрачивая силы на попытки передать словами то, что плохо поддается описанию.
