Итоги № 4 (2012)

Ученые из двух десятков ведущих российских и европейских научно-образовательных центров объединились в Национальную сеть аспирантур по биотехнологиям в нейронауках (БиоН), чтобы исследовать нейробиологические основы жизнедеятельности человека. О новейших результатах и достижениях специалистов в этой области «Итогам» рассказал один из участников проекта, кандидат биологических наук, доцент факультета психологии Университета Базеля (Швейцария) и научный сотрудник Эразмус университета Роттердама (Нидерланды) Василий Ключарев.

— Василий Андреевич, разъясните для начала, что же такое нейробиотехнологии?

— Это своего рода «биологизированные» информационные технологии, позволяющие создавать системы нового уровня с элементами самоорганизации, обучения, в идеале совместимые с нервной тканью человека. Когда мы делаем некие новые технологические разработки, имеет смысл «проконсультироваться» с нейробиологией, потому что мозг — сложный и хорошо организованный механизм, познавая который можно достичь чего-то нового и в технике. Количество нейронов и синапсов (связей между нейронами) в мозге больше, чем звезд на небе. Эта система до сих пор малопонятна, но мы уже делаем первые важные открытия.

— Зачем вообще объединять мозг и технику?

— Существует несколько областей применения нейробиотехнологий. Они могут играть очень большую роль в медицине. Например, в мире огромное количество людей, у которых нет конечностей или они парализованы. В будущем мы имплантируем инвалиду электроды в нервные ткани и свяжем их с искусственными конечностями. Наши знания о том, как мозг может коммуницировать с такими протезами, позволят повысить качество жизни людей с ограниченными возможностями.

— Есть чем похвалиться в этой области?

— Пока эксперименты проводили только на животных и получили неплохие результаты. Например, уже порядка 10 лет нейробиологи работают над возможностью управлять искусственными конечностями у обезьян. Животному в моторную кору головного мозга вживляют электроды, связанные с протезом руки, и оно может совершать довольно сложные действия при помощи искусственной конечности. Это производит сильное впечатление. Представьте себе: связанная обезьяна ест при помощи металлического протеза — искусственной руки из будущего. Сейчас важно перевести эти исследования в сферу медицинской помощи человеку.

— На людях пробовали подобные вещи?

— Есть ряд разработок из области мозг-компьютер-интерфейса. Это технологии, на основе которых мозг человека может управлять машиной. Например, людям будут вживляться определенные чипы, и они получат возможность управлять компьютером без мышки. Будущее идет и в этом направлении. Многие фантастические вещи происходят уже сейчас. Проводится чемпионат мира по скорости печатания усилием мозга на компьютере. На поверхности головы закрепляется сенсор, в компьютер загружаются некие алгоритмы считывания информации, и человек, не двигая руками, печатает связный текст.

— Что человеческий мозг способен дать технике?

— Пожалуй, очень многое. Сами знаете, уже долгие годы человек пытается изобрести искусственный интеллект. Эти попытки идут в двух направлениях. Некоторые инженеры просто создают некие самообучающиеся математические алгоритмы, а другие пытаются что-то сделать с учетом опыта миллионов лет эволюции. Почему-то за это время развился мозг, который стал писать книжки, посылать ракеты в космос и делать другие умные вещи. Если обратиться к этому опыту, то, возможно, мы на самом деле совершим прорыв в системах, которые способны создавать что-то креативное, обучаться.

Эти два направления равноправны. Есть представление о нейрокомпьютерах — машинах, основанных на принципах работы нервной системы. Наши нижегородские коллеги, кстати, создали нейроанимат — робота, который управляется живыми клетками мозга крысы.

— Зачем, по-вашему, нужны думающие компьютеры и машины, способные к творчеству?

— Например, вы посылаете двух роботов на далекие планеты, откуда сигнал на Землю идет длительное время, и вы не можете корректировать их поведение. Они должны сами уметь обучаться и общаться друг с другом, принимать решения в зависимости от внешних условий. Для этого нужно разработать элементарные принципы самообучения на основе нейронных сетей и поместить их в микросхемы, с которыми можно связать какие-то электрические приборы. Грубо говоря, через небольшой разъем искусственный мини-мозг можно подсоединить к какой-нибудь машине.

— Насколько изучены принципы работы нейронных сетей в мозге человека? Психиатры и нейрофизиологи говорят, что об этом наука еще почти ничего не знает.

— В каком-то смысле это верно. Мозг — сложная система, но мы начинаем понимать некоторые его механизмы. Например, помимо прочего мы занимаемся вопросами принятия решения у человека. Многие идеи идут от системы принятия решения у обезьян. На сегодня есть очень красивое исследование, демонстрирующее, что мы можем предсказать, какое решение примет обезьяна по активности определенных нейронов. Мало того, мы можем электрической стимуляцией данных нейронов поменять это решение. Сейчас сделаны некие попытки перевести эти модели на человека. Они в общем-то работают. Мы не можем делать слишком тонкие вещи, но, к примеру, можем поменять поведение человека при помощи стимуляции определенных областей мозга.

— Просто взять и заставить человека делать то, чего он не хочет? Каким же образом?