Фото: Arnd Wiegmann / Reuters
На протяжении долгих лет научная фантастика культивировала идею о «силе мысли» – явлении, позволяющем управлять окружающими объектами без прикосновения к ним, разговаривать с людьми, не произнося не единого слова, дать шанс слепым от рождения впервые взглянуть на мир, а парализованным – встать на ноги. То, что годами воспринималось как технология далекого будущего, постепенно становится реальностью благодаря нейроинтерфейсам. После десятилетий исследований и тестов слепой человек смог проехать на автомобиле – это произошло еще в 2004 году. Сейчас, в 2018-м, возможности нейроинтерфейсов расширяются.
Нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ) – это устройства, при помощи которых мозг связывается с внешними компьютерами, экзоскелетом, механической рукой – с чем угодно. В лабораторных условиях ученые могут устанавливать электроды прямо в ткань головного мозга – подключаясь к сотням и тысячам нейронов. Такой метод дает лучшее качество сигнала, но, во-первых, применение его ограничено редкими клиническими случаями, а во-вторых, датчики неизбежно вредят ткани головного мозга.
Куда более распространенная методика – внешние электроды, надевающиеся на голову как шлем. Точность таких устройств существенно ниже (электроды отделены от нейронов черепом, кожей и волосами), зато они совершенно безвредны.
От мозга – к компьютеру
Возможно, путь к современным нейроинтерфейсам был бы более длинным, если бы в 1875 году английский хирург Ричард Катон не показал, что активность мозга имеет электрическую природу – Катон тогда зафиксировал электрические сигналы на поверхности мозга у животных. Спустя полвека, в 1924 году, немецкий физиолог Ганс Бергер первым зафиксировал эти сигналы при помощи гальванометра на бумаге – на листе появится кривая. Так зародилась электроэнцефалография.
Следующая важная веха – 1967 год. Психиатр Эдмонд Деван в статье в Nature описал свой эксперимент с азбукой Морзе. Его суть заключалась в том, что участники должны были сконцентрироваться на любом символе из кодировки. В этот момент электрическую активность мозга подопытных записывали с помощью электроэнцефалограммы. После долгих тренировок участники эксперимента могли мысленно концентрироваться на целых словах, представленных в виде азбуки Морзе, и аппарат фиксировал эти усилия. Тем не менее тогда ученые не понимали, из какой области мозга поступают эти сигналы и какие нейроны за них отвечают.
https://www.youtube.com/watch?v=nCGcY6sQjcM
Прорывным стал 1987 год, когда невролог Филипп Кеннеди внедрил простейший нейроинтерфейс в моторную зону мозга обезьяны. Сначала ученый записал, какие группы нейронов активируются при выполнении простейших действий, например когда животное берет в лапу еду. Потом Кеннеди запрограммировал механическую руку: при получении такого электрического сигнала она выполняла соответствующее действие. Наконец, мозг обезьяны был связан с механической рукой в реальном времени: довольно быстро обезьяна научилась координировать желание взять еду с движением механической руки, которая позволяла это сделать.
