НЕЙРОКОММУНИКАТОРЫ: прямая связь мозг-компьютер, возможности и перспективы

Начало: 14.10.2010 | Окончание: 20.11.2010


Каплан Александр Яковлевич


Александр Яковлевич Каплан - зав. лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова, доктор биологических наук, профессор, Лауреат Государственной премии правительства РФ.

Один из главных научных интересов Александра Каплана - это разработка технологии НЕЙРОКОММУНИКАТОРОВ, которая открывает перспективы прямой коммуникации на линии: мозг-компьютер.

Более 50 лет назад было открыто, что человек способен менять характеристики биотоков собственного мозга, т.е. электроэнцефалограммы (ЭЭГ). На этом явлении и основан принцип работы нейрокоммуникаторов. Произвольные изменения биотоков мозга можно использовать как бинарный код в прямой коммуникации между мозгом и исполнительными устройствами во внешней среде.

Такая технология называется технологией интерфейсов мозг-компьютер (ИМК) или по-английски - Brain-Computer Interface (BCI). Подобные технологии можно применять в медицине для инвалидов с тяжелыми расстройствами мышечной системы, а также для реабилитации последствий мозговых поражений. Можно сказать, что с появлением ИМК мысль может напрямую руководить курсором компьютера, управлять клавиатурой, моторчиками и приводами, двигать предметы на любом расстоянии, доступном радиосигналу от передатчика, соединенного с ИМК.

В настоящее время лаборатория А.Каплана уже известна своими новаторскими разработками в области ИМК, в частности, разработкой алгоритмов для неосознанного управления RGB-драйвером монитора, новыми алгоритмами надежной "мыслеуправляемой" буквопечати, первыми компьютерными играми на основе ИМК и др.

Подробнее с исследованиями, проводимыми под руководством Александра Каплана можно ознакомиться на сайте Группы изучения мозга человека http://brain.bio.msu.ru/bci_r.htm


Просмотров: 43225 | Комментариев: 14


Вопросы и ответы:


Вопрос:

Иван Пашук.
Работаю по проблематике внеземных цивилизаций. Имею публикации, выступления в СМИ и на конференциях. Мною набрано несколько случаев, когда в сознании обитателя Земли возникали сложные динамичные видеообразы, органично наслаивающиеся на то, что видит глаз в данный момент. Случай первый. Два человека одновременно наблюдают улыбающуюся голову без туловища на потолке. Случай второй. Из воды выскакивает щука и танцует на хвосте в метре от наблюдателя. Брызг и шума нет. Что Вы скажете по данному поводу? Если информация Вас заинтересовала, готов сотрудничать. Мои наблюдения показывают возможность "бесконтактного", "лучевого", "бесследного" влияния на мозг. Иван Пашук. Подполковник медицины.

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич
Мне трудно дать какие-либо комментарии вашим случаям. У меня нет дилеммы: "верю" я вам, или "не верю". Вопрос у меня совсем в другом: насколько документированы те или иные ваши "случаи". Дело в том, что вам, как работнику милиции, должно быть понятным, чего иной раз стоит "рассказ очевидца". Поэтому, без достаточной объективизации этого "рассказа" вряд ли стоит терять время на его обсуждение, и, тем более, не стоит на этой основе придумывать какие-то теории. Я не знаю, насколько документированы и ваши собственные наблюдения "бесконтактного, лучевого, бесследного влияния на мозг". Приведите здесь коротко ваше наблюдение, но так, чтобы гипотеза "бесконтактного" влияния на мозг имела преимущество по сравнению с возможными другими объяснениями того феномена, который вы наблюдали. Если удастся, конечно, продолжим обсуждение.




Вопрос:

Дмитрий
Александр Яковлевич, можете кратко рассказать, к чему пришли в ходе объективного изучения медитативных состояний у человека? Или рекомендовать Ваши работы на эту тему? Я читал книгу Йонге Мингьюр Ринпоче "Будда, мозг и нейрофизиология счастья" Полностью подтверждаю Ваши слова о том, что "буддистские монахи в своих представлениях о мозге стараются учитывать научные данные о строении и функциях мозга человека".

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич
Если кратко, то самое главное впечатление - это то, что ЭЭГ при медитации у людей, с детства занимающихся медитативной практикой, не сильно отличается от ЭЭГ обычного человека при релаксации, например, при аутотренинге. Доводилось регистрировать ЭЭГ у йогов прямо в ашраме в периоды очень глубоких медитативных состояний. В этих условиях появлялись некоторые особенности, заключающиеся в ритмическом чередовании залпов альфа и тета-активности. Однако, я не берусь трактовать эти результаты, так как мне не удалось провести настоящее научное исследование с необходимыми контролями, плацебо-пробами и т.д. По этой же причине, я не публиковал научные статьи на эту тему.



Вопрос:

Дмитрий Петров
Вопрос про червяка очень заинтересовал. Я слышал, что в случае с человеческим мозгом такое невозможно (т.к. в нашем мозге 100 млрд. нейронов), а в случае с червяком можно такую схему реализовать?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич
Подключиться можно, только что делать с потоками нервных импульсов по 7 тысячам аксонов, которые вы зарегистрируете? Никогда неизвестно, какой эффект вызовет тот или иной нервный импульс одного нейрона в другом нейроне. И в каком именно нейроне, и через какое время и т.д.

Представьте себе, что вы подключились к 7 тыс транзисторов процессора Intel Core 2 Duo. Что можно будет узнать о его работе, если всего там 291 миллион транзисторов! Нужна рабочая гипотеза, а уж куда и чем подключаться для проверки этой гипотезы - это второй вопрос.



Вопрос:

Алексей (ИМК в повседневной жизни)
Спасибо большое, что ответили. Стало до жути интересно! Уже хочу такое устройство.

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич
Потерпите год-два, и такие устройства появятся на полках компьютерных магазинов.



Вопрос:

Маша
Скажите пожалуйста, какой физический механизм ввода сигнала?Как контролируется сигнал?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич
Мне не совсем понятен ваш вопрос: куда и какой сигнал надо вводить? Какой сигнал контролировать? Если вы имеете ввиду ЭЭГ как сигнал, то он имеет электрическую природу и потому легко усиливается и преобразуется в двоичный код для последующего анализа в реальном времени.



Вопрос:

Ruslan
По всей видимости Вы знаете, что некто Sydney Brenner получил Нобелевскую премию за то, что сумел отсканировать целиком нервную систему червяка Caenorhabditis elegans. Оказалось, что в ней всего 320 нервных клеток и около 7000 связей между ними. Можно ли на сегодняшний день подключить проводки ко всем 7000 межклеточных соединений и построить график прохождения электрических сигналов по всем каналам в процессе "мыслительной деятельности" данного червяка? Вероятно, Вы знаете где и кто в нашей стране ведёт подобные исследования. Пожалуйста, поделитесь информацией.

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич
Думаю, что 7000 можно одолеть. Но уверен, что никто это не делает, так как содержание "мыслительной деятельности" таится не "график прохождения электрических сигналов по всем каналам", а, скорее, в сетевом взаимодействии нервных клеток, логику которых нельзя обнаружить таким механистическим путем. Что касается наличия в России исследователей простых нервных систем, то таковые имеются, например, в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (http://www.ihna.ru/)



Вопрос:

Виктор Осипов
И еще один вопрос - как Вы относитесь к проекту сотрудничества Далай-Ламы и западного научного мира в области изучения мозга? Я имею ввиду, например, исследования явления медитации с помощью опытных тибетских монахов и МРТ. Вам интересны эти исследования? Следите за их результатами? Что Вы и Ваши коллеги по науке думаете о них?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич
Мне интересны эти исследования и я слежу за достижениями в этой области. . Я и сам провел много времени в Индии для объективного изучения медитативных состояний у человека. Хочу здесь заметить, что буддистские монахи в своих представлениях о мозге стараются учитывать научные данные о строении и функциях мозга человека.



Вопрос:

Виктор Осипов
Здравствуйте, Александр Яковлевич, я был на дискуссии о мозге с Вашим участием в Политехническом музее. Там Вас спросили о гипотезе, что мозг - это голограмма, Вы ответили, что современная наука отвергает это гипотезу. Мне интересно, лично Вы, как учёный, интересуетесь различными (не только сугубо научными) гипотезами о головном мозге? Есть ли вероятность, что некоторые из "околорелигиозных" гипотез всё-таки будут подтверждены, или Вы полагаете, что ждать откровений можно исключительно от научных специалистов, которые занимаются этим вопросами? Иными словами, наличие околорелигиозных представлений об устройстве мозга может как-то помочь прогрессу в нейробиологии?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич
Сначала немного о терминологии: наука... религия. Наука - всего лишь одна из форм познания действительности, отличающаяся от других не менее статусных форм познания природы тем, что ее метод требует экспериментального подтверждения гипотез и воспроизводимости результатов экспериментов. Религия - не менее важная форма познания природы, но основанная не вере канонизированным церковью источникам, в которых изложены ответы на основные вопросы устройства мира, природы человека и его души или психики, а по сути дела даны тоже гипотезы, но без обсуждения и доказательств.

Мне одинаково импонируют обе формы познания, но мне интересно работать именно в науке, где особенно ценится искусство экспериментального доказательства гипотез. Поэтому я приветствую любой способ генерации гипотез, научный, религиозный, мистический и т.д., но не могу просто верить в гипотезу, я сразу ищу способ ее экспериментального доказательства или опровержения. Надо сказать, в частности, что именно на этом пути были созданы все окружающие нас приборы и устройства, от колеса, до процессора. Что толку от гипотезы, если ей "в пику", могут быть поставлены еще 10 гипотез, и все без доказательств? Что толку от "околорелигиозной" гипотезы о мистических функциях шишковидной железы, если тому нет никаких экспериментальных подтверждений? Хорошая гипотеза всегда выстраивается таким образом, что оставляет подходы к ее экспериментальной проверке.

Теперь о голографическом подходе к механизмам работы мозга. Карл Прибрам выдвинул эту гипотезу в 60-х годах, откликнувшись на только что полученные лазерные голограммы в технических системах, которые по распределенному характеру хранения информации и образов были похожи на системы хранения памяти в головном мозгу человека. Однако далее этого внешнего сходства дело не пошло: никто не обнаружил в мозгу монохроматического и когерентного излучения, опорных волновых источников и т.д. Нет и никакого теоретического приближения в этом отношении. Можно привести еще массу "несуразностей", которые допускает голографическая гипотеза мозга.

Чтобы не быть голословным, я предлагаю вам или другим коллегам привести примеры, как вы пишите - "околорелигиозных" гипотез". Я постараюсь прокомментировать каждую из них.



Вопрос:

Олег Измеров
В статье было сказано - "управлять клавиатурой". Означает ли это, что найдены способы распознавания знаков клавиатуры по энцефалограммам?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич


В основе "управления клавиатурой" посредством ЭЭГ положена технология так называемых позиционных интерфейсов, в которых пользователю предъявляется матрица, в ячейках которой распределен набор символов, например, букв алфавита. Процедура отгадывания нужного пользователю символа начинается с того, что каждый символ поочередно подсвечивается по несколько раз в случайном порядке. В ЭЭГ регистрируются реакции на подсвечивание каждой из ячеек. Известно, что зрительные реакции на нужный стимул отличаются от реакций на индифферентные стимулы. Поэтому далее просматриваются все реакции, и единственная, непохожая на другие - объявляется реакцией от подсветки загаданной испытуемым буквы. Точность отгадывания намерения испытуемого выбрать для печати очередную нужную букву в нашей технологии составляет в среднем 95%.



Вопрос:

Виктор Сергеевич
Интересная тема. Я смотрел ролик, где ведущий пытался силой мысли набрать слово, кажется, дело было в Вашей лаборатории, не простое это занятие. Для инвалидов - это очень здорово, они смогли бы писать, а обычным людям это технология может быть полезна? Насколько я понимаю, быстрее писать силой мыслью, чем с помощью клавиатуры, человек в том числе теоретически не способен.

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич


Да, "дело было" в нашей лаборатории. Практически и теоретически скорость "ручной" печати сильно отстает от полета мысли. Поэтому, зачастую, мысль "тускнеет" и комкается, пока она появится в буквах. В этом смысле стоит бороться за скорость "мыслепечати". На этом пути, однако, много трудностей. Пока никто в мире не добился скорости "мыслепечати" даже 20 букв в минуту,тогда как вручную можно печатать в 10 раз быстрее. Что же, было время, когда конные экипажи запросто обгоняли автомобиль...






array_merge(): Argument #1 must be of type array, null given

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie и рекомендательные технологии. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie и рекомендательных технологий на вашем устройстве. Подробнее