Новость о том, что российские власти готовы направить свыше 50 миллиардов на исследования развития технологий «мозг — компьютер», позволяющих вживлять в мозг человека микрокомпьютеры для прямой передачи информации с внешних устройств, озвученная во вторник «Коммерсантом», взорвала воображение масс. Казалось бы, вот оно — подтверждение коварных планов «чипировать» и подчинить волю населения рептилоидам!

Однако на деле все оказалось отнюдь не столь однозначно, как это представляется в воображении конспирологов. На самом деле планы по созданию нейроинтерфейсов (brain-computer interface, BCI), позволяющих управлять внешними устройствами — компьютером, экзоскелетом — напрямую с помощью электрических сигналов мозга, весьма далеки от классического «чипирования» в представлении большинства обывателей. Более того, сегодня они сталкиваются со множеством физиологических и технических проблем.

О том, что означает появление программы «Мозг, здоровье, интеллект, инновации на 2021—2029 годы», что может стать ее результатом и с какими проблемами столкнутся ученые, «Ридус» поговорил с людьми науки — сотрудником лаборатории Института проблем управления им. Трапезникова РАН кандидатом технических наук Данияром Вольфом и разработчиком нейрокомпьютерных интерфейсов, главным научным сотрудником ВШЭ, профессором Сколтеха нейрофизиологом Михаилом Лебедевым.

На что потратят 54 миллиарда?

Как говорится в публикации «Коммерсанта», авторы которой ознакомились с документом, средства будут направлены на наращивание научной базы и массовый выпуск передовых прототипов — «интерфейсов „человек — техника“ для управления сложными системами (самолеты, АЭС, автомобили) как непосредственно, так и удаленно, по принципу дистанционного присутствия, аватара».

Утверждается, что созданные в результате технологии и устройства позволят людям работать в недоступных местах — с высокой радиацией или в космосе.

Однако, по словам наших собеседников, прежде чем замахиваться на создание «аватара» или «Джонни-мнемоника», предстоит решить массу проблем.

Как пояснил «Ридусу» Данияр Вольф, когда мы говорим о «вживлении чипов», речь идет об инвазивных методах, связанных с физическим вмешательством в головной мозг.

Это то, чем сейчас занимается Маск: это иглы, которые проникают в ткани головного мозга. Для того чтобы собирать высокочастотные импульсы, генерируемые мозгом, нужно использовать инвазивные способы. Есть и неинвазивные — медицинские энцефалографы или неинвазивные способы, которые предусматривают вскрытие черепной коробки: устанавливается соответствующая матрица и выполняется картирование мозга. Такие работы сейчас ведутся в Институте мозга. Но они применяют эту технику сугубо в медицинских целях. Например, чтобы выявить, какие участки мозга (например, поврежденные опухолью. — Прим. «Ридуса») можно удалить без ущерба здоровью, — пояснил ученый.

По словам господина Лебедева, в опубликованных сведениях о программе делается упор на инвазивные методы, при том что неинвазивные имеют целый ряд преимуществ. При их использовании нет нужды вторгаться в мозг, но обратная сторона — качество сигнала хуже.

Чтобы получить качество сигнала, нужно вставлять в мозг электроды, тогда можно задействовать много нейронов одновременно. Я в своих экспериментах записывал одновременно до тысячи нейронов. Это хороший сигнал, и он может использоваться для управления искусственной рукой или экзоскелетом. Инвазивные интерфейсы очень нужны, и есть много людей с повреждениями спинного мозга, нуждающихся в них по медицинским показаниям, — пояснил профессор Сколтеха.

Он отметил, что заявленные планы программы звучат очень амбициозно, но имеется масса проблем, например с той же биосовместимостью электродов.

Я работал на обезьянах десятки лет, и у нас бывали и удачи, и неудачи. Одна из обезьян прожила восемь лет с мозговым имплантатом, и качество было вполне приемлемым. В принципе, это не фатальная проблема, но пока это неизведанная тропа, и нужно работать над биосовместимостью, использовать другие варианты, когда электроды не проникают, а накладываются на поверхность мозга.

Заноза в мозгу

Иглы, предназначенные для считывания высокочастотных импульсов, нужны для того, чтобы выйти за высокие частоты. Частоты, которые снимаются энцефалографом, — 60—80 герц. Высокочастотные — за 100 Герц — импульсы можно снять только с помощью проникновения в головной мозг.

И вот здесь начинаются проблемы. Первая и серьезная — это совместимость материала, из которого изготовлены электроды, с тканью мозга. История Джонни-мнемоника, носящего годами имплантат в мозгу, пока возможна только в кино.

Игла — это инородное тело. Насколько мне известно, пока нет материала для иглы, который позволил бы избежать ее отторжения организмом. Происходит либо отторжение, либо организм пытается изолировать ее подобно занозе — происходит инкапсуляция. Имплантат «оборачивается» соединительной тканью, может появиться жидкость. Вокруг иглы образуется «кокон», и она перестает быть контактирующим элементом. Этот процесс начинается примерно недели через две, — пояснил господин Вольф.

Как отметил господин Лебедев, сейчас Маску мешает вырваться вперед проблема биосовместимости. И тут российская наука, которая сегодня отстает, может продвинуться вперед, используя, например, наночастицы.

Возможно, что интерфейс будущего будет основан не на электродах и иголочках, а на наночастицах, которые находятся в мозге, биосовместимы, записывают активности и коммуницируют с внешними устройствами.

Не каждого возьмут в «нейропилоты»

Если вы посмотрите, как снимается энцефалограмма, то увидите, что на пациента надевается шапочка. На ней минимум 16 электродов в разных областях. Мы можем снимать депрессии ритмов мозга и преобразовывать в управляющие сигналы — включить чайник, переключать каналы, управлять креслом-каталкой. На сегодня чисто инженерно и научно это решаемо, — утверждает Данияр Вольф.

Но, по его словам, сначала нужно решить вопрос с уровнем инвазивности. Это существенный вопрос. Без проникновения, «шапочкой» можно снять депрессии ритмов головного мозга, включая мю-ритм, и, например, управлять креслом-каталкой.

Что дальше? Как поясняет ученый, если удастся получить иглу, которая не ведет себя как заноза, можно будет в течение долгого времени снимать высокочастотные ритмы. Но ему неизвестно, чтобы у нас проводились исследования с высокочастотными ритмами, какие сейчас проводят у Маска.

Может быть, есть какие-то секретные исследования, но мне неизвестно, чтобы исследования с такой глубиной инвазивности, с проникновением в ткани головного мозга, велись в России.

Второй вариант интерфейса, по словам Вольфа, — визуально вызванные потенциалы, когда стимулируют определенной частоты сетчатку глаза и сзади вырабатывается сигнал той же частоты. У каждого человека он разный. Это также позволяет управлять внешними устройствами.

Но здесь вопрос, что мы подразумеваем под такими устройствами. Если это экзоскелет, то да — корейцы уже лет десять работают над экзоскелетами, которые управляются вызванными потенциалами. Сетчатку раздражают внешними световыми раздражителями или демонстрацией различных цветных фигур.

Еще одна проблема кроется в том, что далеко не каждый человек годится для того, чтобы стать носителем чипа.

Не каждому человеку дано управлять устройствами с помощью мысли, депрессий ритмов мозга. 50 на 50, и многое зависит от состояния человека. Далеко не каждый способен контролировать свои альфа- и бета-ритмы. Да, этому можно научиться, но не каждый способен. Такие интерфейсы — это операторозависимая вещь, — пояснил исследователь.

Как отметил Данияр Вольф, у него много вопросов к тому, о чем говорится в публикации «Коммерсанта».

Помимо проблем инвазивности, на сегодня снимать информацию — это получать немного данных. Найдут каких-то операторов, подходящих на роль нейропилотов и способных в определенных пределах частот вырабатывать управляющие сигналы, но вопрос в другом — в обратном эффекте. Например, я воздействую на ваш мозг, чтобы получить зрительный эффект. Причем не какой-то случайный, а именно тот, который хочу задать. Чтобы вы видели окна Windows или текст. Второй вариант: вы текст можете генерировать, подумав о букве или слове, передавая его. Достичь его можно только на высокочастотном уровне. Насколько на сегодня это правдоподобно? Я предполагаю, что пока это только теоретическая вещь.

Еще одна проблема, по словам нашего собеседника, — это получение не прямой, а обратной информации.

Вы прислонили к мозгу матрицу и показываете человеку кролика, и его мозг реагирует определенным паттерном. Вы сняли первичную информацию, а обратно как? Как воздействовать на мозг, чтобы человек увидел кролика? Ведутся ли такие исследования, я не знаю. Хорошо, кролика увидели. А можно ли потрогать? Можно ли вызвать у человека тактильные ощущения? Мы говорим о дополненной реальности, настоящей, а не той, что в очках. Настоящая дополненная реальность — это когда вы видите образ и можете, «прикоснувшись», получить тактильные ощущения. Теоретически это возможно, а практически — никто не знает как.

У России есть наработки и шансы

Как отметили оба собеседника, у российской науки есть и хорошие заделы, и некоторое отставание от западных коллег. Достаточно упомянуть, что уже с 2005 года в России проблемами создания нейроинтерфейсов, которые позволят дистанционно управлять внешними устройствами, занимается ученый из Воронежского госуниверситета, ведущий научный сотрудник ИПУ РАН доктор технических наук Ярослав Туровский.

Если говорить о неинвазивных интерфейсах, то тут у российской науки нет отставания, уверены наши собеседники. Базовые технологии доступны, и проблемы тут в алгоритмах. И Россия в этой области не отстает. По словам Лебедева, сейчас в России ведутся работы по нескольким направлениям: в ВШЭ исследуют минимально инвазивные имплантации пациентам, больным эпилепсией, ведется работа над обонятельным проектом — разработкой интерфейса, который работает в обонятельной системе.

Человек сможет воспринимать запахи, и это будет декодироваться, и наоборот — генерировать их мыслью. Это имеет большое значение в реабилитации больных после коронавируса, — пояснил ученый.

«Если не вкладывать в эту область средства, то это будет развиваться за рубежом, где деньги в это вкладываются, где видят в том числе и рыночные перспективы подобных исследований. Я не думаю, что деньги, которые выделены на эту программу, будут выброшены в трубу. Они пойдут на развитие исследований, и это будет хорошо для России. Нужно развиваться по передовым научным направлениям», — уверен господин Лебедев.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.