Возможно ли играть в шахматы, не притрагиваясь к фигурам, и управлять машиной, не прикасаясь к рулю? Человек надевает специальную шапку с электродами, сосредотачивается, усиленно думает о чем-то — и происходит маленькое чудо: сам собой включается телевизор, буквы складываются на экране в слова, пазлы собираются в картинку или, например, игрушечная машинка едет в нужном направлении. «Моя Планета» решила выяснить, как управлять предметами силой мысли и для чего это нужно?
Отвечает Александр Яковлевич Каплан — профессор, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова:
«Нервные клетки общаются между собой электрическими импульсами, эти отголоски электрической жизни мозга мы можем поймать и зарегистрировать на поверхности головы. Это классический метод ЭЭГ (электроэнцефалограммы), который применяется в поликлиниках. Но мы решили попробовать его использовать в качестве команд для внешних исполнительных устройств. Например, с помощью этих сигналов включить телевизор, выключить стиральную машину, запустить какой-то агрегат… Нужно только расшифровать в ЭЭГ признаки появления намерения человека — например, сжать правую руку или напечатать букву "А". Если знать эти коды, то тогда уже дело техники подключить к этим кодам исполнительные механизмы: манипулятор, буквопечатающее устройство, протез и т. д.
Как это выглядит? На голову испытуемого надевается шапочка с заранее встроенными в нее контактами-электродами. Эти контакты смазываются электролитным гелем для лучшего прилегания к коже головы. Чем больше электродов, тем больше информации можно снять. Можно и 128 электродов подключить, но для практичности нужно использовать их как можно меньше. Ученые даже устроили соревнование: как можно меньшим числом электродов добиться надежной расшифровки намерений человека. У нас одна из лучших систем: всего шесть электродов.
Электроды улавливают биотоки мозга амплитудой всего в несколько мкВ, то есть в миллион раз меньше, чем дает пальчиковая батарейка. Поэтому электроды соединяются с устройством, которое усиливает эти микросигналы, превращает их в ряды цифр для последующей обработки на компьютере. В наиболее продвинутой нашей системе передача сигналов происходит беспроводным путем с использованием даже обычных смартфонов.
Конечно, здоровому человеку незачем включать телевизор биотоками мозга — или, фактически, силой мысли. Он это запросто делает одним пальцем. Но в моей лаборатории эти технологии разрабатываются для помощи сотням тысяч пациентов после инсульта, которые зачастую не могут не только двигаться, но и говорить.
Другим нашим медицинским проектом является нейротренажер. Представим, что у пациента после инсульта не работает кисть. В первые месяцы после инсульта ему нужны целенаправленные тренировки, когда его намерение сжать кисть должно сопровождаться хоть минимальными движениями пальцев. Мы подставляем к пальцам механическую конструкцию, которая пассивно сгибает пальцы в ответ на сигналы, регистрируемые непосредственно от мозга. Теперь мозг уже не бросит тренировки, так как каждое его усилие к активации кисти сопровождается реальным действием. Появляется шанс, что по мере тренировок постепенно наладится активация самих мышц и экзоскелетную конструкцию можно будет отбросить, как костыли.
Практически уже завершен проект нейрокоммуникатора: вы можете сесть за компьютер и, не прикасаясь к клавиатуре, набрать текст силой мысли. Это не телепатия, здесь работают все те же электрические сигналы головного мозга. Человек фокусирует свое внимание на подсветках букв, заданных полным алфавитом на экране монитора. Печатать силой мысли не так быстро, как набирать текст пальцами, но эта технология чрезвычайно важна для постинсультных пациентов, которые, находясь в полном сознании, иной раз многие годы не могли выразить свои желания. Сейчас мы обучаем этой технологии пациентов на базе поликлиники и еще одного центра. Министерство здравоохранения поддерживает эти наши работы как в организационном, так и в финансовом плане. Мы надеемся, что это пригодится многим пациентам как в больницах, так и на дому.
В быт здорового человека ИМК тоже придет. Мы живем в двумерном манипуляторном мире, все вокруг сделано под две руки. Но нам совсем не помешает третья и четвертая. Например, мы оживили манипулятор. Он может играть в шахматы, я могу ему скомандовать в уме: «Е2 — е4», и он переставит фигуру. Или я подумаю: «Вперед. Ниже. Хватай!» — он выполнит. Эту же технологию можно применять под конкретные действия. Например: зазвонил телефон, возникла мысль — «телефон», и манипулятор сразу подставляет мне под ухо трубку, я пишу, говорю, а когда разговор закончен, он уносит телефон. Или появится тележечка, которая будет хозяйничать у меня на столе: что-то подавать, что-то относить, что-то пододвигать. Это будет. И мы привыкнем к этой третьей-четвертой руке.
Проблема в том, что психические образы очень плохо отражаются в электрической активности мозга. И нужно применить всю смекалку, всю силу алгоритмики для их расшифровки. Оказалось, например, что образ «мандарин» и «апельсин» ну никак невозможно различить в ЭЭГ. Когда человек представляет себе мандарин, апельсин, яблоко или арбуз — отклики в ЭЭГ получаются одинаковыми. Но ученые нашли, что телесные образы можно распознать. Например, если думать: «Я сжимаю правую руку» или «Я сжимаю левую руку» — отголоски этих образов можно зафиксировать в ЭЭГ. И тогда можно воспользоваться шифром: например, если я сжимаю правую руку — это будет сигнал для включения телевизора. А левая рука, например, — выключение стиральной машины.
Сейчас мы создаем потребительские варианты наших технологий: делаем устройство без проводов с компактным усилителем, присоединяемым на липучке к бандане вокруг головы с встроенными в нее электродами».
