Мозг человека и даже животного пока работает лучше любого современного компьютера: как минимум, действует быстрее и генерирует больше идей. Учёные пытаются воссоздать мозг в кремнии, но пока получается слабо.
Исследователи из США и Бразилии пошли другим путём. Они создали мозг (или мозговую сеть, в английском варианте Brainet), соединив мозги нескольких животных. Получилась своего рода локальная сеть из главных мыслительных органов.
В первой работе учёные изучали мозги двух или (в другом эксперименте) трёх макак-резусов. Одна обезьяна решала, как двигать рукой отображаемого на дисплее аватара в одной плоскости, вторая — в другой (к примеру, первая определяла движения в плоскости координат X-Y, а вторая — в плоскости Y-Z). Соединив приходящие сигналы, учёные заставили руку двигаться, что называется, в 3D. Таким образом, было выполнено простое задание, потребовавшее, впрочем, совсем непростой подготовки со стороны учёных.
Сначала исследователи внедрили в мозг макак-резусов электроды, которые считывали активность нескольких сот нейронов. Затем они подключили мозг обезьян к компьютерам с дисплеем, на котором изображалась виртуальная рука макаки.
Обезьяны, находящиеся в разных комнатах, должны были научиться управлять этой рукой силой мысли, чтобы она двигалась точно к цели. Когда несуществующая конечность попадала в цель, обезьяны получали вознаграждение в виде сладкого сока. Макаки-резусы не в состоянии были сделать это сразу (даже человек, понимающий суть своих действий, учится медленно), а приматы и вовсе получали лакомство, действуя поначалу методом проб и ошибок.
Мозги обезьян не были соединены между собой, но учёные заметили, что обезьяны постепенно подстроились друг под друга для выполнения задачи и стали действовать схожим образом, активность их мозгов стала похожей.
Во второй работе исследователи объединили мозги четырёх взрослых крыс между собой, чтобы провести сообща необходимые "вычисления".
Соматосенсорная кора мозгов трёх или (в другом эксперименте) четырёх грызунов была соединена микропроводками. В результате одна крыса могла чувствовать то же, что чувствовала и другая (например, принимала тактильную информацию, ощущала изменение давления или повышение температуры окружающего другое существо воздуха).
Учёные проверили, как мозг одного животного запоминает и вспоминает сенсорную информацию, полученную другим мозгом. Кроме того, объединённый мозг животных заставили предугадывать вероятность начала дождя (по получаемым отдельно каждой особью данным о температуре и давлении).
Эксперимент показал, что все вместе животные подчас принимали более правильное решение, нежели по отдельности. То есть созданный таким образом "органический компьютер" выполнял поставленные задачи не хуже, а иногда даже лучше отдельных составляющих (отдельных грызунов).
Руководил обоими исследованиями нейробиолог Мигель Николесис (Miguel Nicholesis) из Университета Дюка, который пообещал, что парализованный человек сможет открыть Чемпионат мира по футболу в Бразилии в 2014 году, ударив по мячу с помощью экзоскелета, управляемого силой мысли. Ожидания были высокими, и в результате поклонники технологий были разочарованы, но сейчас не об этом.
Николесис и его команда также ранее показали миру, что крысам можно подарить "шестое чувство" и заставить слепых грызунов видеть магнитное поле. Исследователи под руководством профессора из Университета Дюка также научили обезьяну управлять сразу двумя виртуальными конечностями, а затем ещё один примат научился управлять конечностями спящего товарища. Кроме того, они соединили мозги двух крыс, находящихся на разных континентах.
С 1999 года учёные проводят свои исследования по созданию интерфейса мозг-компьютер, но только сейчас они смогли создать интерфейс мозг-мозг и объединить мозги сразу нескольких животных в единый вычислительный аппарат.
Возникает вопрос: зачем учёные прибегли к таким ухищрениям? Ведь множество компьютерных моделей сегодня прогнозируют погоду получше, чем четыре связанные проводами крысы.
"Никто, конечно, не будет проводить поиск по интернету при помощи "органического компьютера", — объясняет Николесис. Но такого рода исследования нужны людям для восстановления после травм.
Сегодня человек вновь учиться ходить после инсульта или инфаркта, автомобильной аварии или спортивной травмы. Процесс этот мучительный, сложный и длительный.
Бразильский исследователь надеется, что однажды ему и его команде удастся выяснить, может ли мозг здорового человека быстро передать свои моторные навыки (то есть способность к передвижению) мозгу пациента, получившего ту или иную травму и пережившего повреждение нервной ткани. Причём проводить такого рода испытания планируется не с помощью имплантируемых в мозг электродов, а при помощи не инвазивных технологий.
"Эти работы открывают новые возможности, о которых люди мечтали, но которые не могли получить, — говорит Андреа Стокко (Andrea Stocco) из Университета Вашингтона, — Я представляю себе, как в будущем хирурги совместно проводят операции, математики бьются над решением какой-либо задачи, а художники создают новое произведение искусства".
Стокко вспоминает о телепатии и отмечает, что до чтения чужих мыслей учёным, конечно, ещё далеко. Команда Николесиса следила за активностью в общей сложности 3000 нейронов, в человеческом мозге их порядка 100 миллиардов. Другими словами, чтобы создать по-настоящему производительные сети из мозгов живых существ, необходимо улучшить технологии считывания и записи сигналов с большего количества нейронов.
Обе статьи, посвящённые данным исследованиям, опубликованы в открытом доступе в журнале Scientific Reports.
