Расшифровка деятельности мозга
Современным исследователям под силу «считывать» деятельность мозга, а ее расшифровкой — предсказывать осознанный опыт и умственные состояния человека. Так они формируют картину того, как мозг обрабатывает информацию, что необходимо для создании приборов, облегчающих жизнь парализованным людям, однако на этом пути есть этические ограничения, касающиеся ментального личного пространства.
За последние 15 лет нейробиологические методы типа фМРТ развились до того, что позволяют предсказывать определенные умственные состояния — например, распознавать, что человек видит или слышит, исходя из активности его мозга. Совершенствуясь день ото дня, такие методы помогают исследователям лучше понять, как мозг обрабатывает различную информацию, и рано или поздно они позволят разработать интерфейсы «мозг-компьютер», которые вернут парализованным пациентам способность двигаться и разговаривать. В принципе, такие программы откроют дорогу к расшифровке мыслей человека, однако тут же возникнет вопрос о вмешательстве в личное пространство ума.
Взгляд в глаза ума
Первые работы 1990-х годов показали, что по активности мозга можно судить о том, на объект какой категории смотрит испытуемый. Это открытие сделали на основании свежего тогда знания, полученного методом фМРТ: мозг содержит отдельные специализированные участки, особо откликающиеся на те или иные разновидности зрительных раздражителей. Веретенообразная область распознавания лиц, к примеру, сильно реагирует на лица, но слабо — на другие предметы типа зданий или животных, тогда как парагиппокампальная область в основном мощно отзывается на образы с домами или пейзажами. Располагая информацией об уровнях активности этих участков, исследователи могут с большой точностью сказать в любой момент, на какой из этих двух типов раздражителей человек смотрит. А поскольку веретенообразная и парагиппокампальная области расположены в мозге в нескольких сантиметрах друг от друга, фМРТ достоверно показывает, какая из них активнее, когда испытуемые разглядывают картинки, и эту информацию можно также использовать для точного распознания, на какую категорию предметов человек смотрит.
Кино в уме
Примерно пять лет назад японские исследователи добились значительных успехов в расшифровке работы мозга. Они показывали испытуемым последовательности изображений, и при помощи фМРТ фиксировали активность первичной зрительной коры. До них расшифровка зрительных переживаний сводилась к повторному просмотру изображений, т. е. испытуемым показывали определенный набор картинок, регистрировали активность зрительной коры, после чего показывали те же картинки по второму разу и далее предсказывали, на какую картинку смотрит испытуемый, исходя из уже имеющихся данных активности мозга. Японцы же регистрировали деятельность зрительной коры в ответ на один набор изображений, а потом показывали участникам эксперимента совершенно другие картинки. Затем, расшифровав данные активности мозга, «реконструировали» изображения, на которые смотрели испытуемые.
«Мы открываем окно в кино наших умов» Джек Гэллэнт, американский нейробиолог (2011)
Несколько лет спустя калифорнийские ученые сделали еще один шаг вперед. Они исследовали активность мозга участников эксперимента при просмотре последовательности видеороликов с «Ю-Тьюб» и сосредоточились не только на первичной зрительной коре, но и на вторичной и третичной. Затем они вновь подвергли участников фМРТ, показав им совершенно другую видеоподборку, расшифровали активность зрительной коры и реконструировали, что именно смотрели участники. Реконструированные движущиеся изображения получились в низком разрешении и скверного качества, однако легко опознавались.
Прислушаемся
В основном эти работы сосредоточены на зрительном восприятии, но исследователи добились кое-каких результатов и в расшифровке активности, связанной с пониманием и производством речи. Наиболее глубокие исследования в этой сфере выполнены погружением электродов в мозг пациентов-эпилептиков перед предстоящей операцией.
В начале 2012 года ученые из Калифорнии применили эту методику для расшифровки мозговой деятельности, обусловленной обработкой услышанных слов. Они дали 15 пациентам прослушать заранее записанные слова, а сами регистрировали активность в верхней височной извилине, задействованной в промежуточных стадиях обработки устной речи. После чего применили расчетную модель и извлекли из профиля активности мозга ключевые особенности произнесенных устно слов, в частности временные промежутки и вариации громкости между слогами. Затем они «перевели» эту информацию обратно в звуки и получили грубое эхо слов, которые пациенты услышали изначально.
Через несколько месяцев другая исследовательская группа в Калифорнии, применив ту же методику, зафиксировала и расшифровала активность, связанную с артикуляцией гласных, в отдельных клетках и общностях нейронов лобной и височной долей. Способность расшифровывать эту активность не только помогает исследователям понимать, как мозг производит речь, но и полезна для развития нейрокомпьютерных интерфейсов (НКИ), облегчающих общение парализованным людям.
Страхи будущего
Сканирование мозга применимо к расшифровке многих других умственных состояний. Например, исследователи с его помощью смогли различить настоящие и ложные воспоминания, а также предсказать, какое из двух действий человек предпримет еще до того, как он начал что-либо делать. В будущем с их помощью в принципе можно обнаруживать щекотливую личную информацию — черты личности, потребительские привычки, вероятность грядущих неврологических расстройств или наркотической зависимости.
Кто должен — или может — иметь доступ к такой информации? А если когда-нибудь людей насильно заставят проходить сканирование мозга для выяснения такого рода личной информации? Таковы основные нравственные вопросы, которые необходимо осмыслить и сопоставить с потенциальной пользой этих методов.
Зондируем почву
В конце 1950-х Дэйвид Хьюбел и Торстен Визель произвели серию экспериментов, в которых проявились свойства нейронов первичной зрительной коры. Ученые ввели электроды в зрительную кору коту и смогли зарегистрировать отклики отдельных нейронов на образы, спроецированные на экран. Оказалось, что есть группы клеток, очень точно настроенных на линии под специфическими углами, а есть и настроенные на линии, расположенные под специфическими углами и одновременно движущиеся в определенном направлении. Также выяснилось, что клетки, настроенные на линии в одной и той же ориентации, образуют вертикальные колонки и что колонки эти организованы систематизированно и упорядоченно: клетки в каждой следующей колонке вдоль поверхности мозга настроены на все больший угол наклона. Исследователи теперь способны расшифровать активность этих клеток и реконструировать неподвижные и движущиеся образы, наблюдаемые человеком.
