14:35

Мозг — это суперсовершенная материя. Её невозможно воспроизвести



Профессор А. Я. Каплан — крупнейший в России специалист в области интерфейсов «мозг—компьютер».

Узнав о краниопагах сёстрах Хоган и надеждах, которые, если верить публикациям, возлагает на исследование их уникальных сросшихся мозгов нейронаука, мы попросили прокомментировать эту ситуацию Александра Яковлевича Каплана, доктора биологических наук, профессора, заведующего лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

XX2 ВЕК. Александр Яковлевич, ну вот есть сиамские близнецы с раздельными основными структурами мозга, но сросшиеся на уровне таламуса. В публикациях эту уникальную структуру, соединяющую их, называют таламическим мостом. Будто бы благодаря ему одна из сестёр может чувствовать ногу другой, вторая руку первой и каждая из них может как-то определять, что видит другая. Когда одна ест кетчуп, вторая, которой эта приправа не нравится, кривится и что-то смахивает со своего языка. То есть, очевидно, что между их мозгами происходит активный обмен информацией. Может ли исследование данной ситуации помочь учёным выявить, понять, формализовать и как-то воспроизвести протокол, по которому происходит этот обмен? Продвинет ли это человечество в деле понимания работы мозга?

А. Каплан. Вот интересно: она морщится, но она осознаёт, что это у другой сестры на языке? Или думает, что у неё? То есть, она чувствует, но не осознаёт, или чувствует и осознаёт? Это важно понять… Конечно, как модель, если так можно говорить о людях которые попали в такую ситуацию, этот случай очень интересен в том смысле, что природа поставила эксперимент: кора головного мозга раздельна, но то, что подходит к коре, оно переплетено. Таламический мост… таламус — это такая структура в центре головного мозга, в которую сходится информация от всей сенсорики: зрительная чувствительность, тактильная чувствительность, звуковая, всё вместе сходится в таламус. В нормальном мозге всё это сходится в таламус, там специальные ядра, специальные места, куда приходит сомато-сенсорная чувствительность, т.е. от тела, зрительная, и вот дальше это уходит на кору. Таламус — это такая переключательная станция. С него всё уходит по своим отделам коры. Зрительная информация в зрительный отдел, слуховая — в слуховой, сомато-сенсорная информация в сомато-сенсорный отдел и так далее. И вот эта переключательная станция, оказывается, срослась. Если бы это было на уровне коры, там понятно, кора — это уже не просто переключение, это уже опознавание смысла информации, там уже рождаются мысли, операции с понятиями, а таламус — это только распределение потоков информации от органов чувств. И вот здесь у них таламический мост. То есть, получается, что поток информации от ноги одной из сросшихся сестёр переходит в мозг другой. И вот дальше — это уникально — как дальше кора будет понимать эту информацию? Получается, что в коре одного мозга скапливается информация о двух телах. И вот здесь экспериментально очень интересно, потому что можно просто ставить эксперименты: стимулировать одну область, другую, третью… И самое интересное — это трактовка коры. Пришёл какой-то импульс от левой ноги — значит, это своя левая нога? Или мозг начнёт разбираться и понимать, где своя нога, а где второго человека?

XX2 ВЕК. Они, кажется, разбираются…

А. К. Мозг учится. Тут мозгу довольно легко учиться: допустим, чувствуешь вроде бы ногу, а начинаешь пытаться шевелить — отклика нет. А от другой ноги, которая своя, отклик есть. Или иное какое-то отличие… В общем, мозг начинает их разбирать. И вот при одной коре, которая чувствует два тела, можно придумать разнообразные тесты, которые позволят разобраться, что осознаётся, а что просто чувствуется, как своё. Ну вот, например, если одна морщится от вкуса кетчупа, который попробовала другая девочка, то тут очень важный момент: она понимает, что это не своё ощущение вкуса, что это не у неё на языке, а у другого человека? Это, конечно, всё нужно делать. Как экспериментальная модель это явление очень интересное.

XX2 ВЕК. Но речь ведь не только о тактильной чувствительности. Они как-то обмениваются зрительными образами. Вроде бы одна может узнать, когда другой показывают игрушечную лошадку, или получить представление о происходящем в мультфильме, когда телевизор повёрнут так, что его видит только вторая.

А. К. Ну мы сейчас говорили о восходящем потоке информации. Но дело в том, что в организме образы, которые рождаются на уровне коры, они не остаются там, они становятся управляющими и должны влиять на нижележащие отделы. Получается так, что приходит информация, формируется образ, но он не просто так, для любопытства формируется, он становится управляющей субстанцией и должен влиять на различные структуры, например, управлять тем же самым восприятием. Например, если вам показывают портрет какого-то человека, но у вас уже заранее сформировался образ того, что этот человек бандит, то соответствующее будет и восприятие. Это как раз влияние образа с коры на процедуры восприятия в таламусе. И это как раз интересно, в таком сдвоенном организме кора одного мозга будет влиять только на собственный таламус или на второй таламус тоже? И может ли таким образ, сформировавшийся на одной коре, передаться через таламус на кору другой девочки? И если это происходит, значит, таламус участвует в передаче образов, и это совершенно новое слово в науке.

XX2 ВЕК. А возможно будет это каким-то образом расшифровать, формализовать и воспроизвести?

А. К. Тут ведь ещё важно: передаётся образ или передаётся сама мысль. Например, я задумал, что хочу взять стакан воды. Образа тут может и не быть, это задуманное действие. Может ли оно передаться?

XX2 ВЕК. Ну вот, допустим, у них передаются только образы. Возможно ли будет, наблюдая за тем, как происходит передача образов по их таламическому мосту, описать её, формализвать и научиться воспроизводить? Взять здорового человека и как-то научиться передавать ему через тот же таламус какие-то внешние образы?

А. К. Дело вот в чём: в обсуждаемом случае приёмником является совершенный, абсолютно специализированный для приёма таких сигналов аппарат — голова другого человека. А чем вы будете принимать эти образы через таламус? Каким-нибудь электронным приёмничком? А он не специализирован, не понимает эти ни коды, ни шифры. А голова другого человека понимает. Потому что это специализированный приёмник, созданный природой.

XX2 ВЕК. Может быть важно для передачи образов из мозга в мозг и понимания этих образов то, что это близнецы? Что это не просто две головы связаны, а две более или менее идентичных головы?

А. К. Вот это мне кажется несущественным. Мы ведь не знаем, идентичные это близнецы или нет. Потому то близнецы бывают одного генома, а бывают разных, будто это просто братья разных возрастов. Но в данном случае это и не важно, потому что схемотехника мозга, она порождается не геномом, а развитием мозга. Один человек получает одни впечатления, другой другие, и у них развивается разная схемотехника. Конечно, если они растут в одной и той же среде, получают одни и те же впечатления, то есть шанс, что у однояйцевых близнецов разовьётся более или менее одинаковая схемотехника мозга. Но это невозможно выдержать. Всегда близнецы, живущие в одной семье, вырастают совершенно разными людьми. Хотя физически они и похожи, ментально это могут быть совершенно разные дети.

XX2 ВЕК. И всё же: как Вы оцениваете перспективу описания, формализации и появления возможности передачи сигналов из мозга в мозг?

А. К. Ну, ничего не добавляет эта ситуация. И так известно, что идёт передача сигналов от таламуса к коре, от коры в таламус, всё это и в обычном человеке происходит. Но когда вы подключаете туда электроды, вы оказываетесь в ситуации, когда вы подключились к кабелю, по которому идёт сигнал непонятно чего. То ли это сейсмостанция передаёт свои сигналы, то ли это китайский язык, то ли это радиоактивность солнца создаёт какие-то помехи — ничего непонятно. Нужен какой-то ключ.

XX2 ВЕК. А на данной модели по активности мозга той из сестёр, что получает сигналы, нельзя каким-то образом вычислить этот ключ? Особенно если мы знаем, что в данный момент видит вторая?

А. К. В том-то всё и дело, что второй мозг — это такое специализированное устройство для приёма сигналов из таламуса. И пусть ему, наверное, тоже тяжело разбираться, что происходит в другом мозге, он всё равно изначально настроен на то, чтобы принимать такие сигналы. Он изначально знает нужные шифры и коды. Это два абонента, говорящие как бы на одном языке, но, допустим, на разных наречиях этого языка. В такой ситуации всё равно можно как-то сговориться. А если вы подключаетесь электродами, выводите этот поток сигналов к компьютеру, и что дальше? Как разбираться в этом сигнале?
Это проблема общая. Проблема чтения мыслей: возможно ли вообще расшифровать сигналы мозга, понять смысл того, что передаётся от одной нервной клетки к другой? Ну, идут какие-то импульсы, но что они значат? Мы не знаем.

XX2 ВЕК. Но раз каким-то образом передаётся информация внутри организма, значит, наверное, есть какой-то протокол этой передачи и его можно описать, хотя бы теоретически?

А. К. Верно, есть, информация передаётся, мы даже видим это. Вот есть две клетки, вы можете вставить электрод в одну клетку и в другую и увидеть, как нервные импульсы побежали от клетки к клетке. Но смысл этих импульсов проясняется только если вы знаете большую систему управления, в которой участвуют эти два нейрона. Мозг где-то внутри себя знает, что эти два нейрона задействованы в операции подстройки, допустим, левой пятки. Но мы-то этого не знаем. А мозг знает. Потому что у него есть вторая пара, подстраивающая правую пятку, ещё одна пара, реагирующая на то, что почесалось в носу. И мозг это всё знает, у него есть общая картина, где расписано, какой нейрон что делает. Но у нас-то нет этой картины. Мы очень приблизительно понимаем, что вот здесь у нас зрительные образы. Но в этой зрительной области миллиард нервных клеток. А миллиард клеток — это, представьте, сколько комбинаций пар. А ведь окончательные, низкоуровневые коды — это именно между клетками. А когда мы приставляем к голове электроды и снимаем электроэнцефалограмму — это суммарная активность сотен тысяч нервных клеток. И кривая, которую мы рисуем по результатам этой активности — это сумма электрической активности не менее чем полумиллиона нейронов. По ней мы можем определять только какие-то самые общие состояния: спит человек, не спит, потому что, когда он спит, тотально меняется активность всех клеток. Видны медленные волны — скорее всего человек спит, быстрые — не спит, альфа-волны — скорее всего не спит, но пребывает в состоянии релаксации. То есть, мы можем догадываться вот о таких генерализованных состояниях человека, но о чём конкретно он думает, что видит — об этом совершенно невозможно говорить. Шум пятисот тысяч нервных клеток, в каждой паре которых идёт свой разговор.

XX2 ВЕК. А мы хотя бы приближаемся к тому, чтобы всё это как-то расшифровать? Когда-то ведь и взлом десятисимвольного пароля казался непосильной задачей, а сейчас она решается на домашнем компьютере. Просто существенно увеличилась скорость перебора символов.

А. К. Вы знаете, ко мне однажды на каком-то совещании подошёл человек и говорит: «Я возглавляю сектор в отделе организации, которая занимается расшифровкой самых разнообразных, в том числе суперсложных кодов. Это наша задача, наша специализация. Что Вы вот мучаетесь, расшифровывая электрическую активность мозга? Давайте её нам — мы её быстро расшифруем». Но проблема в том, что там нет никакого кода. В электрической активности мозга, которую мы снимаем с поверхности черепа, нет никакого кода. Потому что это такой эпифеномен. Это просто шум, отголоски электрической жизни пятисот тысяч нервных клеток.

XX2 ВЕК. Может, просто пока не выявлены закономерности, но они есть?

А. К. Вдумайтесь: пятьсот тысяч нервных клеток. В каждой паре передаётся некая абсолютно точная информация. Но лишь какие-то отголоски, какие-то помехи, просто потому, что голова — это проводящая среда, попали от них от всех на кожу головы. Всё равно как если бы микрофон приставить к боковине процессорного модуля, тоже будет идти какой-то шум, мы его зафиксируем, но это же не информационный сигнал. Это смесь абы чего. Непонятно, в каких весовых соотношениях, сколько там вообще нейронов… Если бы у нас хотя бы было знание, что там четыреста восемьдесят пять тысяч двести тридцать четыре нейрона и что эти нейроны расположены на таких-то дистанциях от нашего электрода, тогда ещё кое-как что-то можно было бы говорить.

XX2 ВЕК. Но оборудование, которое может более или менее точно воспроизвести картинку повёрнутого к нему тыльной стороной монитора, существует. По каким-то там электростатическим потенциалам, по разнице температур, ещё по каким-то показателям…

А. К. Видеосигнал — это очень просто. Что значит — повёрнутый монитор? Видеосигнал идёт по кабелю с видеокарты. Это простейшая вещь для расшифровки. Нужны только датчики хорошие. Сигнал ведь суперпростой: распределение амплитуд свечения на ограниченном участке плоскости. Допустим, 1900 на 1200 точек. Вот то, что идёт по кабелю. Такой сигнал перехватить и разгадать никакой проблемы нет. Не говоря уже о том, что можно получить дополнительную информацию по отблеску окна, ещё как-то. Суперпростая задача. И очень мало точек. С мозгом — совершенно несопоставимая сложность. Во-первых, у нас в голове просто нет кабеля. Куда цепляться? Во-вторых, очень много клеток. Пусть, условно, сто миллиардов. И каждая нервная клетка имеет, примерно, десять тысяч контактов с другими. Количество комбинаций превышает число атомов во вселенной. Ну как подключиться ко всей этой махине? Хотя внутри себя мозг всё это понимает очень хорошо. Потому что это всё при нём выросло. Эти связи росли с детства, мозг держат эту схему, помнит каждый контакт: когда он установился, почему, для чего. Он знает: вот пара нервных клеток, по ним прошли тридцать четыре нервных импульса с такими-то промежутками. И вторая клетка в этой паре специально настроена на то, чтобы понимать, что это означает, куда это передать дальше; третья клетка настроена, чтобы понимать, что означают импульсы, полученные от этой второй клетки, и так далее. И вот этих вот связей — миллион миллиардов.

XX2 ВЕК. Энтузиасты из различных футурологических, трансгуманистических организаций постоянно стараются радовать нас оптимистичными прогнозами, а всякий раз, как беседуешь с учёными, которые всеми этими футуристичными темами занимаются, наталкиваешься на сплошной скепсис.

А. К. Здесь, знаете, очень простая вещь. Вы работаете на той грани, где нужно определиться: любое предсказание футуролога или учёного можно свести к утверждению, что да, сегодня это представляет сложность, но ведь когда-то и мобильный телефон представлялся фантастикой, а теперь он есть; значит, то, о чём мы говорим, будет в будущем. Но логика в этом рассуждении полностью нарушена. Если так считать, тогда всё, что только мы не сможем представить, возможно в будущем. Вопрос сразу снимается, если таким образом строить мысль. Всё возможно в будущем. Пусть не через пять лет, а через пятьдесят, но возможно. Но тогда незачем и спрашивать…
На самом деле, есть критерий. Пятьдесят лет назад мобильный телефон действительно был бы чудом. Но что-то противоречило его созданию? Нет. Попов и те, кто открыл возможность передачи информации с помощью электромагнитных генераторов и волн, уже фактически сделали возможным мобильный телефон. И так далее. Но возможен ли, например, вечный двигатель? Можно сказать, конечно, что учёные приближаются, что сейчас они считают, что невозможно, а потом станет возможно… Нет. Вечный двигатель невозможен. Почему? Потому что вот этот телефон, например, создан на основе физических законов. Действующие физические законы и то что мы знаем о мире, позволили создать этот телефон. Но эти все законы противоречат идее существования вечного двигателя.

XX2 ВЕК. Но разве они противоречат идее передачи зрительных образов из мозга в мозг?

А. К. К этому мы сейчас подойдём. Итак, они противоречат созданию вечного двигателя. Практически, либо мобильный телефон возможен, либо вечный двигатель. Но телефон у меня в руках. Лучше говорить так: есть ли сейчас какие-либо предпосылки, основания полагать, что когда-нибудь мы прочитаем мысли, разберёмся во всех этих нервных кодах, в передачах между этим гигантским количеством пар нервных клеток? Нет никаких оснований.

XX2 ВЕК. Нет?

А. К. Нет. Никаких. Вы представьте только, что к каждой нервной клетке мы подведём тончайший волосок-кабель, чтобы считывать информацию. И посчитайте вес этого кабеля. Хотя это будет очень-очень тонкий проводок, наноразмерный, всё равно — посчитайте вес. Может так получиться, что просто столько вещества нет на Земле. Сто миллиардов — это не шутки. Это только сто миллиардов нервных клеток. Миллион миллиардов контактов.
Ну даже хорошо, подвели. Вы теперь считываете каждую клетку этого мозга, вы не упустили ничего, вот вам код идёт от одной нервной клетки к другой, но как вы будете его расшифровывать? Код, идущий от одной клетки к другой? Где ключ? Где возможность его постижения? Ну хорошо, вы даже нашли этот код, хотя это, я считаю, невозможно. Но дело в том, что этот код — постоянно меняется. Не с целью сохранения какого-то секрета, а потому что меняется содержимое мозга, мозг постоянно учится. И то, что раньше имело один смысл, через минуту может иметь другой смысл. Я считал, что вот это холодное, а сейчас прикоснулся — оказывается, это горячее. Всё, там пересчитались все координаты всего этого модуля. Теперь это всё имеет другие признаки и другие значения.

XX2 ВЕК. То есть, это настолько динамическая система?

А. К. Ну конечно. Мозг — это суперсовершенная материя. Её невозможно воспроизвести. Просто невозможно, потому что количество комбинаций превышает все мыслимые пределы. Это нечеловеческая работа. Это работа нескольких миллиардов лет эволюции. Мы не можем даже сравнивать свои возможности с возможностями природы, которая формировала этот механизм на сотнях миллиардах миллиардов поколений различных организмов. Только одних людей уже умерло сто восемь миллиардов. Представляете, какой отбор шёл?

XX2 ВЕК. И запуск в каждую клетку мозга и даже всей нервной системы по нанороботу, например, нам не поможет?

А. К. Запустить в мозг сто миллиардов нанороботов? Ну нет, конечно. Это абсолютная ерунда.

Источник

См. по теме, лекция Александра Каплана: "Нейроинтерфейсы - на пути к протезированию функций мозга"

Просмотров: 546
Рейтинг: 5.0/1
Добавлено: 27.07.2014

Темы: искусственный мозг, А. Я. Каплан, таламический мост, наука, мозг это суперсовершенная материя, Нейроны, обработка информации мозгом, как работает мозг
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]