В некотором смысле методика функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ) является примером попытки ученых воплотить эту идею в жизнь. Изначально ФМРТ позволяла анализировать только то, какие области мозга проявляли значительную активность во время выполнения определенной задачи (например, изображения лиц людей или геометрических фигур). По мере развития инструментов анализа ученые получили возможность оценивать паттерны активности по всему мозгу, а не только в отдельных его областях. Так, было установлено, что определенный стимул, такой как изображение человеческого лица, запускает конкретный паттерн активности во всем мозге, а не в одной его части. К примеру, веретенообразная извилина – область мозга, расположенная в височной доле, – отвечает за распознавание лиц (в то же время лицо любимого родственника с огромной долей вероятности пробуждает активность в областях, связанных с чувством привязанности и памяти, если в прошлом люди имели совместно пережитый опыт).
В опубликованном в 2014 году новаторском исследовании, проводимом под руководством нейробиолога Марвина Чуна из Йельского университета, ученые записывали мозговые реакции участников эксперимента, пока те рассматривали изображения разных лиц. При последующей разработке компьютеризированных алгоритмов различные паттерны активности мозга были связаны с общими и индивидуальными характеристиками лиц. Вслед за этим участникам были показаны новые изображения с совершенно незнакомыми лицами. Результаты показали, что программа была способна декодировать активность мозга, вызванную новыми изображениями, и, отталкиваясь от уже изученных паттернов, смогла с большой точностью воссоздать общие черты лиц, которые видели люди. Вероятно, в будущем можно будет применять данную методику для восстановления портретов людей, которых мы никогда не видели в жизни, но о которых мечтали или представляли в нашем воображении.
Именно анализируя эти модели активности, нейробиологи сделали существенный шаг вперед в своих гипотезах о том, что человек думает, видит, визуализирует или слышит. При помощи программы, называемой «классификатором», компьютер получил возможность не только обрабатывать считываемую информацию, но и связывать паттерны активности мозга с различными стимулами. Как только программа собрала достаточное количество информации, чтобы научиться различать эти шаблоны между собой, она смогла определить, кто что думает и видит.
Со своей стороны, в рамках эксперимента, проведенного в 2008 году, команде исследователя Джека Галанта удалось построить модель активации областей мозга, отвечающих за визуальное восприятие. Участникам эксперимента была представлена подборка из 120 изображений, сменяющих друг друга внутри компьютерного томографа. Анализируя паттерны активности мозга, модель смогла определить, какое изображение видел тот или иной участник эксперимента в определенный момент времени, с точностью до 92 процентов. При увеличении количества просматриваемых участниками эксперимента изображений точность работы модели на удивление оставалась крайне высокой. В эксперименте, проводимом в 2011 году, эта же команда ученых расширила область исследования, добавив к ней динамические изображения в виде сцен из фильмов. Сначала участникам исследования была показана серия видео, чтобы компьютер смог считать шаблоны мозговой деятельности, которые активизировались при просмотре того или иного фрагмента. Затем компьютер оценивал мозговую активность участников эксперимента при просмотре ими нового ряда видеороликов, взятых уже из других фильмов. После этого ученым оставалось лишь наблюдать за тем, сможет ли компьютерная программа, изучившая мозговые паттерны, возникшие при просмотре первой подборки фрагментов, наиболее точно сопоставить их со стимулами, которые возникали при просмотре второй видеогалереи. Сходство между изображениями, которые компьютер выбирал для сравнения старых фильмов с новыми, было очень высоко. Следует особо подчеркнуть, что в этих типах экспериментов компьютер смог восстановить изображения, просматриваемые человеком, отталкиваясь лишь от паттернов активности головного мозга.
Детектор лжи – еще одна из любимых тем научной фантастики. Наука также хотела не оставаться в стороне и решить проблему лжи при помощи исследований. Существует целый ряд статей, в которых авторы пытаются использовать нейровизуализацию для расшифровки ее мозговых коррелятов. Но поскольку все проведенные исследования сводились к сравнению групп испытуемых, они не помогли решить целый ряд проблем, которые возникают, когда дело доходит до уровня отдельно взятого человека. Результаты подобных исследований могут показаться многообещающими, однако стоит отметить, что на практике они столкнулись с серьезными методологическими трудностями и, по сути, никогда не выходили за рамки исследовательских лабораторий. Последнее лишает нас возможности узнать, что может произойти в реальных условиях с людьми, которые не добровольно участвуют в исследовании или эксперименте, а по-настоящему пытаются скрыть правду.
Аналогичные исследования были также проведены и в других областях, таких как изучение слуховых стимулов. В 2014 году с использованием внутричерепной электроэнцефалограммы был проведен эксперимент по измерению активности головного мозга людей, читавших вслух и читавших про себя. На основе данных, получаемых при чтении вслух, была создана модель, которая по данным о мозговой активности должна была восстановить речь человека, читавшего про себя. Однако результаты эксперимента оказались довольно скромными. Помимо этого исследования, можно также отметить эксперимент 2012 года, в ходе которого ученым удалось восстановить физические характеристики речи (спектрограмма).
Хотя подобные примеры демонстрируют огромный потенциал методов нейровизуализации, важно помнить об огромных ограничениях и проблемах, сопряженных с разработкой технологий, способных читать мысли. Адина Роскис, президент Программы когнитивных наук Дартмутского университета, утверждает, что очень важно смотреть на это как на своего рода спектр, двумя крайностями которого является возможность читать мозг и читать сознание человека. В настоящее время мы находимся намного ближе к первому, чем ко второму. Поскольку методы картирования мозга позволяют нам делать детальные выводы о его ментальном содержании, мы только начинаем делать шаги в сторону технологий, способных на это. Создание практически бесконечных словарей, в которых определенные паттерны активности сопоставлялись бы с конкретными значениями, не является правильным решением или целью, к которой следует стремиться. На сегодняшний день чтение мыслей по-прежнему остается прерогативой вымышленных персонажей, таких как граф Дракула. И лучший способ узнать, о чем думает человек, – это, как советует в названии к одному из своих фильмов знаменитый испанский режиссер Педро Альмодовара, поговорить с ним.
Телевизор – это то, чего мы действительно ждали всю нашу жизнь. Поход в кино требовал определенной степени усилий. Кто-то должен был остаться с детьми. Нужно было вытащить машину из гаража, что уже было непросто. А потом подъехать к кинотеатру, да еще припарковаться. Иногда приходилось идти пешком половину квартала. А потом люди с большими головами усаживались один перед другим, и обстановка становилась нервозной… Радио было намного лучше, но вот смотреть было не на что. Приходилось блуждать взглядом по комнате и думать о каких-то других вещах, о которых думать не хотелось. Надо было подключать хоть какое-то воображение, чтобы нарисовать картину происходящего, основанную на одном только звуке. Но телевизор идеален. Достаточно повернуть несколько переключателей, плюхнуться в кресло и опустошить разум от всякой мысли. И вот ты сидишь один на один, созерцая, как пузыри поднимаются на поверхность первообразной топи. И не надо ни о чем думать. И никто даже не вспоминает про мозг, потому что в этот момент он совсем не нужен. Сердце, печень и легкие по-прежнему нормально функционируют. И кроме этого, все вокруг – это мир и покой.
Мозг в сети
Другой прорыв в науке, по-видимому, также вдохновленный научной фантастикой, отражает собой стремление и попытки выстроить коммуникацию между мозгом разных людей, то есть установить обмен мыслями прямым, а не опосредованным способом. Нейробиология благодаря нейрокомпьютерному интерфейсу (о чем мы подробнее поговорим в главе 4) позволяет парализованным пациентам или пациентам с другими тяжелыми травмами использовать электрическую активность своего мозга, чтобы управлять движением устройств и тем самым выполнять простые задачи и действия.
Так можно ли создать совершенно новую форму мышления, которая будет осуществляться через взаимосвязь между мозгом разных людей? Станем ли мы свидетелями рождения некоего «сверхразума»?
По мере того как расширялись исследования в области подключения мозга к компьютеру, возможность передачи от одного мозга к другому казалась более осуществимой. Группа исследователей во главе с профессором Университета Дьюка Мигелем Николесисом стала одной из первых, кому удалось создать интерфейс «мозг – мозг» (Brain-to-Brain Interface, или BBI в английском обозначении), и возглавила научные разработки с многообещающими результатами. Интерфейс «мозг – мозг» был впервые использован в эксперименте с грызунами, в ходе которого были записаны образцы мозговой деятельности одной крысы, а затем переданы в мозг другого животного, выполнявшего сенсомоторные задачи на основании получаемых импульсов. Животные не видели друг друга и общались только посредством передачи и приема сигналов через мозг. Эксперимент показал, что поведение одного животного не только влияло на поведение другого, они оба проявляли связность действий, хотя даже не догадывались о существовании друг друга, настолько, что исследователи отметили, что грызуны действовали как единое целое, как только их мозг оказался подключен. Оба животных старались быстро реагировать на поступающие импульсы или, наоборот, останавливались и выжидали, все в соответствии с той связью, которая была установлена между ними. Например, первое животное получало вознаграждение всякий раз, когда второе реагировало на стимул правильно, в результате чего оно адаптировало свое поведение и активность мозга так, чтобы его партнеру было легче выполнить поставленную перед ним задачу. Вероятно, это свидетельствует о том, что в мире впервые была создана новая модель общения. Во время проведения повторного эксперимента одного из животных разместили в лаборатории в Бразилии, в то время как другого оставили в лаборатории США. Несмотря на использование обычного интернет-соединения для передачи сигналов от одного грызуна к другому, результаты оказались такими же, как и в первый раз.