Вооружившись этим методом, ученые уже больше десяти лет используют фМРТ для чтения мыслей. Основываясь на паттерне активности, выявленном при сканировании мозга человека с помощью фМРТ, ученые довольно точно могут узнать, какого рода предмет из небольшого круга вариантов этот человек рассматривает, воображает, вспоминает или пытается удержать в рабочей памяти в данный момент времени[270]. В одном исследовании изучали даже содержание снов; на основании активности зрительной коры мозга человека во время сна ученые с точностью около 60 % определяли, снился ли человеку, скажем, другой человек, улица, машина или какой-то другой объект[271].
Технология декодирования не ограничивается извлечением из мозга образов увиденных или воображаемых предметов. Декодировать можно все, что человек чувствует и представляет себе или о чем он думает. В одном исследовании в процессе проведения МРТ людям давали слушать музыку или речь[272]. Декодер, натренированный на паттернах активности их мозга, на основании активности нейронов на карте звуковых частот A1 и других слуховых отделов височной коры расшифровывал, какой именно звук речи человек слышал в конкретный момент времени. Тренируя новый декодер по-другому на тех же результатах сканирования, ученые смогли разобрать, чей голос слышал человек. В других исследованиях была продемонстрирована возможность установить, чувствует ли человек боль, понять смысл слов, которые он читает (из набора в 60 слов), какое действие совершил или совершает в игре и выигрывает он или проигрывает[273]. И это лишь несколько примеров экспериментов с применением декодеров к сканам мозга, которое становится распространенным методом исследований.
В нескольких экспериментах ученые пытались воспроизвести то, что видит человек, находящийся в аппарате для фМРТ, исходя исключительно из активности его мозга. Это гораздо труднее, чем определить, в каком из нескольких состояний находится мозг. Выбрать нужно не из двух, десяти или даже шестидесяти возможностей, а почти из бесконечного их числа. В рамках нескольких смелых проектов эту задачу решали путем сочетания программы машинного обучения с тоннами информации, полученной нейробиологами в ходе экспериментов по определению свойств нейронов зрительной карты V1[274]. Сначала программы тренировались на паттернах активности зрительных карт V1 участников исследований, а затем пытались воспроизвести другие рисунки или формы, которые видели люди, основываясь только на активности их мозга. Учитывая сложность задачи, были получены весьма впечатляющие результаты, хотя они все еще недостаточно точно воссоздают то, что видит человек.
Воспроизведение того, что видит человек, на основании активности его мозга представляет научный интерес, но не имеет очевидного практического смысла. Гораздо дешевле и проще узнать, на что смотрит человек, если повернуть голову и проследить за его взглядом. Однако чтение мыслей может приносить понятную и реальную пользу. Вероятно, самым очевидным применением результатов наблюдения за активностью мозга является установление того, говорит ли человек правду. Во многих исследованиях с помощью метода фМРТ были выявлены различия в активности мозга в ситуациях, когда люди лгут и когда говорят правду[275]. Эти различия тонкие и изменчивые, но в некоторых случаях их достаточно, чтобы при сканировании выявить ложь. Появились коммерческие предприятия, которые используют фМРТ для выявления лжи в парах влюбленных, у наемных работников и даже людей, обвиняемых в совершении преступления.
Однако применение технологии выявления лжи по активности мозга в реальной жизни вызывает определенное беспокойство. Во-первых, такие методики разработаны в экспериментах с молодыми людьми, часто со студентами, которых при сканировании просили либо лгать, либо говорить правду. Очевидно, что существует разница между тем, как студент лжет по поводу несущественных вещей, когда его попросили это сделать, и тем, как лжет преступник о значительных событиях, когда от него требовали говорить правду. В том случае, когда вас просят солгать, ложь вообще трудно назвать ложью. Во-вторых, преступник, вероятно, выдает ложь, которую уже отрепетировал, а студент в экспериментальных условиях говорит нечто произвольное. Хорошо подготовленную ложь, вероятно, выявить труднее, чем спонтанную. Еще одна проблема заключается в том, что у нас нет возможности оценить, как часто этот метод выдает ошибочный результат в реальных ситуациях со значительными последствиями – либо не позволяет обнаружить ложь, либо, что хуже, ошибочно выявляет ложь тогда, когда человек говорит правду. Наконец, ученые уже показали, что этими результатами можно манипулировать. Например, сочетание незаметных движений пальцев рук или ног с вопросами, на которые вы отвечаете правдиво, мешает ученым определять, когда вы на самом деле лжете[276].
Если человек, который лжет, может манипулировать процессом выявления лжи с помощью фМРТ, вероятно, эта ситуация аналогична ситуации с детектором лжи. Недостаточно, чтобы детектор лжи работал для большинства людей в большинстве случаев. Для использования в ситуациях с возможными тяжелыми последствиями, таких как судебный процесс, эти системы должны быть чрезвычайно точными, надежными и не подверженными манипуляциям. Некоторые суды уже признали недействительными доказательства, полученные этим методом, но в будущем мы увидим, как суды всего мира отнесутся к возможности выявления лжи по активности мозга.
Сочетание фМРТ и машинного обучения позволило приоткрыть завесу над многими тайнами человеческого мышления и восприятия. И, безусловно, позволит сделать еще больше в ближайшие годы. Однако широкое применение этих методов пока в значительной степени ограничено из-за дороговизны, громоздкости и недоступности аппаратов для фМРТ. Кроме того, метод работает только с мозгом добровольных участников исследований, которые слушаются и выполняют указания. Эти ограничения должны порадовать тех, кто беспокоится по поводу нарушения прав личности. Но это не означает, что нам не следует опасаться развития новых способов чтения мыслей.
Хотя у нас есть технологии для прослушивания мозга без проникновения внутрь черепа, такие как фМРТ, их сигнал всегда более слабый и менее отчетливый, чем сигнал, который можно записать непосредственно на месте действия, где происходит процесс мышления. Поэтому, если задача технологии заключается в том, чтобы в деталях установить, что обдумывает, чувствует или пытается проделать разум, по возможности лучше собирать информацию изнутри мозга.
В качестве иллюстрации преимуществ прослушивания мозга изнутри рассмотрим успехи ученых в воспроизведении реальных человеческих лиц, которые видит участник эксперимента в данный момент времени, исключительно на основании наблюдений за активностью мозга. В данном случае участником эксперимента была обезьяна с электродами, вживленными в зону лиц зрительной предметной карты мозга. Активность нейронов, зарегистрированная электродами и проанализированная с помощью моделей и декодирующей программы, позволила почти в точности восстановить лица, которые видела обезьяна. Взгляните на результаты, представленные на рис. 34; слева изображены лица, которые видела обезьяна[277]. Справа – восстановленные изображения лиц, полученные исключительно по активности ее мозга.
Хотя восстановление зрительных образов на основании наблюдений за активностью мозга производит впечатление и дает ученым некоторую информацию, оно не имеет практического смысла. Оно сильно отличается от восстановления преднамеренных движений на основании анализа активности нейронов моторной коры. Усовершенствования в области робототехники позволили создать подвижные протезы конечностей. Теперь ученые развивают технологию, которая раскодирует моторную активность мозга парализованных людей и направляет ее на использование вспомогательных устройств. Это наилучшее применение чтения мыслей – повышать возможности разума благодаря прочтению его содержания.
Рис. 34. Демонстрация чтения мыслей обезьяны. Изображения слева – лица людей, которые видела обезьяна, изображения справа – образы, расшифрованные на основании активности ее мозга. Источник: Cell, vol. 169, no. 6. Copyright © 2017 Elsevier Inc.
Один такой разум принадлежит Денису Дегрею. Он оказался парализованным ниже шеи с того момента, когда однажды дождливым утром пошел выносить мусор, поскользнулся и упал. Из-за паралича он лишился возможности делать многие простые вещи: самостоятельно есть и переодеваться, а также держать в руках книгу или писать. Однако благодаря экспериментальной методике Денис может использовать айпад[278]. В результате хирургической операции в участок его двигательной карты M1, отвечающий за движения руки, были вживлены электроды. Теперь с помощью этих электродов можно измерять активность мозга, которую анализирует декодер и посылает инструкции компьютеру, заставляя двигаться курсор. Это устройство позволяет Денису передвигать курсор и выбирать на экране буквы, которые он хочет напечатать.
Поскольку электроды вживлены в область моторной коры, отвечающую за руку, для управления курсором Денис использует двигательные образы. Вот что он рассказывает: “Для визуализации самым удобным для меня оказался образ биллиардного шара. Когда я кладу руку на шар и толкаю его вперед, курсор движется вверх. Я толкаю назад – курсор идет вниз. Влево и вправо точно так же. Как в старых видеоиграх”