Дж. Пол Гамильтон, нейробиолог из Стэнфордского университета, вместе с коллегами недавно выяснял, можно ли с помощью нейрофидбека с применением рвфМРТ управлять активностью субгенуальной передней поясной коры (сППК)[95]. Считается, что этот отдел передней поясной коры участвует в создании эмоциональных состояний и имеет отношение к глубокой депрессии. В своем исследовании Гамильтон с коллегами предложили восьми женщинам снизить активность сППК, усилив позитивный настрой. Тем удалось. Следовательно, есть вероятность, что структуры мозга, в работе которых при депрессивных расстройствах наблюдаются отклонения, можно контролировать с помощью нейрофидбека с применением фМРТ в режиме реального времени.
Однако нейрофидбек – лишь одно из применений НКИ, нейрокомпьютерных интерфейсов.
Мэтт Нейгл был парализован от шеи и ниже после того, как ему нанесли колотую рану. В 2005 году он стал первым человеком, управлявшим искусственной рукой при помощи НКИ. Имплантат с 96 электродами был размещен на поверхности двигательной зоны его мозга, над участком, связанным с его ведущей левой рукой и ногой. Этот имплантат также позволил Нейглу мысленно управлять телевизором и проверять электронную почту[96].
Сначала НКИ выявляет изменения в сигналах мозга, которые отражают намерение пользователя, затем переводит эти изменения в сигналы, отдающие команду об осуществлении желаемого действия. Основная задача НКИ – восстановить движение, зрение и слух, частично или полностью утраченные. Эти каналы коммуникации связывают разум и мозг пользователей с их окружением, позволяют учиться управлять внешними устройствами – теми же программами для обработки текстов, выключателями, инвалидными колясками, телевизорами и нейропротезами[97].
Системы НКИ могут управляться электрофизиологическими сигналами, которые считывают с кожи головы или напрямую из мозга. К примеру, человек может научиться пользоваться активностью СМР, используя различные виды двигательных образов, чтобы подавать сигналы «да» или «нет» курсору на компьютерном экране или нейропротезу руки[98]. В настоящий момент системы НКИ приносят пользу главным образом людям с серьезными двигательными нарушениями, препятствующими произвольному управлению мышцами. Такие нарушения наблюдаются у людей с травмами позвоночника, боковым амиотрофическим склерозом (БАС, также известным как болезнь Лу Герига), тяжелыми церебральными параличами, мышечной дистрофией и острыми заболеваниями, вызывающими обширный паралич (тот же «синдром запертого человека»).
Ближе к концу 90-х годов ХХ века немецкий нейробиолог Нильс Бирбаумер и его коллеги разработали «ментальную пишущую машинку» для пациентов с БАС. Эти пациенты были обучены создавать медленные корковые потенциалы (МКП) – отрицательную или положительную поляризацию ЭЭГ – по команде, воспринимаемой на слух. При достижении более чем 70 % контроля пациенты видели буквы и слова на экране компьютера или слышали, как их произносит текстовый редактор. Пациенты вызывали МКП после появления желаемой буквы – и так, буква за буквой, создавали слова[99].
В настоящее время проводится все больше исследований НКИ, направленных на методики осуществления людьми контроля над своим окружением при помощи мыслей. Вполне вероятно, что скоро неинвазивные НКИ будут использовать и люди, не имеющие инвалидности. Об этой возможности ученые из исследовательского института IDIAP, специализирующегося на разработке НКИ, недавно сообщили по результатам удивительного эксперимента. Во время него два здоровых человека сумели силой мысли перемещать робота через несколько комнат, пользуясь НКИ на основе ЭЭГ[100].
Не так давно Цзыпин Чжун, ученый из Центра вычислительной нейробиологии Шварца при Университете Калифорнии в Сан-Диего, вместе с коллегами разработал новый НКИ, способный помочь людям с тяжелой инвалидностью общаться с другими. Этот НКИ позволяет пользователям звонить по мобильному телефону, набирая номер силой мысли. Устройство состоит из повязки ЭЭГ на голову, подсоединенной к блютус-модулю, который без проводов передает ЭЭГ-сигналы мобильному телефону Nokia. Этот НКИ по описанию кажется чем-то из области научной фантастики, однако после краткого обучения им почти со стопроцентной точностью может овладеть большая часть пользователей. В конечном итоге, таким психонейрофоном могут пользоваться и совершенно дееспособные пользователи мобильников[101].
Венчурная компания NeuroSky Inc. с головным офисом в Сан-Хосе, Калифорния, ведущая разработки в том же направлении, создала прототип устройства, читающего ЭЭГ-волны с помощью сенсоров, закрепленных на лбу пользователя. Этот прототип, представленный в 2008 году на выставке Международной ассоциации индустрии беспроводных телекоммуникаций, показывает обработанные ЭЭГ-сигналы на экране мобильника, чтобы продемонстрировать степень релаксации пользователя. Через эти же сигналы можно управлять движениями персонажа в видеоигре, идущей на экране мобильника. Компания NeuroSky в настоящее время планирует разработку НКИ для управления домашними игровыми приставками и аудиовизуальным оборудованием для бытового использования[102].
Неудивительно, что мысленный контроль активности мозга привлек внимание производителей игрушек и игр. Несколько лет назад компания Mattel выпустила Mind Flex – игру на основе технологических разработок компании NeuroSky. Играющие надевают на голову аппарат с налобным сенсором, считывающим ЭЭГ-активность. Эта активность преобразуется в сигнал, который передается как радиочастота. При достаточной сосредоточенности игроки могут привести в действие вентилятор, который поднимает мячик и проводит его через полосу препятствий на столе. От умения участников игры управлять мозговыми волнами зависит их успешное проведение мячика через все препятствия.
Force Trainer – еще одна игра, основанная на технологиях мозговых волн NeuroSky, на этот раз игра представляет собой тренировки воинов-джедаев. Как и в игре Mind Flex, беспроводное устройство, надевающееся на голову, считывает ЭЭГ-активность игроков. Игроки должны войти в состоянии глубокой сосредоточенности и обуздать свои мозговые волны так, чтобы управлять шариком, движущимся в потоке воздуха внутри прозрачной башни высотой 10 дюймов (25 см). Учась использовать «Силу», они проходят несколько уровней сложности – от падавана до джедая. Указания игрокам дает сам Йода, глава всех магистров-джедаев[103].
Нейрофидбек помогает в устранении эпилептических припадков, невнимательности, гиперактивности и злоупотребления наркотиками и алкоголем[104]. И кроме того, как показывает его применение в играх, этим же методом можно повысить результативность действий здоровых людей. Поскольку большинство спортсменов-любителей и профессионалов стремятся отточить навыки и улучшить результаты, в мире спорта растет интерес к нейрофидбеку.
Вьетта Уилсон, известный спортивный психолог и преподаватель Йоркского университета в Торонто, считает самой важной составляющей успеха спортсмена на соревнованиях контроль разума. За последние три десятилетия она занималась подготовкой спортсменов во многих видах спорта, в том числе баскетболистов, лучников, легкоатлетов и борцов. Ее работа свидетельствует о том, что беспокойство и негативные мысли – худшие враги спортивной результативности, а био– и нейрофидбек помогают спортсменам контролировать свои разум и физиологию[105].
В 2002 году спортивный психолог Бруно Демичелис, в дальнейшем возглавивший группу ученых, работающую совместно с футбольным клубом «Милан», учился у Вьетты Уилсон. Разработанное им «секретное оружие» он назвал «Комнатой разума» (Mind Room). В этой комнате игроки клуба «Милан» полулежали в креслах, подсоединенные к аппарату биофидбека, который считывал их мозговые волны, сердечный ритм и мышечное напряжение. Демичелис учил их правильно достигать состояния релаксации и оставаться в нем, пока они смотрели видеозаписи своих ошибок, допущенных во время матчей. В конце концов игроки обретали контроль над собственной психикой и физическими проявлениями чувств. В 2006 году некоторые из них помогли итальянской сборной выиграть чемпионат мира, а в следующем году «Милан» победил в Лиге чемпионов УЕФА[106].
Крис Каман, центровой НБА ростом 213 см, выступающий за «Клипперс» из Лос-Анджелеса – еще один спортсмен, которому тренинг нейрофидбека принес огромную пользу. В свои первые годы в НБА Крис не умел концентрироваться, часто забывал, что делает, и вместе с тем был чрезвычайно импульсивным. С тех пор он прошел ряд сеансов нейрофидбека под руководством психолога Тима Ройера. После этого тренинга он установил новый рекорд карьеры в 17,9 очков, 13,7 подборов и три блока в среднем за игру и стал ведущим центровым в НБА. Каман приписывает свои спортивные достижения нейрофидбеку. Тренинг мозговых волн помог ему обрести новые способности, в том числе умение сосредотачиваться и управлять своей импульсивностью[107].
Лыжник Александр Билодо также обращался к био– и нейрофидбеку для тренировки разума и тела. На Зимней олимпиаде в Ванкувере в 2010 году он завоевал золотую медаль в могуле среди мужчин. Бионейрофидбек был одним из нескольких проектов, имевших высшую категорию секретности, – научно-техническим компонентом программы НКО Own the Podium («Завоюй пьедестал»). Эта программа стоимостью 117 миллионов долларов, рассчитанная на пять лет, была разработана с целью помочь Канаде завоевать максимум медалей на Олимпийских играх. В подготовке Билодо участвовала Пенни Вертнер, спортивный психолог и преподаватель Университета Оттавы.