Ученые лезут в мозг
Ученые Медицинского факультета американского Питтсбурского университета (University of Pittsburgh School of Medicine, штат Пенсильвания) обучили обезьяну управлять механической рукой, используя лишь сигналы от ее собственного мозга. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. В ходе эксперимента обезьяна сумела накормить себя пищей, мысленно управляя манипулятором, передает РИА "Новости".
"Наша непосредственная задача состояла в том, чтобы создать протез для полностью парализованных людей. А в конечном счете мы стремимся лучше понять устройство мозга", - говорит один из авторов статьи профессор Эндрю Шварц (Andrew Schwartz).
Прежние исследования в этой сфере были сосредоточены на создании устройств, позволяющих мысленно управлять курсором на экране компьютера. В лаборатории профессора Шварца обезьян также научили этому. "Благодаря данной технологии мы начинаем понимать, как работает мозг. Чем лучше мы это понимаем, тем успешнее сможем лечить различные заболевания, от болезни Паркинсона и параличей до болезни Альцгеймера и других душевных недугов", - говорит Шварц. В новом эксперименте обезьяны, мысленно управляя механической рукой, могли кормить себя лакомством и кусками фруктов в то время, когда их собственные руки были связаны.
Компьютерная программа интерпретировала сигналы, полученные от сотни тончайших электродов, внедренных в кору головного мозга животных. При этом активность нейронов оценивалась с помощью специального алгоритма, а затем команда передавалась на манипулятор, который служил обезьянам как их собственные конечности. После того, как обезьяны научились управлять механической рукой, какое-то время наблюдая за ее реакциями, движения манипулятора становились плавными и естественными - животные воспринимали это устройство как часть собственного тела, они могли не только брать пищу, доносить ее до рта и отпускать, научились даже очищать "пальцы" манипулятора от прилипшей пастилы и отщипывать от предлагаемых лакомств небольшие кусочки.
Джон Каласка из Монреальского университета уверен в том, что этот эксперимент можно считать первой практической демонстрацией реальности интерфейса "мозг-машина" для выполнения такого практического поведенческого акта как прием пищи. "Он являет собой величайшее на данный момент достижение прогресса в разработке устройств для нейроуправления сложными роботами - искусственными руками, которые однажды, по идее, помогут больным выполнять различные действия в быту - например, есть, пить из стакана или пользоваться орудиями труда, - отметил доктор Каласка. - Нас весьма воодушевил тот факт, что обезьяны охотно учились управлять роботом. Столь же отрадно было видеть, что обезьяны совершенно естественно управляют роботом и взаимодействуют с ним... Они перемещали клешню по искривленной траектории, чтобы обогнуть препятствие, спешно корректировали траекторию, когда экспериментатор неожиданно перемещал корм, и даже проталкивали клешней еду, зажатую между губами, себе в рот". По словам доктора Каласки, теперь требуется еще научиться передавать информацию с манипулятора на органы чувств обезьяны, чтобы животное знало, насколько крепко следует стискивать предмет. Это очень важно для взаимодействия парализованногго человека с окружающим миром.
Похожие эксперименты проводили специалисты из японского Управления по науке и технике и американского Дьюкского университета (Duke University). Тогда ученые снимали данные о работе мозга бегущих по беговой дорожке макак и заставляли робота воспроизводить их движения. Были и другие эксперименты по "сращению" мозга обезьян с манипуляторами.
Тем временем исследователям из американского Университета Карнеги-Меллона (Carnegie Mellon University - CMU) в Питтсбурге впервые удалось создать компьютерную программу, способную предсказывать реакцию человеческого мозга на определенные слова и понятия, тем самым сделав очередной шаг на пути к созданию технологии чтения мыслей. Статья, где приводятся результаты их работы, публикуется в текущем выпуске журнала Science.
Группа ученых, которую возглавляли специалист в сфере информационных технологий Том Митчелл (Tom Mitchell) и нейропсихолог Марсель Джаст (Marcel Just), создали компьютерную модель, используя полученные с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии реакции на 60 существительных, а также статистический анализ текстового корпуса, включавшего практически все употребимые слова. Ранее исследователи уже использовали компьютерную томографию для того, чтобы определить, какие области мозга активизируются в те моменты, когда человек думает об определенных словах. Однако специалисты из Карнеги-Меллона пошли дальше, научившись делать предсказания по активизации определенных областей мозга, тех, что реагируют на существительные, описывающие повседневные предметы.
Для создания компьютерной модели был проведен ряд экспериментов, в ходе которых девяти добровольцам предлагали мысленно концентрироваться на 60 словах-стимулах. При этом на каждую из 12 семантических категорий, например, "животные", "части тела", "здания", "одежда", "насекомые", "машины" и "растения", приходилось по пять слов. Томограф помогал разобраться, каким образом и какие области мозга реагируют на каждый из стимулов. Затем исследователи проанализировали типичный словарь англоговорящего человека. Для каждого так называемого конкретного существительного из всего корпуса текстов (конкретные имена существительные называют предметы и явления действительности) они подсчитали, как часто оно соседствует в текстах с каждым из 25 глаголов, связанных с сенсорно-моторными функциями, в частности, зрением, слухом, вкусом, запахом, едой, движением. Проанализировав таким же способом 60 слов-стимулов, они определили, как их связи с одним из 25 глаголов влияют на каждый элемент трехмерной карты мозга. Затем, чтобы предсказать реакцию мозга на любое такое существительное, модель определяла, как оно соотносится с одним из 25 глаголов, при этом выстраивалась карта активности, основанная на данных о влиянии того или иного сочетания на мозг.
"Мы считаем, что нам удалось обнаружить некоторые из основных конструктивных блоков, которые использует мозг при представлении определенных значений", - заявляет Митчелл.
Профессор психологии Джаст считает, что эта модель даст возможность постичь скрытую доселе природу человеческого мышления. "Значения вещественных и конкретных существительных вызывают реакции в тех областях мозга, которые связаны с ощущениями, которые люди испытывают, исследуя их или манипулируя ими. Значение слова "яблоко", например, вызывает реакции в областях, ответственных за ощущения вкуса, запаха, за жевание, - поясняет он. - Яблоко - это то, что вы можете с ним сделать. Наша работа - маленький, но важный шаг к тому, чтобы взломать "код мозга". Кроме активизации областей мозга, ответственных за сенсорно-моторные реакции, исследователи обнаружили значимую реакцию в областях, связанных с планированием и долговременной памятью. Например, когда некто думает о яблоке, это может вызывать его личные воспоминания о каком-то случае поедания яблока или же мысль о том, как можно это яблоко достать.
В будущем ученые намерены изучить, как мозг реагирует на комбинации существительных и прилагательных, фразы и простые предложения, а также на абстрактные существительные и понятия. По мнению ученых, эта работа может привести к использованию сканирования мозга для чтения мыслей и, в частности, послужить основой для изучения аутизма и разного рода психических расстройств, таких, например, как шизофрения.
Нужно отметить, что в России также есть группы ученых, активно и вполне успешно занимающихся построением компьютерных интерфейсов, способных "улавливать человеческие мысли", т.е. реагировать на изменение состояния человеческого мозга. Речь, например, идет о группе профессора Биологического факультета МГУ доктора биологических наук Александра Каплана. Российским нейрофизиологам из этой группы впервые в мире удалось научить мозг человека напрямую управлять объектом, перемещающимся в трех измерениях. И к тому же при помощи их системы испытуемые могли исключительно за счет изменения электрической активности мозга (которая отражается на электроэнцефалограмме (ЭЭГ)) менять цвет экрана на желаемый.
5
комментариев
|
Обсудить
Статьи по теме
Вавилонские молчальники
Удалось создать устройство, способное любого человека превратить в полиглота. Оно снабжено электродами, которые прикладываются к лицу и шее экспериментатора и могут выделять и интерпретировать особые последовательности электрических импульсов, посылаемых лицевым мускулам и языку во время произнесения слов.
Ученые NASA начали компьютеризировать человека и создали первых телепатов
Специалисты NASA разработали компьютерную программу, которая может угадывать слова еще до того, как их произнесут, - по нервным импульсам в гортани и речевом аппарате. Результаты предварительных исследований показывают, что сенсорные датчики размером с пуговицу, подсоединенные по обеим сторонам кадыка, улавливая сигналы, исходящие от языка, горла и голосовых связок, действительно могут применяться как устройства для чтения мыслей. Ими снабдят астронавтов, отправляющихся к Марсу.
Мозговые волны управляют видеоигрой
Видеоигра, в которой управление осуществляется непосредственно человеческим мозгом, и при этом нет никакой потребности в проводах, мышках и клавиатурах, была продемонстрирована в лаборатории MIT Media Lab Europe в Дублине. "Геймплэй" этой игры, правда, пока весьма незамысловат, однако новинка может оказать неоценимую помощь при разработке интерфейсов, связывающих мозг человека прямо с компьютером. Возможно со временем геймеры так обленятся и ослабеют, что не смогут даже кнопки нажимать.
Клетки нашего мозга знают больше, чем мы сами
Мы часто делаем какой-нибудь совершенно неверный ход, хотя знание всех обстоятельств, позволяющее осуществить выбор правильного решения, уже, казалось бы, содержится в голове... Американские нейробиологи при взгляде на мозговую активность обезьян научились отгадывать, что в действительности знают животные.
Ученые подобрали ключи к скрытой памяти
Американские и голландские нейробиологи показали, что мозг способен хранить даже давно, казалось бы, забытые образы прошлого. Новая методика может быть положена в основу детекторов лжи нового поколения.
Компьютерные игры как рассадник садизма
Американские исследователи выявили механизмы работы головного мозга, которые могут отвечать за связь компьютерных игр в жанре "экшн" с проявлениями молодежной агрессии и раздражительности.
Ученые доказали, что бог есть любовь
В последних экспериментах в человеческом мозгу так и не удалось обнаружить какого-либо единого специализированного "места для бога", ответственного за мистические и религиозные переживания. Информацию о новом исследовании, противоречащем предыдущим экспериментам такого рода, комментирует директор петербургского Института мозга человека Святослав Медведев.
Электронный Брат или Брут?
Компьютер на вашем столе - это только помощник. Он позволяет посылать электронную почту, осуществлять "серфинг" по Сети и даже оплачивать счета. Но вскоре он может стать другом... очень близким другом. И даже Братом... Специалисты из Sandia Lab объединяют с помощью компьютера мозги отдельных людей в единую систему.
Нейробиологи показали, что мы живем среди галлюцинаций
Новые исследования британских ученых заставляют лишний раз усомниться в "абсолютно правдивых" показаниях каких-либо свидетелей преступлений и к тому же вообще способны серьезно пошатнуть веру в здравый смысл и психическое здоровье подавляющего большинства наших современников.
В Sandia Labs разработана "машина познания"
Новый тип "разумной" машины, которая может в самое ближайшее время существенно изменить процесс общения людей с компьютерами, разработан в национальной лаборатории Министерства энергетики США Sandia Labs. Речь идет ни много ни мало как о создании "синтетического человека", то есть пресловутого искусственного интеллекта.
И никакого распознавания речи
Технологии, довольно похрюкивая, топают вперед семимильными шагами (меня никогда не возьмут писать пресс-релизы - я думаю, это скорее хорошо), а мы - вприпрыжку за ними - за технологиями, я хочу сказать, и только головой лихорадочно вертим, потому что топают они в какую-то подозрительную сторону, мы тут еще не были, и вот эта тьма за углом мне, например, категорически не нравится.
Против террористов выступят зомбированные крысы
Американские ученые превратили обычных крыс в превосходных ищеек, способных находить людей в развалинах зданий и вынюхивать спрятанную взрывчатку. Они вживили в головной мозг подопытных животных десятки миниатюрных стальных электродов. Такие электроды были введены в три участка: обонятельную и двигательную области коры больших полушарий, а также центр удовольствия, который расположен под корой, в гипоталамусе.
Наномандала принесет в мир нанотехнологий буддистское счастье
Организованное взаимодействие отдельных атомов в нанотехнологии имеет некоторое сходство с картинами, возникающими под руками трудолюбивых буддистских монахов, создающих из цветного песка в ходе специальных таинств так называемые песочные мандалы. Цели и методы создания такой мандалы в восточных и западных культурах, конечно, довольно сильно различаются.
Мой сверхсерьезный хит-парад
Да, он субъективен. Да, число 13 - по меньшей мере странно, а некоторым и вовсе покажется зловещим (мне, например, нравится). Да, ни слова о чипах, ни слова о мониторах, и о нанотехнологиях вместе с Segway, простите, тоже ни слова.
Эльфийский плащ стал реальностью
Американские исследователи сумели продемонстрировать вполне работоспособный образец покрытия, делающего невидимым все, что под ним скрыто. Работает это пока, правда, только в микроволновом диапазоне, и невооруженным взглядом эффект невидимости наблюдать не удастся.
Обезьянам и младенцам знакомо понятие абстрактного числа
Даже семимесячные младенцы, которые еще не научились говорить, уже обладают понятием абстрактного числа. Эти "младенческие математические способности" удалось выявить благодаря установлению однозначного соответствия между числом человеческих голосов, услышанных маленькими испытуемыми, и количеством говорящих лиц, которые они ожидают вслед за этим увидеть.
Подтверждена реальность феномена отключения сознания
Израильские нейробиологи изучили картины работы головного мозга человека в тот момент, когда он "перестает быть человеком". Подобные случаи происходят тогда, когда мы с головой уходим в какую-нибудь необычайно интересную книгу, фильм, концентрируемся на важной проблеме, поглощены азартом игры или занимаемся любовью.
Счастье от ума
Удалось продемонстрировать, что у людей с более высоким показателем интеллекта симптомы шизофрении сказываются в меньшей степени, а у мозга таких счастливцев может даже сохраняться способность функционировать в обычном режиме.
Нагота ослепляет
В ходе не вполне приличных экспериментов установлено, что человеку труднее точно воспринимать окружающие объекты, если непосредственно перед этим ему показать голую женщину.
Наука поможет создавать поэмы
Нейрофизиологи выявили ту область человеческого мозга, которая позволяет нам описывать события и явления окружающего мира посредством образной речи. Возможно в будущем можно будет активировать способность к метафоризации и тем самым увеличить потенциал творческого мышления.
Ученые придумали, как глупышек превращать в интеллектуалок
Сотрудники Пенсильванского университета доказали, что даже небольшой сдвиг концентрации железа в плазме крови женщин за нижнюю границу физиологической нормы негативно сказывается на памяти и интеллектуальном потенциале. При этом они выяснили, что c подобным расстройством вполне можно справиться с помощью приема железосодержащих препаратов.
Скрытая красота в человеке выявлена экспериментально
"Зорко одно лишь сердце. Самого главного глазами не увидишь". Чтобы это положение превратилось в непререкаемый научный факт, было проведено сразу три исследования по изучению влияния "нефизических" черт на восприятие людьми физической привлекательности своих партнеров.
Изучены механизмы памяти, ограничивающие возможности человеческого интеллекта
Американские нейрофизиологи выяснили, что сведения о предметах и событиях, которые человек способен единомоментно удерживать в памяти, локализованы в очень небольшой области коры головного мозга. Больше всего исследователей поразила малость этого участка, который оказался не больше однокопеечной монеты.
Новое открытие позволит создать лекарства, улучшающие память и интеллектуальные способности
Сотрудники Юго-Западного университета в Техасе уверены, что им удалось выявить белок, играющий ключевую роль в процессах обучения и запоминания. Полученные с помощью методов генной инженерии мыши, нервная система которых не способна вырабатывать этот протеин, глупы до идиотизма (разумеется, по мышиным меркам).
Человеческий мозг воспринимает наши тени как физическое продолжение тел
Мозг человека, как показывает новое исследование, проведенное английскими, итальянскими и немецкими нейробиологами, инстинктивно рассматривает наши тени как продолжение наших тел.
Спящие коты с широко закрытыми глазами: сон разума рождает реальность
Склонность людей во всем окружающем видеть то, что они заранее ожидают увидеть, может быть вызвана характерной мозговой деятельностью, в результате которой постоянно генерируются некие виртуальные предощущения. Такой вывод был сделан израильскими учеными на основе изучения спящих котов.
Ученые раскрыли тайну "синдрома Пруста"
Связь запахов и вкусовых ощущений с прихотливой работой памяти была всегда очевидна для наиболее изощренных писателей прошлого и для наших современников. Эффект обретения воспоминаний через запахи получил название "феномен Пруста" и послужил источником бесконечных вариаций у самых разных авторов. Теперь возглавляемая британцами группа нейробиологов подобрала этому явлению соответствующее научное объяснение.
Найдена связь между умением рассказывать истории и математическими способностями
Строгое математическое мышление и завиральное сочинительство обычно воспринимаются нами как совершенно различные таланты, редко сочетающиеся в одном и том же человеке, присущие, скорее, каким-то личностям-антиподам. Однако новое исследование из области психологии дошкольников свидетельствует о том, что таланты хорошего рассказчика, проявившиеся в раннем детском возрасте, позволяют спрогнозировать появление у ребенка через пару лет и ярких математических способностей.
Мужчины и женщины действительно думают по-разному
Мужчины и женщины думают по-разному. По крайней мере, от того, какого человек пола, существенно зависит внутреннее устройство и функционирование головного мозга. В новом исследовании показано, что мужчины думают, больше полагаясь на серое вещество (как в свое время совершенно правильно заметил великий сыщик Эркюль Пуаро), а вот женщины мыслят в основном с помощью вещества белого.
Ученые узнали, почему месть сладостна
Многие из нас на себе ощущали справедливость выражения "сладкая месть". Месть издавна служила едва ли не главным действующим лицом многих литературных произведений - фактором, как побуждающим героя совершать нерациональные поступки, так и автора - писать свои новые романы и поэмы (стоит вспомнить только "Графа Монте-Кристо" Дюма или "Ад" Данте), однако только теперь ученые поняли, почему все так происходит.
"Перепутанные" слепцы раскрыли тайну синестезии
Типичный пример проявления синестезии - "цветной слух" и звуковые переживания при восприятии цвета. В той или иной форме все это встречаются достаточно часто, однако людей, по-настоящему убежденных в том, что "пятерка - именно зеленая", а "понедельник - серый", не так уж и много. Теперь результаты обследования шестерых слепых человек с "синестетическими" способностями готовы разрушить сложившуюся уже было теорию.
Племя без названий для чисел не умеет считать
Изучение примитивного южноамериканского племени способно вновь разжечь жаркие дискуссии по поводу того, могут ли люди считать, если их язык не содержит названий для чисел. С помощью несложных тестов выяснилось, что математические способности взрослых членов этого племени уступают аналогичным способностям американских и европейских младенцев или даже некоторых животных.
Почему бесы и ангелы говорят с нами мужскими голосами
Британские ученые считают, что им удалось ответить на вопрос, почему большинство людей, слышащих потусторонние голоса во время слуховых галлюцинаций, твердо уверены в том, что с ними говорили мужским голосом.
Воображая бога
Британский антрополог, профессор Морис Блок из Лондонской школы экономики решил обнародовать собственную гипотезу, объясняющую появление религиозных верований. Блок считает, что религия на самом деле является всего лишь побочным продуктом человеческой фантазии.
В каком ухе жужжит?
Cтоль досаждающее многим людям явление, как шум в ушах, может быть связано с излишней активностью нервных клеток лица и шеи. Помочь пациентам в этом случае способно традиционное иглоукалывание. Такой вывод сделала группа медиков из Мичиганского университета, проводившая опыты на морских свинках.
Амнезия под гипнозом
Сканирование мозга загипнотизированных людей, которым было приказано сначала забыть, а затем вновь вспомнить содержание фильма, позволило выявить ключевую невральную схему подавления памяти. Авторы исследования считают, что их работа поможет разобраться в механизмах, вызывающих амнезию.
Не спуская глаз
Всем известно, что мысли человека могут блуждать где-то далеко даже в том случае, если он не спускает глаз с оратора. А канадские исследователи теперь выяснили, что есть надежный физиологический индикатор, позволяющий оценить степень концентрации на словах собеседника.
Ученым удалось установить контакт с мозгом парализованного человека
Американские исследователи из Бостонского университета заявили о том, что им удалось вплотную приблизиться к решению проблемы перевода мыслей полностью парализованного человека в членораздельную речь.
Ученые шпионят за Музой
Американские нейрофизиологи в ходе новых экспериментов сумели получить ответ на вопрос, чем творческое мышление отличается от мышления нетворческого. Иными словами, теперь ученые с помощью приборов научились фиксировать момент прихода вдохновения.
Образование способствует быстрой потере памяти
После установления диагноза "приобретенное слабоумие (деменция)" высокообразованные люди теряют память гораздо быстрее, чем пациенты с более низким уровнем образования. Такой вывод содержится в новом исследовании американских специалистов.
До мозга костей
Нейроны в мозгах либералов и консерваторов ведут себя по-разному, если их обладатель сталкивается с ситуацией, требующей немедленного и жесткого выбора. Результаты, полученные американскими психофизиологами, заставляют предположить, что политические предпочтения могут быть врожденными и передаваться по наследству.
С помощью электротока можно улучшать память
Немецкие нейроэндокринологи сумели показать, что слабая стимуляция определенных зон человеческого мозга маломощными импульсами электрического тока во время сна может способствовать укреплению памяти.
Ученые научились считывать информацию о наших желаниях с помощью электродов
В ходе нового исследования удалось не только локализовать то место в мозгу, где возникает импульс, определяющий движение конечностей, но и успешно предсказывать, что именно собирается сделать пациент в данный момент времени.
Бегом от обезьяны к человеку
Классики марксизма полагали, что человека создал труд. Религиозные люди верят, что человека создал Бог. Американские ученые Дэниел Либерман и Деннис Брэмбл не согласны ни с теми, ни с другими. По их сенсационной теории, главным фактором очеловечивания наших далеких предков был бег, причем на длинные дистанции. Именно эволюционное приспособление к погоне за добычей постепенно превратило австралопитека в Homo sapiens.
Обезьян удалось превратить в трудоголиков на два месяца
Американским специалистам из Национального института психиатрии в Вашингтоне удалось отключить связь между готовностью обезьян работать и близостью вознаграждения в эксперименте, требовавшем длительных манипуляций для получения "платы". Примерно через 10 недель обезьяны снова осознавали, что "работа может подождать".
Новости по теме
