Михаил Лебедев — профессор Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха. Автор более 100 научных работ. Имеет опыт работы в Международной школе передовых исследований SISSA (Италия), Национальном институте психического здоровья NIMH (США), проводил эксперименты на приматах в Центре нейроинжиниринга Duke University (США), руководитель мегагранта на базе Института когнитивных нейронаук ВШЭ.
Интервью Михаила Лебедева — в проекте ТАСС "Беседы с Иваном Сурвилло"
Про нейрореабилитацию, экзоскелеты и провода из головы
— Что вам было бы самому интересно рассказать о своей работе?
— У нашей команды есть грант РНФ (Российский научный фонд — прим. ТАСС) по нейрореабилитации. Мы разрабатываем методы реабилитации больных с неврологическими поражениями: после инсульта, спинномозговой травмы и других заболеваний. Метод основан на использовании нейроимпульсов: считываем импульсы с мозга, а затем используем их в полезных целях.
Например, у человека после инсульта парализована рука. Но проблема не в руке, проблема в мозге. В нем поражение, которое сломало сеть, управляющую сигналами руки. Она очень большая. Даже элементарное движение "взять очки" активирует огромную поверхность мозга: сначала я должен направить взгляд, увидеть, зрительная информация поступит ко мне в сетчатку, в координатах сетчатки переведется в зрительную кору, затем переведется в ассоциативных зонах коры в более удобную систему координации, привязанную к комнате, чтобы я мог крутиться и при этом очки в моем представлении оставались на месте. Затем мой мозг должен сгенерировать сокращение мышц, чтобы я схватил очки. Таким образом, идет волна активности от зрительной коры к ассоциативным зонам, затем в моторную кору, затем к спинному мозгу — и я совершаю движение. Если что-то повредить инсультом в этой цепочке, то все ломается.
Мы стараемся восстанавливать всю цепочку нейронных взаимоотношений и используем интерфейсы, которые могут зарегистрировать ответ мозга на зрительную мишень. Больной заинтересовался чем-то — мы можем декодировать этот зрительный импульс, затем дать команду роботу, который переместит парализованную руку, рука двинется и схватит предмет. Таким образом, больной приобретает способность использовать команду мозга, для того чтобы совершать движения. Если он так долго тренируется, то постепенно это способствует его восстановлению.
Тестирование тренажера для пациентов с моторными дисфункциями в реабилитационном центре "ЭйрМед" в Санкт-Петербурге. Затем данный тренажер будет использоваться для людей с моторными нарушениями, 2021 год
Очень важно начинать эту тренировку сразу же после инсульта, потому что имеется окно пластичности, когда мозг наиболее способен к изменению и может сам себя починить
Еще есть проект по интерфейсу для запахов. Мы подаем разные запахи и смотрим ответ мозга. Используем сочетание запахов со зрительными стимулами. Если дать запах апельсина и показать апельсин — будет один ответ, а если дать запах апельсина и дать картинку огурца — совсем другой. Кстати, во время ковида у многих людей страдает обоняние, и мы даем им возможность тренировки.
Есть у нас еще планы по инвазивному интерфейсу. Я им занимался очень много, когда еще работал в Америке. Мы делали интерфейсы на обезьянах, имплантировали много-много электродов в мозг, снимали активность. Я занимался примерно тем, чем сейчас занимается Илон Маск. Мы шутим, что ставим себе задачу догнать и перегнать Илона Маска.
— Догнать и перегнать?
— Вообще-то догонять нам его не нужно, потому что он не показал научных результатов, превосходящих те работы, в которых я участвовал. Но технологически он, конечно, продвинулся. Так что, надеюсь, где-то в будущем у нас появятся виварии с обезьянами, с которыми мы будем уже работать.
Обезьяны важны, потому что мы не хотим экспериментировать на людях. Без обезьян не получится создавать интерфейсы для людей. Вся процедура строго регламентируется: никакой боли животные не испытывают, живут в хороших условиях, участвуют в неких исследованиях, то есть эти обезьяны интеллектуально выше своих соплеменников в джунглях.
— Если человек полностью парализован, ему может помочь нейрореабилитация?
— Зависит от степени паралича. Есть случаи тяжелые: когда человек полностью парализован, у него даже глаза не могут двигаться. В таких случаях он может коммуницировать с внешним миром через нейроинтерфейс, но гораздо медленнее, чем если бы у него что-то оставалось подвижным. Чем меньше у человека движений и сенсорного входа, тем больше он переходит в спящее состояние. Мозг переходит в спячку, и вывести его из нее становится сложнее.
— Это какой-то биологический процесс?
— Это разрыв коммуникации между мозгом и периферией. Мозг перестает получать правильные сенсорные сигналы и теряет способность подавать моторные команды, чтобы произвести движение.
Сенсорика, как правило, производится движениями. Есть даже теория, что мы двигаемся, чтобы генерировать сенсорный вход, и наоборот — сенсорный вход приводит нас в движение. Так что потерять сенсорный вход для мозга — не очень хорошо.
Существует много форм паралича, которые можно лечить при помощи нейроинтерфейсов. Возьмем паралич ног. Сейчас развиваются очень бурно экзоскелеты — человека можно из кресла поднять, поставить на ноги, и он будет в экзоскелете стоять и ходить. Это уже очень большой шаг. Физиологически улучшаются многие функции, и человек в идеале сможет ходить точно так же, как ходит человек в норме.
Такие работы уже есть. На обезьянах мы лет 10 назад продемонстрировали, что, если использовать инвазивные технологии, можно считывать шагающие движения животного. На людях это сейчас больше неинвазивные технологии, которые декодируются медленнее, но даже они полезны.
— Неинвазивные почему?
— Инвазивные интерфейсы у людей еще не достигли необходимой степени надежности. Если, не дай бог, будет инфекция, то, естественно, ухудшится состояние.
Потом, до сих пор как это делалось: буквально из головы торчали провода, и к ним можно было присоединить записывающее оборудование. Но когда из головы торчат провода — это совсем нехорошо. Плюс имплантированные электроды должны быть биосовместимые, ведь мозг пытается себя защитить от электродов всеми возможными способами: нейроны отходят, электроды обступают глиальные клетки, а потом может еще все зарасти плотной соединительной тканью. Это, пожалуй, проблема номер один в мире инвазивных интерфейсов.
Предлагаются разные альтернативные методы: биосовместимый материал, или наночастицы, или помещать на мозг нейропыль. Она меньше травмирует мозг по сравнению с электродами и "общается" с внешними устройствами посредством ультразвука. Пока это развивающаяся область. Думаю, что скоро увидим очень интересные результаты.
— Когда?
— В ближайшие пять лет уже будут публикации.
Кстати, можно в мозг проникать через кровеносное русло. Мозг же заполнен кровеносными сосудами, и можно в сосуд запустить электрод либо стент на этот сосуд поставить, который будет записывать сигнал. Это тоже перспективный способ, потому что мозг отделен от кровоснабжения гематоэнцефалическим барьером, и если мы проникаем в сосуд, то мозг никак не реагирует, зато мы из-за стенки кровеносного сосуда можем записывать его активность.
Была уже статья, которая продемонстрировала такую методику на человеке. Качество записи довольно хорошее, приближается к точности электрокортикографии. Электрокортикография — это когда на мозг накладывается сетка из электродов, они не проникают в него, просто на поверхности лежат и записывают целевые потенциалы. Это не разряды отдельных нейронов, но все равно качественная активность, которая через кровеносное русло получается такого же качества.
Есть еще оптогенетика — когда в нейроны внедряются гены, которые вызывают выработку фоточувствительных рецепторов. То есть на поверхности клетки появляются чувствительные к свету рецепторы, такие как у нас на сетчатке. Дальше вместо того, чтобы электрически стимулировать такую клетку, можно посветить на нее лазером, и она будет отвечать. Эта методика хороша тем, что можно активировать определенную группу клеток. Некоторые даже полагают, что за ее разработку будет Нобелевская премия. Ну, посмотрим.
— Есть ли сейчас конкретные люди, которые используют нейроинтерфейсы?
— Ситуация такая. В Америке пациентам 15 уже имплантировали матрицы в корковые зоны. Это такая площадочка с иголочками, с электродами. Уже было доказано, что такой человек может научиться управлять рукой робота: взять чашку, поднести ее ко рту и выпить чая.
Далее. Я упоминал электрокортикографию. Это минимально инвазивная методика: отверстие в черепе делают, но вглубь мозга ничего не вставляется, а вместо этого кладутся на него поверхностные электроды. Как правило, это делают пациентам с эпилепсией, чтобы определить эпилептический очаг, ненадолго — на три дня. Но в некоторых исследованиях долгие месяцы человек живет с этой сеткой. С ее помощью было продемонстрировано, что даже человек с полностью парализованными руками и ногами может ходить и брать предметы, если его поместить в экзоскелет. Это была очень впечатляющая демонстрация. Но если говорить о массовом использовании этих методик — нужно еще время.
Вообще, здесь следует сказать, что нейроинтерфейсы развивались волнами. Первая волна была где-то в 60–70-е годы, когда всех увлекла биологическая обратная связь. Потом это сошло на нет, потому что компьютеров хороших не было для анализа и исследований.
В конце XX века все опять пошло вверх: был бум инвазивных интерфейсов на обезьянах, и появились хорошие компьютеры, которые могли быстро декодировать данные. До сих пор эта волна идет вверх. Нейрофизиологические лаборатории заполнили нейроинтерфейсы. Все делают нейроинтерфейсы разных видов.
Есть две большие категории — моторные и сенсорные нейроинтерфейсы. Сенсорные — мы посылаем некие ощущения в мозг, потому что хотим восстановить способность к восприятию ощущений. Можно восстановить слух, зрение... Я думаю, что в ближайшие пять лет мы увидим многих людей, которым помещают в зрительную кору стимулирующие электроды и таким образом восстанавливают зрение.
Про телепатию, радиоконтролируемую крысу, контроль над человеком и модернизацию человека
— Технически это же можно использовать не только для восстановления зрения, но и для инфракрасного зрения, например.
— Да-да. В нашей лаборатории в Америке этим занимался мой коллега Эрик Томсон. Кстати, это моя первоначальная идея была: я ему сказал попробовать на крысу имплантировать инфракрасный датчик. Он это сделал и был удивлен, насколько быстро крыса обучалась.
Крыса была на некой арене, и в разных местах стояли еда или питье.
Включали источник инфракрасного света, и крыса ориентировалась на этот датчик, воспринимала его и бежала туда. Затем Эрик сделал инфракрасные датчики по всему периметру головы, и у крысы были два глаза вперед и два глаза назад. Ее мозг тоже обучился этому и прекрасно с этим справился. Так что, действительно, с помощью нейроинтерфейсов можно расширять функции мозга и давать животным новые, неизведанные способности
Может быть, вплоть до того, что удастся создать новые квалии. Квалиа — такое философское понятие, обозначающее качественные характеристики наших восприятий. Возможно, возникает принципиально новая квалиа, когда у крысы было создано ощущение инфракрасного света. Что она при этом чувствовала? Скорее всего, когда она практиковалась, она получала новые ощущения. Но крыса, конечно, или обезьяна нам не расскажет об особенностях своего восприятия. А если человек поэкспериментирует таким образом над собственным мозгом, то, может быть, он и расскажет.
— Когда нам человек это сможет рассказать?
— Довольно скоро. Были попытки где-то лет 30–40 назад уже восстановить зрение посредством электрической стимуляции зрительной коры через имплантаты, но там не совсем все удачно прошло. Человек четыре дня пользовался этой системой, все было хорошо, а потом все перестало работать, и как-то заглохло все. Но сейчас эти исследования снова по нарастающей идут.
Понимаете, человек — продукт эволюции, которая длилась миллионы лет и привела к уровню развития, когда человек может создавать собственные технологии и может модифицировать самого себя, тем самым ускоряя эволюцию. Кто запрещает это делать? Никто не запрещает.
Кто может запретить обезьяне заговорить? Может быть, через миллион лет эволюции она заговорит. В принципе, мы можем это сделать сейчас — имплантировать в ее мозг чип и подключить к громкоговорителю, и обезьяна вдруг начнет со мной разговаривать словами. Точно так же и человек может стараться себя модифицировать в каких-то направлениях, которые ему нужны: улучшать функцию мозга, становиться умнее, добрее, разумнее, жить дольше. Почему бы этого не делать?
Пока что основное направление чипов — медицинское, мы можем снимать сигналы мозга, декодировать и помогать больным, которые нуждаются в таких технологиях. Но и расширение возможностей никто не отменял.
Например, есть способ: поместить матрицу из иголочек куда-нибудь на часть тела, снимать изображения с камер и вызывать этими иголочками ощущения вибрации в зависимости от того, что видно на камерах. Слепой человек начинает упражняться. Вначале просто чувствует вибрацию, но по мере того, как обучается, это замещает ему зрение.
— То есть мозг — очень пластичная и гибкая система.
— Да, мозг очень сложен. Мы что-то про него понимаем, но на каком-то таком базовом уровне.
— На сколько процентов?
— На 0,1%, если не меньше.
— Когда я смогу зайти в магазин и купить себе таблетку или коробочку, которая добавит мне умение слышать ультразвук или видеть в инфракрасном свете?
— Я думаю, что на нашем веку это будет.
Пока нужно, чтобы кто-то разработал эту технологию, чтобы нейрохирург ее имплантировал, чтобы все срослось и работало. Пока разработка нова, она будет часто ломаться. Но технологии развиваются, все улучшается, становится дешевле. Действительно, можно будет зайти, купить и пользоваться.
В этом есть определенная проблема, потому что, как я упоминал, есть в мозге области удовольствия и мотивации. Если туда поместить стимулирующий электрод, то вполне можно сделать так, что у меня настроение плохое, я на кнопочку нажал, простимулировал область — и настроение улучшилось. Пока это сложно, нужна нейрохирургия, это дорого и недостаточно исследовано, но если это станет доступно, то человек сможет делать такие вещи. Хорошо это или плохо — я уже не берусь судить, но, во всяком случае, возможно.
— А потом электрод поместят на другие области, чтобы контролировать человека.
— Получить контроль над человеком или животным — вполне осуществимо. Крысам имплантировали электроды в зону удовольствия и еще два электрода — в сенсорные области, и с пульта можно было крысой управлять: заставлять бежать направо, бежать налево, как машинку на управлении. Она бегала послушно. Этот эксперимент был где-то 20 лет назад, потом продолжения не было. Может быть, военные сразу перекупили, не буду гадать. Но очень интересная работа была.
— Что будет в ближайшие пять лет?
— Самое яркое будет в области сенсорных интерфейсов, которые я упомянул. Посредством стимуляции мозга будут улучшать зрение, слух, обоняние. Может быть, другие формы чувствительности появятся. Развитие таких интерфейсов пойдет быстрее, потому что они меньше страдают от проблем биосовместимости. Даже если стимулирующий электрод чуть-чуть зарос, все равно через него можно стимулировать нормально.
Плюс мозг, если его стимулировать, сначала скажет: что за ерунда, что это за сигнал такой? А потом может начать его использовать для себя
Так что декодирование мыслей будет развиваться медленнее. Такие разработки есть, но на таком научно-примитивном уровне.
— А я смогу у вас брать интервью, обмениваясь мыслями?
— Это уже сейчас можно сделать с помощью неинвазивного интерфейса. Правда, это будет медленно: вам нужно будет смотреть на экран, на котором мигают буковки, и вы по буковкам будете мне набирать сообщение, а потом это можно будет перевести в речь. Таким образом вы сможете со мной абсолютно молча разговаривать.
— А вы при этом что будете чувствовать?
— Я буду просто через звук ваши вопросы воспринимать. Но можно придумать более изощренные формы стимуляции меня — электрическими импульсами, например.
Про 60 млрд нейронов, нейронный код, загадку сознания и Бога
— Если бы была возможность взмахнуть волшебной палочкой и узнать, что там в мозгу, — что бы вы хотели узнать?
— Один точный нейронный код.
Я приведу пример: есть две записи звука. Дорожки эти с пиками. Если мы будем сравнивать, то можем спектры нарисовать или сказать, где больше низких частот. А потом я просто подам эти записи на громкоговоритель, и в одном случае это будет запись песни, а в другом я услышу просто белый шум. В чем разница? В коде. Если знать ключ к разгадке, тогда дело пойдет быстрее.
Мы не знаем кода мозга. Мы даже не знаем, существует ли он как таковой. А если существует, то в чем он заключается
Пока все упирается в незнание кодов и несовершенство технологии. В мозге 60 млрд нейронов, а электродов мы можем использовать тысячу. Тысяча электродов на 60 млрд — несопоставимые вещи. Детальной информации мы так не получим.
— 60 млрд — много.
— 60 млрд нейронов только, а еще глиальных клеток столько же, которые тоже что-то делают, а не просто пассивные участники в процессе.
Если мало электродов, но мы знаем код, то это гораздо лучше, чем много электродов, но мы не знаем код.
— Сейчас мы не знаем. Но мы можем надеяться, что узнаем?
— Наука движется медленно, но верно.
В каком-то смысле мы уже знаем много, но этого недостаточно для полного понимания и даже какого-то приближения к полному пониманию.
— Недостаточно для полного понимания чего?
— Может робот быть сознательным? Почему бы нет. Казалось бы, для этого достаточно воспроизвести мозг. Но если мы на основе наших современных понятий начнем воспроизводить мозг, то получится нечто весьма примитивное, что явно не станет сознательным. Очень многого не хватает.
— Все равно упирается все в сознание.
— Сознание — это высшая точка сложности мозга.
— Так, может быть, мы до высшей точки никогда не доберемся, но какие-то низкоуровневые штуки сможем использовать?
— Да.
Мозг очень добр к исследователям. Если бы мы попытались исследовать компьютер такими методами: взять компьютер, взять гвоздь, воткнуть гвоздь в компьютер, подсоединить усилитель и посмотреть, что там, то мы бы никогда не разобрались, что компьютер делает
А мозг чуть добрее: мы вставляем электрод, он записывает нейрон, обезьяна двигает рукой вправо — нейрон разряжается. Еще раз вправо — снова разряжается. А влево — не разряжается. Мы говорим: о, прекрасно! Активность этого нейрона управляет движением руки направо. Дальше мы можем декодировать эту активность, переводить ее в некий выходной сигнал и управлять механической рукой.
Но не факт, что вот эта активность нейрона — именно то, что мы думаем. Это может быть некий эпифеномен, там может быть какая-то азбука Морзе, нейрон что-то вычислять может: мне нужно сейчас совершить движение... Все может быть очень сложным. А мы на суперпримитивном уровне описываем так: о, этот нейрон активен! А в чем заключается активность?
Деталей мы пока не понимаем, как и не понимаем, как мозг должен быстро перегружать моторные задачи. Скажем, я одновременно сижу на стуле и не падаю, и говорю, и думаю, и придумываю что-то. Как это все совмещается и не идет вразнос? Существование большого количества задач одновременно — непростая задача для любого компьютера.
Интересно, что представления о мозге имитируют современный уровень развития технологий. Когда только начали исследовать рефлексы, были популярны системы с обратными связями. Так, все ясно: мозг — это такая же система управления с обратными связями. Потом появились компьютеры. Теперь ясно: мозг как компьютер работает. Сейчас есть нейронные сети. Опять ясно: мозг — это нейронные сети. Следующее развитие техники нам тоже скажет, что мозг делает.
— А есть предел у этого?
— Будут определенные достижения. Скажем, просканировали очень быстро все соединения в мозге конкретного человека. Есть даже такой термин — коннектом человека (совокупность связей в нервной системе организма — прим. ТАСС). Но на этом все не остановится, мы пойдем дальше и дальше.
— А что в конце?
— В конце... Боюсь, что конца ожидаемого не будет, потому что здесь есть один секрет.
Исследователи мозга где-то втайне надеются, что им удастся разгадать загадку сознания. Откуда берется сознание? Все мы материалисты, мы знаем, что мозг состоит из атомов. Нейроны соединили — это работает как электронная схема. Но почему эта электронная схема вдруг стала сознательной? Втайне все исследователи надеются это разгадать. Но боюсь, что это никогда не удастся
— Как пещерный человек пытался бы разобраться с айфоном. Какие-то закономерности понял бы, но как все работает — не понял.
— Да, где-то так.
Одна из теорий: сознание — некая информация, которую несет мозг. То есть это не сами клетки и не сами электрические разряды, а именно то, что они кодируют. Можно сознание сделать и на других носителях. На шестеренках если сделать, тоже будет сознание, личность, внутренний мир.
— Кто-то бы вам ответил, что божественная искра.
— Это тоже не объяснение. Придумывание дополнительных сущностей не помогает решить проблему. Проще признать, что мы имеем парадокс, чем изощряться в терминологии. Философия будет всегда существовать и никуда не исчезнет, потому что всегда остаются неразрешимые задачи.
— Вы неверующий?
— Я неверующий, но конкретнее — нерелигиозный.
— А в чем разница между нерелигиозным и неверующим?
— Религиозный человек придерживается какой-то определенной догмы: христианство, либо буддизм, индуизм, или еще что-то. Религия формализована в каких-то литературных источниках; можно попробовать уверовать посредством ее изучения. Верующий же человек, однако, зачастую с религиозной литературой знаком слабо, но имеет некий опыт, который он приписывает чему-то потустороннему. Часто такой этот опыт связан с тем, что человек склонен из случайного хода событий формировать некие логические цепочки.
Почему человек склонен верить во что-то потустороннее? Потому что у него есть нейронные цепи, ответственные за мотивацию и удовольствие. Убеждение, что за ним следит Бог или ангел, ему помогает самого себя мотивировать. Такие люди часто говорят: я был в заблуждении всю жизнь, пил, курил, но сейчас уверовал в Бога — и все пошло нормально. Здесь явно общение с Богом служит для мотивации самого себя.
Я немного общался с людьми, которые были вполне образованными, но и верующими одновременно, ну, либо посещали церковь и молились перед едой. Кто-то хотел объяснить Бога квантовой механикой. В этих взглядах есть разнообразие, не будем примитивизировать.
Что касается меня самого, то, во-первых, меня в школе учили быть атеистом. Если б в детстве внушали какие-то религиозные догмы, было бы, вероятно, сложнее, поскольку мозг ребенка очень пластичен — заложить можно что угодно. В Советском Союзе (где я провел детство и юность) был интерес к чему-то необычному, но это были, как правило, НЛО, Бермудский треугольник. Религия мало кого интересовала. Когда произошла перестройка, религия вошла в моду, и я ознакомился с соответствующей литературой. Не очень глубоко, но представляю, что написано в этих источниках. Но какого-то толчка, чтобы мне самому вдруг захотелось стать религиозным, не произошло. Не был впечатлен этим чтением.
Что касается нематериальных сущностей — ангелов, духов, богов (их иногда много, иногда один, что почему-то считается большим достижением в развитии религиозной мысли), души и прочего — ну, допустим, существует некая нематериальная субстанция, вовлеченная в некие полезные процессы. Сделали такое предположение, но дальше-то что? Как мы будем развивать эту теорию и что с ее помощью объяснять? Утверждать, что нематериальная субстанция может вмешиваться в материальные процессы, заведомо неверно. Никакой эксперимент такого не подтверждал и никогда не подтвердит. Законы физики на то и законы, чтобы они соблюдались. В результате все разговоры о духовном выливаются в пустословие. Пустословие, конечно, тоже можно изучать, так что простор для теологов есть.
Про любопытство, красоту записи нейрона, абстрактность Ньютона и копию Аристотеля
— Почему вы всем этим занимаетесь?
— Вначале я хотел пойти в физику, но когда я поступил в физтех, там была кафедра живых систем. Я оказался там несколько случайно, меня распределили туда, но это был хороший результат. Среди проектов, которые я мог выбрать, мне понравился проект, связанный с мозгом. Мог пойти изучать сердце, например, но мозг меня привлекал больше, я стал этим заниматься.
— Ради чего?
— Ради интереса в первую очередь.
Ученые занимаются тем, что тратят правительственные средства для удовлетворения собственного любопытства
И, конечно, чтобы быть в своей сфере на уровне. Потому что одно дело — интересно этим заниматься, а другое дело — качественно этим заниматься: публиковать хорошие работы, определять следующие шаги и так далее.
— Откуда у вас это любопытство?
— Ну, например, нас в школе воспитывали любопытными. Кроме того, у человека есть природное любопытство и все основные формы мотивации: это и амбициозность, желание быть великим и так далее. Это все есть и у ученых.
— А насколько у вас это есть?
— В определенной порции присутствует. Но здесь происходит адаптация. Сначала я счастлив, потому что я опубликовал свою первую работу, и уровень зашкаливает. Потом 10 опубликовал, потом 100... Все по логарифму идет.
— А тщеславие вам свойственно?
— Возможно, но в моем случае это не самый важный фактор.
Важнее желание что-то качественно сделать, получить качественный результат.
— А качественные результаты — чтобы что?
— В любом научном гранте, проекте есть какая-то проблема. Она берется не из ниоткуда, а рождается на основе потребностей общества. Общество платит за это деньги — значит, это нужно. Найти лекарство, например.
Еще в науке есть красота, как в искусстве. Например, есть красота в качественной записи нейрона.
— А почему она красивая?
— Например, внутриклеточное отведение нейрона очень сложное. Нужно ввести электрод внутрь нейрона, чтобы он не погиб, и какое-то время записывать. Там много деталей. Активность этого нейрона можно увидеть, простимулировать.
А фактор мотивации... Здесь часто противопоставляют теоретика и экспериментатора. Теоретики говорят: "А зачем нам экспериментальное? Мы такие умные, можем просто подумать и все предсказать чисто теоретически". Экспериментаторы говорят: "Нам все эти теоретизирования неважны, нам — эксперименты". Эксперименты каждый день, всю ночь записывают нейроны.
Кстати, экспериментаторы в биологии тоже делятся на два класса. Один сильно интересуется биологическим объектом, который он исследует. Например, какую-то рыбу — как она плавает, плавниками двигает, глазами сверкает. А другой — чисто электрофизиолог: отвернется и будет смотреть на разряды нейронов, которые записывает, а сама рыба как таковая не будет его сильно интересовать.
— Вы из этого спектра кто?
— Я скорее экспериментатор.
— Тот, который на рыб смотрит или на разряды?
— Хороший вопрос. На разряды и анализ этих разрядов.
Но, кстати, 20 лет назад я мог бы быть доволен своим набором навыков, а сейчас этого набора оказывается недостаточно, потому что все мощно развивается. Если мне нужно, чтобы мозг управлял роботом, я должен что-то понимать в робототехнике, и я активно общаюсь, работаю с людьми, которые занимаются робототехникой. Если мне нужны декодирующие алгоритмы, то мне нужно работать с математиками... Все становится сильно мультидисциплинным, оставаться узким специалистом уже нельзя.
— Получается?
Получается. А иногда не получается
У Гоголя в "Ревизоре" есть цитата о том, что трудно работать по научной части — каждый хочет показать, что он тоже умный человек. В нейронауках тоже много "умников". Кто-то сочиняет теории, согласно которым электромагнитное поле мозга порождает сознание, кто-то математику за уши притягивает. Но это уже технические тонкости.
— Что вам хочется оставить после себя?
— Продукт ученого — статьи. Если они цитируемые, то это уже хороший показатель. Если их кто-то читает — значит, кто-то преломит их через свою деятельность и как-то разовьет во что-то. Самоцели сделать что-то практическое я не ставлю. На публикации статей моя деятельность заканчивается.
Все помнят о Ньютоне, но мы помним о нем в абстрактном виде: некий человек, который придумал законы механики и интегральные исчисления. Мы толком не знаем, какой он был человек, что его мотивировало, какие были особенности характера...
— А хотелось бы, чтобы помнили?
— Да, но общих законов не избежать.
Все в конечном итоге обращаются в некую абстракцию, как Аристотель или Платон. Все мы в конечном итоге станем абстракциями. Хотя с современными тенденциями формирования цифровой копии организма и мозга остается еще надежда на более реалистичное воплощение
— Расскажете поподробнее?
— Можно просканировать мой мозг полностью. Можно сохранить мой генетический набор. Если это сохранить, то, может быть, в будущем это можно будет как-то использовать.
Скажем, сейчас мы не можем достоверно воспроизвести, как выглядел Аристотель. А если что-то сохранилось, то можно будет это воспроизвести и сделать так, чтобы условный Аристотель пришел сюда и давал вам интервью или читал лекции студентам.
— А будет ли это Аристотель?
— Это опять злополучная проблема сознания. Скажем так: уровень технологий пока не тот. Зомби, которые представляют себя сознательными существами, можно уже сейчас сделать. Например, можно создать робота, который будет убеждать вас, что он вполне сознателен.
— А вообще возможен по-настоящему сознательный робот?
— Теоретически нет проблем, но на нынешнем уровне технологий это нереализуемо и, следовательно, непроверяемо. Философы любят говорить, что единственное доказательство существования сознания — существование своего собственного сознания. Про других ничего нельзя сказать. Но по аналогии мы можем сказать, что кто-то сознательный, потому что он такой же, как и я. А робот, соответственно, не совсем такой, поэтому вряд ли он сознательный. О сознании роботов, однако, уже начинают поговаривать.
— Правильно ли я понимаю, что мы исследуем черную коробку, находясь внутри нее?
— Не совсем внутри. Ведь есть еще и так называемое подсознание, над которым наше сознание парит. Правда, без подсознания, то есть колоссальной работы мозга, которую мы не осознаем, не было бы и никакого сознания.
— Представьте, что вы устраиваете званый ужин и можете пригласить любых трех человек. С кем бы вы поужинали?
— Я бы позвал Владимира Высоцкого, люблю его песни. Потом можно было бы Ньютона. И, может быть, кого-то из мира искусства — Леонардо да Винчи, например.
Про миф, что мозг работает на 10%, сны, процесс смерти и смысл жизни
— Может быть такое, что долговременная память у человека плохо работает? Я вот почти ничего не помню, что было со мной до сознательного возраста, 16–17 лет.
— Это просто вам функционально не нужно, вот вы это и не помните. Что-то, конечно, можно заставить мозг вспомнить, но не все.
— Есть же концепция, что мозг может помнить все, с чем он когда-то соприкасался.
— Навряд ли. Мало записать, нужен еще механизм считывания. Чтобы что-то вспомнить, нужно захотеть это вспомнить. Это все очень ресурсно, и, опять-таки, мы пока не очень понимаем, как в мозге это работает, поэтому трудно говорить.
— Что вы думаете про то, что мозг на 10% работает?
— Это, как ни странно, частично верно.
Если снять сейчас активность вашего мозга, то очень много нейронов вообще ничего не будут делать. Работать будет малая часть. Есть ансамбли нейронов, которые для чего-то определенного активируются, а остальные в это время отдыхают. Если мозг заработает на 100%, он взорвется, если можно так выразиться. Но в мозгу точно нет никаких тайных зон, которые ждут своего часа. Все более-менее функционально, в норме по крайней мере.
— То, что вы изучаете мозг, помогает вам в обычной жизни?
— Как раз работаю в этом направлении — чтобы больше появилось бытовых приложений для нейроинтерфейсов. Пока их немного. А в целом пребывание в науке, конечно, дает и преимущества, и недостатки по сравнению с "обычным" человеком. Ученый быстрее отличит болтовню (например, из телевизора) от разумных, логичных вещей. "Обычному" человеку, который не занимается критическим мышлением профессионально, это реально сложнее, но в каких-то бытовых вопросах он может быть более опытен.
— Когда вы в последний раз испытывали большую радость в работе?
— У нас была работа, где мы обнаружили сигналы, связанные с подкреплением моторной коры.
Моторная кора классически просто двигала руку. А мы обнаружили, что когда обезьяна двигает руку и вдруг получает неожиданное подкрепление, то даже параметры того, как кодируется движение руки, могут резко измениться. Нам это показало, как происходит моторное обучение, то есть вообще все наше обучение. Оно идет на подкрепление. Это происходит непрерывно. Вы непрерывно оцениваете, правильно вы что-то сделали, это вам на пользу или нет.
Это, кстати, открывает большие перспективы использования сигналов, связанных с подкреплением мотивации, в нейроинтерфейсах и в той же нейрореабилитации. Поврежденный мозг в принципе готов сделать все что угодно. В мозгу 60 млрд нейронов, 20 млрд погибло, но сорок-то осталось. По идее, они могут восстановить любую функцию. Что им стоит другую половину тела восстановить? Но их надо правильно подкреплять.
— Что вы ощущаете в такие моменты?
— Вы хотите, чтобы я сказал "Эврика!"? Такое, к сожалению, случается редко. Просто за счет кропотливой работы появляются такие маленькие радости.
— Было такое, что мозг как-то необычно реагировал в процессе исследований?
— Всегда. Мозг удивляет всегда, даже тогда, когда кажется очевидным, что он должен среагировать каким-то образом.
Есть, например, старые, классические исследования. В те времена придумали использовать редуцированные препараты. Брали кошку, отсекали у нее головной мозг, но оставались ствол мозга, спинной мозг. Оказывается, что такая кошка может ходить. Если поставить ее на беговую дорожку, она пойдет, а если еще стимулировать в каких-то областях, то она еще лучше ходит.
Интересный результат. Сразу же растет научная школа: генератор ходьбы находится в спинном мозге, головной мозг для генерации ходьбы не нужен вообще! Иногда такое называют профессорским кретинизмом. Тысяча работ публикуется. Мы приходим в эту область. Нам уже не надо отсекать головной мозг, мы хотим его исследовать. Помещаем электроды в области ходьбы. И вот когда я первый эксперимент делал с ходящей обезьяной, я понимал умом, что мы найдем паттерны, ответственные за ходьбу, но все равно была боязнь: а вдруг классическая школа права и мы не увидим нейронов, реагирующих на ходьбу в головном мозге? Мы поставили обезьяну на беговую дорожку, из мозга пошли правильные разряды. Мозг работает как единое целое, и существование изолированных центров — неверно. Понимание постепенно меняется.
— Как выглядит смерть?
— Прекращается кровоток к мозгу, нейроны некоторое время — очень короткое — функционируют, потом перестают функционировать, потом перестают функционировать настолько, что не могут восстановиться.
Сознание, по всей видимости, теряется практически мгновенно, а с ним уходят и все болевые ощущения. Описание всех видений, коридоров и так далее, возможно, имеет некоторые основания, потому что, когда человек умирает, организм старается максимально долго сохранять мозг, направляет туда кровоток (собственно, нервная система и управляет этими процессами — соответственно, хочет сохранить себя). В этой критической ситуации сознание, естественно, уже не такое качественное, но что-то воспринимается, тот же яркий свет... Есть исследования по этому поводу, опубликованные в научной литературе.
В околонаучной литературе можно найти рассказы, что человек взлетел и увидел себя на операционном столе. Но где-то я читал, что провели опыт: в реанимации на полках написали какие-то неприличные слова, которые нельзя не увидеть, если взлететь над операционным столом. Ни один из тех, кто рассказывал, что видел себя со стороны, не сообщал об этих словах.
Вообще — уже говорил, но повторю еще раз — законы физики работают, и их не так-то просто отвергнуть при помощи пустословия или фальсификаций. И для исследователя мозга это хорошо. Можно спокойно заниматься делом, никакие ангелы не прилетят во время нейрофизиологического эксперимента.
— Можем поговорить про момент, когда человек без сознания, но мозг продолжает жить?
— Вообще-то, каждую ночь мы засыпаем и теряем сознание. В каких-то формах оно остается, но не в таких ярких, как во время бодрствования. А потом мы просыпаемся.
Заметьте, мы просыпаемся тем же человеком, каким мы были до засыпания, что нетривиальный результат
Во сне активность мозга не замирает. Нейроны продолжают разряжаться, но делают это более синхронно. Синхронные разряды кодируют меньше информации, вот и сознание помрачено. Мозг, его клетки при этом, конечно, продолжают жить. Относительно сна есть много теорий. Например, что во сне вырабатывается долговременная память.
Вообще, сон — хороший пример бессознательной работы мозга. Но и когда мы в сознании, колоссальный объем информации обрабатывается бессознательно. Мы не имеем ни малейшего понятия о том, что именно делает мозг. Например, что происходит в моих базальных ганглиях? Мы даже сознательно не воспринимаем, какие мышцы активируются во время движений. Когда говорят: "Я имею свободу воли, я могу поднять руку", я всегда спрашиваю: "Расскажите, какие мышцы вы активировали? В какой последовательности?"
— Как бы вы хотели умереть?
— Более-менее все равно, потому что переход от бодрствования к небодрствованию довольно быстрый и незаметный. Эксперимент Либета здесь точно не получится.
Знаете, что такое эксперимент Либета? Человека просили нажимать время от времени кнопку, а потом сказали не просто нажимать, а смотреть на вращающийся циферблат и запоминать, когда захотелось нажать на кнопку, а потом сказать экспериментатору. Всегда оказывалось, что в мозге происходят изменения, соответствующие нажатию на кнопку раньше, гораздо раньше, на полсекунды, чем человек осознавал, что он хочет нажать на кнопку. Соответствующий вывод: человек является роботом, потому что на самом деле мозг уже за него все решил заранее. А что касается перехода к смерти или бессознательному состоянию, тут вы даже не успеете сообщить, когда вы перешли в него.
С биологической точки зрения мы не умираем, потому что существует определенное количество половых клеток. Берется одна и вторая — они обрастают большим количеством других клеток, еще образуются новые половые клетки. Потом все умирают, кроме половых клеток, которые используются для создания потомства. И так далее
Вы можете себе поставить вопрос: а зачем же тогда я существовал, какой смысл, если мое "я", мой внутренний мир умирают, только биологический материал передается? Здесь борются всегда две концепции. Одна говорит, что мы все делаем с какой-то целью, а другая говорит, что это все обусловлено причинами, целей нет.
— А вам ближе какая?
— И та, и другая имеют смысл и используются, например, в физике. Телеологическое описание удобно в биологии и социологии. Когда мы в биологической системе, я должен свой биологический материал передать, чтобы он размножился и перешел дальше, иначе от меня ничего не останется. Это можно рассмотреть как цель, а с другой стороны, можно сказать: что это за цель такая ерундовая?
— А какая не ерундовая цель?
— Сложный вопрос. Давайте об этом в следующем интервью. Или в следующей жизни.
Источник: nauka.tass.ru
