Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Один мозг хорошо, а три – лучше

31.07.2015 Наука и жизнь

Пара мозгов, объединённые в сеть, трудятся лучше, чем поодиночке – по крайней мере, у обезьян и крыс.

Исследователи из Университета Дьюка под управлением Мигеля Николелиса (Miguel A.L. Nicolelis) в буквальном смысле воплотили в судьбу известную пословицу о том, что одна голова – прекрасно, а две – лучше: в одном опыте они объединили между собой мозги трёх мартышек, в другом – мозги четырёх крыс. Такие межмозговые сети лучше справлялись с когнитивными задачами, по крайней мере, с теми, каковые им предлагали нейробиологи.

Человеческий мозг, вид сбоку. (Фото Visuals Unlimited / Corbis.) Три макаки, несущие ответственность за различные направления перемещения виртуальной руки, общими усилиями двигали на экране монитора модель мяча. (Рисунок Miguel A.L. Nicolelis.)‹ ›

Тут стоит напомнить, что лаборатория Мигеля Николелиса в далеком прошлом занимается тем, что возможно назвать созданием нейрокомпьютерного интерфейса – иными словами, он и его сотрудники пробуют наладить связь между электронным устройством и мозгом. Такое электронное устройство, со своей стороны, может принадлежать неестественной конечности, либо, к примеру, передавать сигналы в второй мозг.Один мозг хорошо, а три – лучше За последние годы исследователям удалось добиться воистину впечатляющих результатов.

Вот только кое-какие из них: пара лет назад Николелис и его несколько сконструировали нейроимплантат, разрешающий мартышке двигать механической рукой и, более того, приобретать от неё тактильные ощущения. После этого нейрокомпьютерный интерфейс обучили справляться с двумя руками – эта задача была сложнее, чем при «одноручного» устройства, по причине того, что скоординированная работа конечностей подчиняется вторым сигналам, нежели работа рук по отдельности. Опыты проводили на мартышках, а сами руки были виртуальными, но в этом случае задачей нейробиологов было не сконструировать саму руку (эту задачу возможно назвать второстепенной), а расшифровать двигательные и координационные сигналы мозга и перекодировать их в язык, понятный компьютеру.

А вдруг приёмником сигналов сделать не руку, а второй организм? К примеру, может ли крыса посредством нейрокомпьютерного переводчика приказать второй крысе пошевелить лапой либо хвостом? Таковой опыт поставили, а его результаты были размещены в Scientific Reports в 2013 году: особый имплантат, вживлённый в соматосенсорную кору, передавал сигналы между животными, одно из которых находилось в Соединенных Штатах, в лаборатории Университета Дьюка, а второе – в Бразилии.

Логично, что следующим этапом стало, грубо говоря, добавить мозгов, а заодно усложнить задачу: дабы несколько приказывал второму, а дабы они совместно трудились над неспециализированной целью. Для этого трём макакам резуса сперва вживили в мозг устройство, разрешающее считывать активность нескольких сотен моторных нейронов (тех, каковые руководят перемещениями).

Независимо друг от друга все три мартышки обучались руководить трёхмерной моделью руки на экране монитора: необходимо было лишь представить, то либо иное перемещение, как виртуальная конечность начинала двигаться – считывающее устройство в мозге переводило язык нейронных импульсов в команды компьютеру. А после этого всех трёх подключили к одной «руке», причём так, дабы каждой досталось два из трёх измерений перемещения (другими словами одна осуществляла контроль перемещение по осям X и Y, вторая – по Y и Z, третья – по X и Z), и дабы вклад по каждой оси был равен 50 процентов. Другими словами перемещение виртуальной руки, скажем, по вертикали контролировалось сходу двумя животными, но – на равных условиях.

Мозги не были соединены напрямую, никаких проводов от одного черепа второму не протягивали, мартышки соединялись через неспециализированный нейрокомпьютерный «джойстик». Однако, как пишут Николелис и его коллеги в свежей статье в Scientific Reports, активность мозга у приматов синхронизировалась между собой, так, дабы поскорее возможно было достигнуть цели – дотронуться виртуальной конечностью до виртуального мяча. Им получалось совершить желаемое кроме того тогда, в то время, когда одну из мартышек отвлекали.

Иными словами, нейробиологам удалось доказать, что объединение нескольких центральных нервных совокупностей на электронной платформе в полной мере осуществимо – элементы мозговой сети смогут «договориться» между собой для неспециализированной цели, а сама сеть будет в полной мере устойчива к недостаткам: к примеру, в случае если один из элементов не известно почему выпадет из процесса. Возможно высказать предположение, что устойчивость её будет расти вместе с масштабом: сеть, объединяющая десятки, тысячи и сотни узлов вряд ли кроме того почувствует отсутствие пары-тройки функциональных единиц.

Ну а вдруг всё-таки напрямую соединить мозги? Таковой опыт обрисован в ругой статье, вышедшей в Scientific Reports параллельно с предыдущей – действительно, в этом случае экспериментировали не с приматами, а с крысами. Исследователи имели возможность отправлять с мозг животных импульсы и считывать активность, которую импульсы будили в мозговых нейронах всех подопытных.

Сперва крысы легко должны были синхронизировать активность собственного мозга с тем, что они ощущали в мозгах другого – их нейроны должны были начать трудиться сходным образом (не смотря на то, что раздражающий импульс приобретала лишь одна из крыс). После этого задачу поменяли: импульсы, каковые транслировались в крысиный мозг, делалась чаще или реже, что соответствовало трансформациями в окружающем микроклимате – температура окружающей среды либо давление увеличивались либо понижались, как если бы не так долго осталось ждать должен был начаться ливень, либо, напротив, должно было проясниться. От животных требовалось сопоставить взятую данные о температуре и давлении и угадать возможность дождя.

Оказалось, что в одиночку крысы справлялись с задачей хуже, чем совместно. Другими словами в случае если сведения о «климатических трансформациях», закодированные в серии импульсов, распределялись между четырьмя мозгами, то крысы правильнее угадывали, отправится ли в лаборатории ливень либо нет. Разумеется, это происходило благодаря взаимно синхронизированной активности всех четырёх нервных совокупностей – информация подвергалась более тщательному анализу.

Очевидно, новые результаты вынудили отыскать в памяти все вероятные страхи, порождённые научно-(и не весьма научно-)фантастическим произведениями на тему коллективного разума; одним из самых популярных стало сравнение нейрообъединённых крыс и обезьян с Коллективом Борг из «Звёздного Пути». Но, по словам самого Мигеля Николелиса, он не верит в вот такое прямое объединение личностного опыта, чувств, памяти, в переливания личностей и «возможность» объединения из одного мозга в второй.

Как ни парадоксально, он по большому счету есть одним из самых громадных скептиков относительно идеи создания электронного мозга: согласно его точке зрения, обозримой перспективе сымитировать мозг нам не удастся. Мы сможем отправлять сигналы прямо в мозг, сможем увеличить принимающие свойства мозг, сможем усовершенствовать электронно-нейронные интерфейсы, но воспроизвести нейронное в электронном вряд ли удастся. Неприятность в том, что сложность мозга состоит не только и не столько в комбинации триллионов и миллиардов клеток межклеточных соединений, но и в изюминках сотрудничества между нейронами – их не всегда возможно конкретно угадать, а такое вероятностное устройство вряд ли вероятно воплотить в кремнии.

Однако, пускай объединение нервных совокупностей остаётся низкоуровневым, потенциал для того чтобы «слияния мозгов» однако очень велик. К примеру, в случае если перевести разговор в практическую, медицинскую плоскость, то скажем, объединение нейронных сигналов больного и здорового человека, перенесшего инсульт, может оказать помощь скоро вернуть кое-какие функции мозга, от двигательных до речевых.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

Один жезл хорошо, а три лучше. ГАИ ДПС


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , , ,