Новый Мир Новый Мир - Новый Мир ( № 11 2010)
Айзек Азимов в своих романах очень точно отражал быстро сменяющие друг друга течения научной мысли середины и конца XX века. Сначала статистика, потом теория хаоса и эффект малых возмущений… Но всемогущество телепатии и страх перед ней оставались неизменными. Вместе со страхом существует и обязательное стремление защитить свои мысли от невольного или вольного узнавания. Насколько этот страх оправдан на сегодняшний день? — ведь пока что речь шла только о возможности делиться с близким человеком переживаниями, тут до передачи настоящих образов и тем более конкретных мыслей, казалось бы, очень далеко. Впрочем, не так уж далеко, если принять во внимание возможности исследования мозга с помощью функциональной томографии.
Идея об аппаратном чтении мыслей появилась еще в конце XIX века, после изобретения рентгеновских ламп. Хорошо известно, что Эдисон, увидев за этим изобретением большое будущее, много работал над совершенствованием рентгеновской аппаратуры. Именно он начал выпускать рентгеновские лампы, удобные в обиходе. Помимо материальной выгоды, Эдисона интересовало, как работает человеческий мозг, и он надеялся увидеть через аппарат мыслительный процесс. От того периода работы остались только карикатуры. Они показывают Эдисона, лежащего под аппаратом и решающего математические задачки. Очевидно, что карикатуры были навеяны страстным энтузиазмом изобретателя, верившего в безграничные возможности новооткрытого излучения. Конечно, Эдисону не удалось наблюдать процесс работы мозга, рентген для этого не приспособлен. Так же мало результатов дала энцефалография, регистрирующая электрические сигналы мозга.
Простейшим рабочим аппаратом, регистрирующим мысли, может считаться полиграф — детектор лжи. Он отслеживает различные физиологические показатели (давление, частота сердцебиения, потоотделение, проводимость кожи
и т. д.) в момент беседы и позволяет отличить с большей или меньшей надежностью правду от вранья. Таким образом, полиграф на выходе выдает один бит не очень надежной информации: скорее да, чем нет. Ясно, что настоящее чтение мыслей предполагает получение гораздо большего объема информации.
Осуществить детальные наблюдения за работой мозга удалось только сейчас с помощью магнитно-резонансной томографии. В предыдущем разделе уже упоминалось, что томография позволяет регистрировать возбуждение нейронов во время выполнения той или иной задачи. Таким образом, можно создать карту мозга с указателями, какая часть мозга за что отвечает. Разрешение этой карты будет чрезвычайно высокое, около 1,5 квадратного миллиметра — эта площадь вмещает примерно 10 тысяч нейронов. В некоторых случаях достигается еще большее разрешение. Но если у ученых имеется такая карта, то почему бы не попробовать решить обратную задачу: имея картину возбуждения нейронов, прочитать образы работающего мозга? Нужно для этого создать специальные картотеки, в которых определяется соответствие картины возбуждения и предлагаемого образа. Образом может служить что угодно — картинка, буква, звук, движение и так далее, важно определить, в каком участке мозга хранится требуемый тип символов. Затем с помощью мощного компьютера сопоставлять экспериментальные томограммы с картотекой. Как только ученые осознали принципиальную возможность решения этой задачи, сразу же были получены замечательные результаты.
Команда английских ученых под руководством Элеaнор Магьюр (Eleanor Maguire) в Университетском колледже Лондона провела серию выдающихся экспериментов. В первой из них была открыта зона мозга, отвечающая за локализацию пространственной информации. В этом исследовании приняли участие настоящие эксперты в области пространственного ориентирования — лицензированные лондонские таксисты. В Лондоне для получения лицензии таксиста требуется запомнить расположение не менее 20 тысяч улиц. Движение по тысячам улиц осложнено бессистемным чередованием одностороннего и двустороннего движения. Выяснилось, что у лондонских таксистов увеличен объем и масса серого вещества в задней части гиппокампа — отдела мозга, расположенного в височных долях полушарий. Чем больше был водительский стаж таксиста, тем больше у него был этот отдел. При этом общий объем гиппокампа оставался более или менее постоянным. Отсюда следовали очевидные выводы: во-первых, задняя часть гиппокампа отвечает за пространственную память и, во-вторых, при должной тренировке пространственная память совершенствуется за счет увеличения особого отдела мозга. Итак, в лаборатории Элеонор Магьюр все было готово для чтения мыслей, касающихся расположения объекта. Главная мишень — область гиппокампа.
Испытуемым, которые согласились на чтение мыслей, предложили двигаться в виртуальной комнате, смоделированной наподобие пространства в компьютерных бродилках. Во время виртуального движения снимали динамику возбуждения нейронов гиппокампа. Задача ученых — определить местонахождение объекта в виртуальной комнате. Ученые справлялись с этой задачей вполне успешно — правильные ответы составили около 50% против 25%, если бы ответы были случайными.
Следующая задача, поставленная в этой лаборатории, состояла в возможности определять воспоминания человека по его томограммам. Эксперимент осуществлялся по следующей схеме. Десяти испытуемым показывали три коротких видеосюжета. В видеосюжетах актриса выполняла некие простые действия: опускала письмо в почтовый ящик, выбрасывала жестянку из-под кока-колы. Участники эксперимента смотрели клипы по десять раз, затем их просили вспомнить один из сюжетов. Так были составлены усредненные томограммы каждого воспоминания (они отправились в общую картотеку томограмм). После этого участник мог вспоминать любой из сюжетов на выбор, а ученый должен был по его томограмме догадаться, какой из сюжетов был выбран. В данном случае ученый выступил технически оснащенным телепатом. Ясно, что ошибки неизбежны и результат эксперимента имеет статистический характер. Точность определения составила 45%, а это существенно выше, чем 33%, которые бы получились при случайном попадании.
У каждого из участников картина возбуждения в гиппокампе была индивидуальной. Однако сама область, заключающая работающие нейроны, оказалась более или менее сходной — это передние боковые и задняя правая зоны гиппокампа. В последней из названных зон содержится информация о пространственной локализации события, две другие служат своего рода указателем, который направляет воспоминания к нужным отделам коры. Подобный способ хранения информации об индивидуальном опыте оказался сходным у всех испытуемых, так что этот способ авторы исследования считают универсальным.
Недавно ученые выяснили, как представляются числа в мозге человека. Как оказалось, счетом занимается теменная область коры. При демонстрации определенного числа объектов возбуждаются нейроны в этой области, при этом чем больше число, тем меньше возбуждение. По силе возбуждения “математических” нейронов можно понять, какое число точек или других предметов видит человек. Частота узнавания загаданного числа по томограмме — около 70%. Такие исследования — это не просто игра в телепатов, они дают представление о формировании счетных представлений у человека, о технике преподавания математики и так далее. Так, в московском Институте высшей нервной деятельности вкупе с регистрацией подобных счетных нейронов было показано, что представление о числах присутствует у детей еще прежде, чем те учатся говорить. Томограммы мозга у обезьян говорят также об их врожденных математических способностях, причем хранение и представление счетной информации у человека и животных отличается весьма незначительно.
Другое важное открытие в области аппаратной телепатии принадлежит американской группе исследователей под руководством Марсела Джаста из Карнеги Мэлон университета (Marcel Just, Carnegie Mellon University). Они изучали представление отдельных слов в головном мозге. Действительно, при чтении мыслей словба едва ли не важнее образов. Слово формирует мысль.
“Я слово позабыл, что я хотел сказать. / Слепая ласточка в чертог теней вернется”, — писал Осип Мандельштам. Где располагается этот мандельштамовский “чертог теней”? Функциональная томография и здесь пришла на помощь исследователям. Десяти испытуемым читали вслух 60 существительных, снимая синхронные томограммы. Из индивидуальных томограмм удалось выделить общие компоненты, которые соответствовали каждому из слов. Когда картотека была составлена, участники эксперимента загадывали слово из списка, а ученые, как и в других подобных экспериментах, пытались его определить. Ученым удалось правильно определять задуманные слова в среднем в 72% случаев. Столь высокая точность была достигнута не за счет большего разрешения томограмм, как можно было бы предположить. По ходу экспериментов ученые разгадали принцип хранения информации о словах. Оказалось, что в коре мозга имеются участки, в которых представляются глобальные смысловые ассоциации. Таких ассоциативных групп было найдено три. Первая группа отражает связь с домом или укрытием: крыша, тепло, строение и так далее. Вторая группа указывает на процесс еды: яблоко, зуб, ложка. Третья — это предметы, которыми можно манипулировать, совершать какие-то действия: молоток, отвертка, автомобиль. Каждая смысловая группа представлена в мозге несколькими вполне определенными участками, каждый из которых включает три-пять центров возбуждения в различных отделах коры; всего определено 12 таких центров. Это — своего рода камеры хранения смыслового багажа, который несет каждое слово, и таких камер хранения три. Возбуждение нейронов в центрах каждого представительства указывает, что слово относится только к одной смысловой группе, то есть весь смысловой багаж размещен в одной камере хранения. Если слово ассоциируется сразу с двумя смысловыми группами, как, например, ложка — слово из второй и третьей групп, то возбуждаются нейроны сразу в двух представительствах, смысловая нагрузка расположена в двух камерах хранения. Таким образом, набор возбуждений в каждом из трех представительств — количество багажа в каждой из трех камер хранения — формирует конкретное понятие. Для каждого слова указывается количество багажа в трех камерах хранения, и смысл слова становится ясен. Разгадав этот принцип, ученые научились точно определять, какое слово задумал человек.
