Цивилизация
В Москве создан прибор под названием «Нейрокомпьютерный интерфейс», позволяющий набирать текст на компьютере «силой мысли». О работе прибора во вторник на заседании Президиума РАН доложил руководитель группы группы ученых из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН заведующий лабораторией физиологии сенсорных систем академик Игорь Шевелев.
По словам академика, суть прибора довольно проста. Например, человек хочет набрать слово «кино». Он задумывает букву «К», представляя ее образ. На мониторе начинают появляться буквы. Как только появляется буква «К», возникает так называемая «волна Р300» — электрическое колебание в мозгу (усилившееся возбуждение зрительных центров). Расположенные на голове человека 40 датчиков фиксируют момент возбуждения и соотносят его с находившейся тогда перед глазами человека буквой. Результат появляется на соседнем мониторе. Пока на набор слова из четырех букв уходит около 20 минут, хотя, как сообщил Игорь Шевелев в своем докладе, уже сейчас возможно сокращение времени в 8 раз.
Помимо мыслительного набора текста ученые также занимаются разработкой схем для управления инвалидной коляской и роботом. По словам Шевелева, «это даже проще, чем набирать текст, ведь перечень команд меньше, чем количество букв и знаков препинания ».
Ученый подчеркнул, что их прибор — всего лишь приложение на практике многолетних фундаментальных исследований сенсорных систем, проводящихся в его институте, и большая часть сообщения отводилась именно этим исследованиям. Ученые выяснили, что распознание зрительного сигнала в головном мозге происходит по очень сложной схеме, и совсем не так, как предполагалось ранее. Так, например, после получения зрительного сигнала одна нейронная цепочка анализирует «что?», распознавая объект, а другая — параллельно анализирует «где?», оценивая окружение объекта. Затем полученная обеими цепочками информация объединяется.
Основные результаты многолетней работы ученых — это наличие специализированных нейронов, которые отвечают за опознание самых разных предметов и форм.
В зрительном отделе головного мозга — около 300 миллионов нейронов, и уже выделено около 2000 их типов. Кроме того выяснилось, что разные участки мозга отвечают за распознание разных объектов. Этим, в частности, объясняются интересные эффекты при инсультах и травмах. Так, например, зафиксирован случай, когда после инсульта автоконсультант перестал различать марки машин. Все остальные распознавательные способности остались прежними.
Так как учеными установлено, что специализация нейронов — приобретенное явление, есть шанс в будущем восстановить утраченные из-за повреждения мозга навыки.
Директор Института проблем передачи информации РАН академик Николай Кузнецов так прокомментировал результат коллеги: «Работа имеет значение и для техников. Она открывает огромное поле для новых работ — от создания искусственного зрения до нейропротезов, управляемых нервными импульсами».
Вице-президент РАН Николай Платэ — химик по специальности, прокомментировал доклад Шевелева с точки зрения своей науки: «Раз существует до 2000 типов специализированных нейронов — очень заманчиво будет изучить и разнообразие химических процессов». Член-корреспондент РАН Инесса Козловская из Института Медико-Биологических проблем РАН говорит: «Исследования группы Шевелева не только описывают процессы, возникающие при передаче зрительных образов в мозг. Они открывают возможности и для управления этими процессами». Как добавила Козловская, эти исследования могут оказаться важными и при практической работе, скажем, с космонавтами.
Сотрудниками ИМБП отмечен случай, когда при ручной перестыковке корабля «Прогресс» космонавт просто не смог «опознать» «Прогресс» и произошло столкновение транспортника со станцией «Мир». Тогда повредился модуль «Спектр».
Несмотря на то, что гравитация не оказывает влияния на зрительные функции, она напрямую влияет на другие рецепторные системы, а через них — на зрительную.
Нейрофизиология зрения и других органов чувств — одна из самых быстро развивающихся областей науки. В ходе своего доклада академик Шевелев привел интересный пример: страницу из американского учебника нейрофизиологии 2001 года, на которой изображена схема восприятия мозгом зрительных образов. Современные исследования показывают, что уже и эта схема безнадежно устарела.