Ничего личного: Сканеры мозга читают мысли
Идея для стартапа: покупайте томограф для фМРТ и нанимайте пару лаборантов. Рекламируйте себя так: «Мы поможем понять, кого вы на самом деле любите».
Пока мы листаем Фейсбук, вооружённые оборудованием для функциональной магнитно-резонансной томографии люди в белых халатах совершают революцию в психологии. Изобретение методов нейровизуализации для этой науки по значимости сравнимо с появлением телескопа в астрономии или микроскопа в биологии.
Функциональная магнитно-резонансная томография или фМРТ измеряет изменения в токе крови, вызванные активностью головного или спинного мозга. Когда область мозга активна, приток крови к ней усиливается.
Каждый день в мире публикуется новое исследование с использованием фМРТ. Лёжа в сканере, добровольцы решают моральные дилеммы, выбирают товары, оценивают произведения искусства и лица политиков. В это время учёные наблюдают за активностью их мозга. Если у человека при взгляде на портрет возбуждаются островковая доля, передняя поясная кора и хвостатое ядро — это любовь.
Результат сканирования фМРТ. Подсвеченные области отображают повышение нейронной активности.
Особый интерес учёных вызывают необычные состояния сознания. Савантизм (выдающиеся способности в некоторых областях при общем невысоком развитии), синестезия (объединения органов чувств, когда, например, звуки имеют цвет), не распознаёте лица, мерещится третья рука — тогда заглянуть к вам в мозг будет особенно интересно. Накормить подопытного галлюциногенными грибами и посадить в томограф — уже было. Но что красно-жёлтые пятна на экране могут рассказать о субъективном опыте человека?
В 196 году до нашей эры египетские жрецы выбили на стеле письмо царю Птолемею V Епифану. Когда Розеттский камень нашли спустя две тысячи лет, он содержал три версии одного текста: иероглифами, демотическим письмом и перевод на древнегреческий язык. Их сопоставление послужило отправной точкой для расшифровки древнеегипетских иероглифов.
Розеттский камень. Найден в 1799 году в Египте, дал исследователю Жан-Франсуа Шампольону материал для прорыва в дешифровке иероглифов. Хранится в Британском музее.
Современные нейробиологи расшифровывают мозговую активность подобно египтологам XIX века. Их Розеттский камень — фМРТ. Активация нейронов во время мышления и восприятия образует определённый рисунок. Паттерн активации нейронов соответствует определённой мысли, чувству или действию так же, как следы лазерного луча на записанном диске соответствуют конкретному звуку.
Поскольку узоры в мозге гораздо сложнее иероглифов, без математики здесь не обойтись. Для расшифровки «мозговых кодов» программисты используют криптоанализ и brute force — метод полного перебора. Похожим способом британцы во время Второй мировой войны взламывали немецкую шифровальную машину Enigma.
Шифровальная машина Enigma.
Bombe — машина для расшифровки кода Enigma.
Для расшифровки пропущенных через Enigma сообщений криптоаналитики из секретного центра Блетчли-парк использовали 210 электронно-механических машин типа Bombe весом в 2,5 тонны каждая. Сегодня у нас есть компьютеры, и благодаря машинному обучению мы можем натренировать их быстро находить закономерности в любых данных. Таким образом, скармливая компьютеру информацию об активности мозга, можно получать реконструкцию того, что эту активность вызвало. Например, можно узнать, что человек видит, основываясь лишь на данных сканирования фМРТ. Такой фокус в 2008 году проделали японские нейробиологи под руководством Юкиясу Камитани, экспериментально подтвердив теории, как мозг обрабатывает изображение.
Реконструкция, полученная группой Камитани.
По некоторым оценкам, через органы чувств в нервную систему поступает 11 миллионов бит информации в секунду, 75% из них через глаза. Это RAW data — поток сигналов, идущих от сетчатки в мозг. Мозг превращает значки на бумаге в слова, говорящие комочки — в лица друзей. Он определяет глубину, цвет, движение, контраст, выбирает объект из визуального шума вокруг него. Результатом работы хитроумных алгоритмов становится 3D-модель реальности, отображающаяся у нас в сознании. Мы видим не глазами, а мозгом.
Попытка программистов Google научить компьютер распознавать образы животных.
В ходе опыта Джека Гэлланта в университете Беркли удалось воссоздать по информации фМРТ не статические картинки, а целый видеоклип. Участники эксперимента несколько часов просматривали видео, лёжа в томографе. Ученые записали результаты сканирования и обучили программу ассоциировать сцены из клипов с типами мозговой активности. Затем добровольцев вернули в сканер и показали новые ролики, которых не было в исходном наборе. На основе полученных данных программа восстановила то, что видели подопытные. Результат далёк от идеала, но он позволяет различить силуэты людей и очертания объектов.
По тем же принципам декодируют речь и движения. Когда мы выполняем действие или просто думаем о нём, возникающие при этом паттерны активности мозга похожи между собой. Поэтому учёные могут расшифровывать не только картинки, которые человек видит, но и воображаемые образы и эмоции.
Роботизированная рука повторяет жесты («камень, ножницы, бумага») человека, лежащего в фМРТ-сканере.
Изучение мозга позволяет подобраться к ответам на фундаментальные вопросы, кто мы такие есть. Поэтому открытия в области когнитивных наук трансформируют огромное количество гуманитарных проблем и дисциплин: социологию, политику, экономику, образование. Более того, технологии нейровизуализации дали рождение целому комплексу новых наук о сознании.
Возможно, скоро мы будем лайкать мыслеформы и выкладывать в Инстаграм сны. Управление роботизированным протезом силой мысли — реальность уже сегодня, а в будущем новые интерфейсы «мозг—компьютер» позволят заговорить парализованным людям. Портативные сканеры могут стать стандартным дополнением к кушетке психоаналитика, а ложь в суде окажется невозможной. Прогресс в понимании человеческого поведения позволит предсказывать его с высокой точностью. Мир изменится настолько радикальным образом, что подготовиться сейчас к этому невозможно.
