Интерфейс «мозг-мозг»: мы научились передавать мысли без помощи слов или нет
В конце сентября на сайте препринтов научных статей arXiv появилась статья ученых из университетов Вашингтона и Карнеги-Меллон, которые создали «первый мультиперсональный неинвазивный интерфейс „мозг-мозг“ для совместного решения проблем» — они объединили мозги трех людей в сеть, и те смогли силой мысли сыграть в «Тетрис». «Чердак» рассказывает, в чем заключается техническое достижение исследователей и разбирается, можно ли считать, что мы научились передавать друг другу мысли напрямую.
Нынешние интерфейсы «мозг-мозг» — союз технологий нейровизуализации и нейростимуляции. Суть идеи — в том, чтобы передавать информацию от мозга одного человека к мозгу другого напрямую, минуя речь.
Для этого ученые используют две давно и хорошо изученные технологии: электроэнцефалографию (ЭЭГ), с помощью которой с поверхности головы записывается электрическая активность мозга, и транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), при которой кору головного мозга неинвазивно стимулируют короткими магнитными импульсами.
Инструментально схема такая: ЭЭГ измеряет электрическую активность мозга через электроды, закрепленные на голове. Сегодня ученым уже известны некоторые паттерны активности мозга и то, какие именно переживания с ними коррелируют. К примеру, наблюдение за вспышками света с частотой 15 герц заставляет затылочную кору мозга наблюдателя испускать сильный электрический сигнал на той же частоте. Если переключить внимание на световые вспышки на частоте 17 герц, изменится и частота сигналов, которые фиксируются с помощью ЭЭГ.
В свою очередь, транскраниальная магнитная стимуляция возбуждает электрическую активность в специфических областях мозга. Например, магнитный импульс, посланный в затылочную кору, вызывает у человека фосфен (зрительное ощущение, возникающее без воздействия света на глаз) в виде вспышки света. Используя оба этих инструмента, можно посылать и получать сигналы из мозга и в мозг.
Сама схема подобной передачи сигнала тоже применялась не впервые — 5 лет назад те Раджеш Рао и Андреа Стокко сыграли по сети при помощи интерфейса «мозг-мозг». В этот раз ученые впервые провели эксперимент с тремя участниками-людьми, таким образом реализовав обещанный ими интерфейс BrainNet. В этом эксперименте было два «отправителя» и один «получатель». Каждый сидел в отдельной комнате и не общался с другими. Перед каждым находился монитор с игрой вроде «Тетриса»: с верхней части экрана падал блок, который должен был попасть в соответствующий паз в нижней части экрана. Блоки были двух видов: те, которые нужно повернуть на 180 градусов, чтобы они встали в паз, и те которые поворачивать не надо.
Два отправителя с закрепленными на их головах электродами для ЭЭГ смотрели на экран игры в «Тетрис». Им нужно было решить, нужно ли повернуть фигуру или нет, и передать эту информацию третьему члену группы, который. Контролировать сигнал можно было, взглянув на один из светидиодов, установленных по сторонам от экрана: один мигал с частотой 15 герц, второй — с частотой 17 герц. Взгляд на 15-герцовую лампочку (который считывался на ЭЭГ) означал «надо повернуть», взгляд на другую — обратное.
Получатель, к которому прикреплена и ЭЭГ и ТМС имел другое задание: Он видел только верхнюю часть экрана с падающими блоками, но не знал, надо ли их вращать, чтобы они правильно вставали в паз на дне игрового экрана. Но с помощью ТМС он получал сигнал от каждого отправителя. Преобразованный на стороне получателя сигнал «вращай» состоял из единичного фосфена.
Так выглядел интерфейс, при помощи которого отправитель слал партнеру по игре сигнал
Получив данные от обоих отправителей, получатель выполнял действие. Но главное в том, что игра позволяет еще один раунд взаимодействия: отправители видят падающий блок, поэтому могут определить, сделал ли получатель правильное действие и передать ему следующую команду к действию в следующий раунд коммуникации. В некоторых испытаниях исследователи намеренно меняли информацию от одного из отправителей, чтобы посмотреть, сможет ли получатель определить, стоит ли ее игнорировать. Так в эксперименте появляется элемент ошибки, часто присутствующий в реальных социальных ситуациях.
У экспериментаторов было пять таких групп, которые справились с заданием с довольно высокой точностью 81,25%. Авторы эксперимента считают, что у технологии большие перспективы. «Основанный на облачной технологии интерфейс „мозг-мозг“ может передавать информацию от любого набора устройств в интерфейс „мозг-мозг“ и делать возможным глобальное взаимодействие между мозгами через Интернет».