Transcription
Сделать первый шаг в IT - это Яндекс. Практикум. Стать студентом в 30 и заново поверить в себя. Это Яндекс. Практикум. Освоить новую профессию и взять всё от образования в Яндексе. Это Яндекс. Практикум. Начните учиться бесплатно и продолжайте мечтать.
Перед вами два изображения. Слева - оригинал, который показывает человека, а справа компьютер пытается реконструировать то, что человек видит исключительно по активности его мозга. Местами сходство лишь отдаленное, но когда на экране появляются лица, выглядит очень даже похоже. Но результат становится гораздо более впечатляющим, когда узнаешь, как ученые это сделали.
Испытуемых помещали в томограф и сканировали в реальном времени их мозг. Это называется МФРТ - функциональная магнитно-резонансная томография. Когда нейроны активируются, они активно потребляют кислород, а для обеспечения этой потребности к ним усиливается кровоток. А томограф видит, к какому участку мозга прямо сейчас проливают кровь. То есть это такой довольно грубый инструмент.
Но даже на этих не самых точных данных удалось натренировать впечатляющую компьютерную модель. Как ее обучали? Сначала ей показывали одновременно и томограмму, и оригинал изображения, которое видел человек в момент сканирования. Дескать, научись сопоставлять. А потом человеку в томографе показывали уже новые видеоролики, которые ни он, ни компьютерная модель раньше не видели.
Теперь модель знала только паттерн активности мозга и пыталась догадаться, на что это похоже. Для этого у нее был доступ к огромному массиву видеофрагментов, изображений, которые вы видите, получаются путем наложения друг на друга большого количества лучших догадок компьютера. В итоге, как видите, нейросеть научилась восстанавливать примерные очертания тех предметов, которые видит человек.
Но и это еще что! Можно даже научиться видеть чужие сны. Делается это похожим способом: обучаем модель на конкретном человеке, а потом анализируем паттерны активности его мозга во время сна. О таком исследовании японских ученых я уже рассказывал в видео про сон. Результат не такой впечатляющий, но принципиальная возможность заглянуть кому-то в сны, по-видимому, существует.
Главное теперь, чтобы никто не научился отправлять в сны рекламу трусов, как в "Футураме". А теперь подумайте - оба исследования это примеры более чем 10-летней давности и сделали их без современных генераторов видео на сетях типа Sora или Runway, которые всего за несколько лет дошли от такого до вот такого. Теперь представьте, что можно будет сделать в будущем и что, если этим займутся корпорации или правительство?
Ууууу! Привет, я Александр Панчин. Сегодня мы займемся чтением мыслей. Мы обсудим, как мозг кодирует информацию и как эту информацию можно из него извлечь, в том числе с помощью новейших технологий. А значит, узнаем, что сейчас происходит в области под названием "нейробиология сознания".
Она изучает, как мозг кодирует то, что мы помним, видим, слышим и думаем, как устроены наши восприятия и памяти, идеи и ассоциации. Как вы видите, эти два направления исследований - прикладное и теоретическое - неразрывно связаны друг с другом. Из этого видео вы узнаете, можно ли создать мышь, которая никогда не забывает, есть ли у вас в голове нейрон Дарта Вейдера и что общего между внутренним GPS в вашем мозге и картой из шестиугольников в «Героях меча и магии»?
Житейская мудрость гласит: нельзя заглянуть в голову другому человеку. Чужой субъективный опыт напрямую нам недоступен. До сих пор некоторые философы бьются над вопросом: что значит быть летучей мышью? Пока не станешь, ей не поймешь. Действительно, о том, что происходит у других в голове, мы догадываемся лишь по внешним проявлениям мышления, по поведению.
Мы смотрим на чужие поступки или слова и предполагаем, что за ними стоят процессы и ощущения, в целом похожие на то, что испытываем мы, когда делаем то же самое. Однако, что бы ни говорили философы, крышку этого черного ящика все же можно приоткрыть. Вначале я показал попытку расшифровать наше зрительное восприятие.
А можно ли увидеть в мозге такие абстрактные вещи, как слова? Это попробовали сделать ученые из Университета Беркли. Они тоже засовывали людей в томограф и смотрели на мозг в реальном времени. Что в нем происходит, когда ему рассказывают историю? Допустим, заходит гомеопат в бар, заказывает воды, а бармен говорит: "Мне кажется, что вам на сегодня хватит".
По идее, если записать реакцию мозга на конкретное слово, например, много раз отфильтровать шумы и случайные побочные сигналы, то можно составить своеобразный нейрословарь, мозговую карту слов. И действительно, на многие слова у испытуемых была четкая реакция, причем иногда в нескольких разных областях мозга, в зависимости от того, какое значение слова имеется в виду.
Например, слово "вверх" отзывалось в разных участках, когда говорили о верхе одежды, как о верхе рейтинга или о верхней части здания и предметов. Создавая этот нейрословарь, ученые сделали несколько удивительных открытий. Оказалось, что у разных людей индивидуальные карты слов отличались, но у них все равно было некоторое сходство.
Общие принципы организации, например, слова были физически сгруппированы по тематическим областям. Смотрите, вот тут каждая тема окрашена в свой цвет. Например, вот область, где слова о жизни и семье: дети, женщина, муж, родители, квартира, школа и так далее. В другом уголке мозга видны эмоциональные реакции, в третьем - цифры и размеры.
Получается, что слова не просто записываются на любое свободное место, как на диске компьютера или в тетрадке. Мозг раскладывает все по коробочкам, по смыслу и понятиям, которые ассоциируются друг с другом, например, муж и жена или оружие, броня и мускулы собираются в кластеры близко друг к другу. Мы уже обсуждали это свойство мозга, когда говорили о сенсорном гомункуле в видео про боль.
Области мозга, которые принимают сигналы от разных частей тела, распределены по краям мозга как карта. Есть участок для пальца, для руки, для ноги, губы или спины. У всего свое место. На первый взгляд это кажется очевидным, но мозг мог бы быть устроен и иначе. Например, как компьютер, записывает слова в любое свободное место на жестком диске или вообще каким-то непостижимым образом, скажем, каждое слово хранилось бы в 100 000 нейронах на разных концах коры.
Поэтому нам очень повезло, что в мозге похожее находится рядом, причем часто в одних и тех же местах у разных людей. Это огромная подсказка, которая поможет нам разгадать тайны сознания, а в итоге и создать машину для чтения мыслей. Но почему так? Почему мозг оказался более понятным, чем мы ожидали? Почему в нем близкие по смыслу понятия физически тоже находятся рядом?
Ответ стал более ясным, когда мы поняли, как в мозге формируются ассоциации. Это важнейшее открытие в нейробиологии сознания сделал ученый Родриго Киан Кирога. Он открыл нейроны концепции, клетки, которые избирательно реагируют только на конкретные сложные идеи. А помогли открытию эпилептики.
Дело в том, что людям с тяжелой эпилепсией иногда приходится идти на операцию, при которой удаляют небольшую часть мозга. Задача - найти и обезвредить участок, который служит как бы спусковым крючком для эпилепсии. В нем начинается неконтролируемая нервная активность, которая передается в другие части мозга и вызывает цепную реакцию, то есть приступ, очень неприятное состояние, может даже угрожать иногда жизни.
В России с таким диагнозом запрещено работать в авиации, водить машину, лечить больных и даже работать педагогом, но не чиновником. В случае, когда эпилепсия не контролируется лекарствами, врачи ищут этот проблемный участок мозга и удаляют. А чтобы найти нужное место и не задеть ничего важного, операцию проводят на человеке в сознании.
То есть человек сидит, с ним разговаривает, и при этом ему вскрывают под местной анестезией черепную коробку. А потом медики бьют током в разные части мозга, спрашивают: "Ну как себя чувствуешь?" Так выясняют, что именно вызывает припадки, а что лучше не вырезать. Но это же дает уникальную возможность ученым изучать мозг.
Совместить, ну, приятного, конечно, мало, но совместить важное с интересным. Поэтому пациентам предлагают добровольно поучаствовать в научном исследовании, и в момент операции проводят разные эксперименты. Причем проводят очень быстро, буквально за полчаса, чтобы не поставить здоровье пациента под угрозу, но при этом испытать максимум гипотез. Ведь такую операцию обычно делают раз в жизни.
Так вот, команда Кироги провела множество таких тестов. Они быстро вводили в мозг десятки маленьких электродов, каждый из которых считывает сигнал очень точечно, чуть ли не от одного нейрона. А дальше Кирога показывает человеку много разных узнаваемых картинок. Например, портреты знаменитостей, пейзажи, слова и прочие. Показывает и смотрит.
Вот нейрон молчит, молчит и вдруг срабатывает. И срабатывает он, например, на фотографию Дженнифер Энистон, актрисы из сериала "Друзья". А ученые к этому готовы. Они продолжают показывать пациенту следующие картинки. Но тут же быстренько находят еще фотографии Энистон, максимально не похожие на первую. В другой одежде, позе, в другом освещении, черно-белые и цветные, делают надпись "Дженнифер Энистон".
И даже аудиозапись, где произносит слова "Дженнифер Энистон". И каждый раз нейрон реагирует, но молчит, если показать фотографию другого человека или автомобиля, значит, мы нашли нейрон Дженнифер Энистон. Это и есть нейрон концепции. Пока нейробиологи исследуют нас по сканам нашего мозга и анализу активности нейронов, уже сейчас существуют методы, которые позволяют легко и быстро узнать о нас очень многое.
Например, с помощью анализа ДНК. В моем большом видео про генетические тесты и в других роликах я неоднократно подчеркивал, что самое важное в генетическом тесте - это то, что люди могут проверить, нет ли у них мутаций, которые передаются по наследству. Лично для меня это была основная причина пройти тест. Но, конечно, у каждого могут быть свои мотивы.
И что бы вы ни решили узнать, это может оказаться полезным. Например, из теста генетический паспорт от компании Genotek вы не только можете получить информацию о наличии наследственных заболеваний, которые могут перейти в следующем поколении, но также сможете узнать информацию о своем происхождении, откуда родом вы и ваши предки, и даже найти своих родственников.
Кто знает, может, и мы с вами родня. Вы также узнаете, не повышен ли у вас риск некоторых заболеваний, а также побочных эффектов или сниженной эффективности при лечении некоторыми популярными лекарственными препаратами и даже получите индивидуальные рекомендации по профилактике болезней.
А еще генетический тест - это отличный подарок. Можно заказать доставку на адрес близкого человека или получить серебристую коробку самостоятельно, а потом вручить ее. И да, сейчас я попытаюсь прочитать ваши мысли, Александр, вот вы рассказали нам про генетический паспорт, неужели не будет какого-то промо-кода?
Что ж, переходите по ссылке в описании и заказывайте генетический паспорт со скидкой 68% по моему промо-коду PANCHIN4. Правда, Кирога сразу предупреждает: речь не о том, что этот нейрон реагирует только на Энистон. Он может реагировать и на другие вещи, которые в тесте не показали, или на что-то похожее.
Например, в таком же тесте нашли якобы нейрон Люка Скайуокера, но оказалось, что он также зажигался, когда пациенту показывали магистра Йоду. Наверное, это был не нейрон Люка Скайуокера, а нейрон джедая или даже нейрон всей вселенной "Звездных войн". И он теперь тоже принадлежит Disney. Вообще, прикиньте, если бы ваш нейрон принадлежал реально Disney, типа было бы неловко.
Но Кирига пошел дальше. Он показал, что нейрон концепции можно обучить и даже перекодировать. Если взять условный нейрон Дженнифер Энистон, а потом долго показывать человеку фотографии Дженнифер Энистон на фоне Белого дома в разных ракурсах, рассказывать, что она там была, и так далее, этот же нейрон теперь начнет реагировать на фото Белого дома.
То есть вы понимаете, что это значит? Мы стоим на пороге понимания того, как работает память. И вот самый интересный вывод Кироги. Когда мы сталкиваемся с какой-то концепцией, загорается некоторая уникальная комбинация нейронов. А когда две концепции для нас ассоциируются, например, слова "собака" и "Павлов", это означает вполне физическую вещь.
Группа нейронов "собака" и группа нейронов "Павлов" пересекаются. Они имеют общие друг с другом клетки. Поэтому, когда мы думаем о Люке Скайуокере, у нас уже зажглась часть нейронов, которые отвечают за магистра Йода и Дарта Вейдера. Поэтому очень легко мысленно перескочить от одной концепции к другой.
Похоже, что так работает ассоциативное мышление, а также работает блуждание по закоулкам памяти. Вот что вы делаете, когда хотите что-нибудь вспомнить, а сразу не получается? Я в таком случае вспоминаю что-то родственное, а потом перехожу по автоматически возникающим в голове цепочке ассоциаций. Допустим, я хочу вспомнить свой недавний лекционный тур.
Вспоминаю, о чем была моя лекция, как презентация смотрелась на экране в одном из залов. Представляю зал, как выглядели зрители, кто подходил после лекции с интересными вопросами, какой компанией потом пошли в бар, какие там были напитки. И вот я уже вспоминаю детали, которые я даже не помнил, что я помнил. Ну и да, читать лекции бывает очень весело. Следите за моим туром.
Что это значит для нашей задачи читать мысли? Ну, как минимум, мы уже увидели, что можно узнать, думаете ли вы о бобре Курве или нет. Знаете, теперь, конечно же, думаете. Получается, нам даже не обязательно читать сами мысли, можно просто определить, думаете ли вы о понятии революция или взрывчатка, или коррупция и диктатор.
Скажем, посадить вас в сканер и задать пару наводящих вопросов. Правда, конечно, сперва сканер придется обучить. Именно на вашем уникальном мозге. Но это дело техники. Многие считают, что спецслужбы якобы внедрили массовое автоматическое прослушивание телефонов с детекцией ключевых слов, если их произнесли в разговоре, идет сигнал в органы, надо проверить.
А тут то же самое, только внутри вашей головы. А теперь серьезно. Немного базы нейробиологии. Ведь чтобы что-то прочитать, нужно понять, как это записано. Как формируются в вашей голове мысли, образы и слова, как сохраняется память. Для этого мы разберем один из важнейших принципов работы нашей нервной системы - так называемое правило Хебба.
Нейроны, которые вместе зажигаются, вместе связываются или, более грамотно, клетки, которые взаимодействуют, объединяются. Что это значит? Представьте, что есть нейрон А и нейрон Б. Вот от А к Б тянется отросток аксон, по нему А может активировать Б. То есть это такая односторонняя связь. Но это не значит, что А всегда активирует Б, ведь у них еще много связей с другими нейронами.
Но если А и Б активировались одновременно, сила связи между ними немного крепнет. Повышается вероятность того, что и в следующий раз они тоже загорятся вместе. При этом мы можем буквально увидеть, как создаются эти связи. Нейроны чаще всего передают сигналы с помощью молекул нейромедиаторов. Самый популярный из них - глутамат.
У примерно 90% нейронов в мозге есть к нему рецепторы. И да, это тот самый глутамат, которым нас пугают, что он в колбасе, а оказывается, он у вас уже в голове засел. И глутамат, он выбрасывается в пространство между двумя нейронами, которые называются синапсом. Один нейрон выделяет, другой принимает. Глутамат действует на особые рецепторы, что повышает вероятность активации второго нейрона.
Но есть нюанс - за это отвечают два разных типа рецепторов, и память образуется только тогда, когда активируются оба. Первый рецептор, вот он зеленый, очень простой, он срабатывает всегда. Например, когда вы просто прочитали о новой идее или послушали песню в первый раз. Вот недавно у группы The Cure вышел новый альбом. Сигнал прошел, но он слабый.
А вот второй красный рецептор. С ним все сложнее, его воротца заблокированы ионом магния, как затычкой. Воротца открывают, только если сигнал достаточно сильный и регулярный. Например, если вы много раз будете думать о новой идее или переслушивать любимую песню, активируя этот нейрон много, много, много раз. Или просто активируете его электродом.
Короче, ваш сигнал должен прийти тогда, когда целевой нейрон уже возбужден. Тогда эту пробку из магния выбивает с обратной стороны мембраны, и канал в красном рецепторе начинает работать, сигнал усиливается. И тут начинается самое главное. Если красный рецептор как следует активировать, на синапсе начнут вырастать новые зеленые рецепторы.
Теперь сигнал будет передаваться еще легче, да и красный рецептор будет намного легче опять раскупорить. А если мы будем эту связь укреплять дальше, например, каждый день повторять учебный материал или бесконечно слушать любимую песню, или просматривать один и тот же научно-популярный ролик, то постепенно между нейронами даже начнут вырастать новые синапсы.
Каждый день в нашем мозге нейроны таким образом прорубают новые двери к соседям, с которыми подружились те, с кем они часто активируются вместе. Так формируются наши воспоминания, ассоциации, умения и привычки. На этом построена пластичность мозга. Причем эти связи живут очень долго. Процесс так и называют долговременная потенциация.
Поэтому можно вспомнить, как кататься на велосипеде даже через 50 лет. Это то, что стоит за правилом Хебба, это то, что стоит за опытами Павлова, когда образуются условные рефлексы. Лампочка начинает ассоциироваться с едой. Это то, что заставляло голубей Скиннера биться головой об угол клетки, когда они случайно получали еду после такого сомнительного ритуала.
Аналогично то же заставляет гомеопата, постоянно принимающего свои сахарные шарики, думать, что они ему помогают. У правила Хебба есть еще одно интересное следствие. Когда мы говорим "память у меня плохая", это на самом деле значит, что внимания не хватает. Наш мозг - это не видеокамера, которая записывает в память все увиденное и услышанное.
Когда вам на вечеринке говорят: "Привет, я Саша", вам нужно сознательно сосредоточиться на этой связи имени и человека, а потом мысленно закрепить ее еще несколько раз в голове. Тогда глутамат будет выделяться, новые воротца на синапсах образовываться, и Саша запишется в виде нейронных связей. А иначе будет как всегда. Через пять минут вы уже будете говорить: "Эээ, будешь торт?"
За вчерашний день вы, скорее всего, провели в сознании примерно 60 000 секунд. Это 16:00 часов. И большую часть из них вы отвлекались, погружались в свои мысли или в работу. А еще, вполне возможно, не выспались, злились или переживали. И запомнили вы только то, на что направили сознательный луч своего внимания. Как эдакое око Саурона.
Потому что это было для вас интересно, важно, неожиданно, странно или смешно. Но вот вопрос - а можно ли манипулировать этим процессом, как-то усилить эту запоминательную функцию? Ученым удалось это сделать. Правда, пока на грызунах. Об этом вышла статья в журнале Nature.
Ее авторы с помощью генной модификации создали суперумных мышей, у которых активнее работал тот самый красный рецептор. Он еще называется рецептор НМДА. А в результате у мышей эти новые воротца между нейронами создавались очень легко, и мыши быстрее учились ориентироваться в пространстве и решать задачи.
А в другом таком эксперименте у ГМО-мышей улучшалась память. Им давали задания на узнавание объектов. При этом обычные мыши помнили решение максимум три дня. А вот эти ГМО-мыши целую неделю. На людях такой генной модификации пока что не пробовали. Не исключено, что у упомянутой суперспособности есть какая-то цена, и она может быть очень страшной.
Все-таки мы меняем самый базовый механизм всего нашего мышления и памяти. Но возможности очень вдохновляют. Есть такое телешоу "Удивительные люди", и в нем некоторые участники демонстрируют невероятную пространственную память. Возможно, что у них вот этот механизм может быть естественным образом усилен. Может быть, какие-то мутации, благодаря которым у них лучше работают эти самые рецепторы НМДА.
Но это, конечно, не точно. Мне кажется, я знаю, кто прочитал мои мысли. В одном из предыдущих выпусков у нас была рекламная интеграция. Нам, конечно, привезли продукцию. На пробу и для кадра. Честно скажу, еще ни одна реклама не вызывала такого ажиотажа у моей съемочной группы.
Во время съемок мы съели все, а было очень много и было очень вкусно. Да, речь идет о батончиках компании BOMBBAR. У них не только крутые протеиновые батончики, но и очень вкусное печенье. Они стали нашими фаворитами, потому что ими очень удобно перекусывать во время съемок. А съемки у нас порой идут по 9 часов. Да, это полная жесть.
Но, конечно, очень поднимает настроение, когда можно вкусно и полезно перекусить. Поэтому мы сами договорились с ребятами об еще одной интеграции. Вот тот случай, когда не рекламодатель приходит к блогеру, а наоборот. Отмечу, что в этих батончиках есть много всего полезного - и белок, и клетчатка, и натуральные орехи, и ягоды, и все, что нужно для полезного перекуса.
И самое главное для некоторых - там нет глютена, что очень хорошо для людей, у которых целиакия, таких мало, но можете принять на заметку. Кстати, многие из вас в комментариях тоже писали, что пробовали BOMBBAR и что это очень вкусно и удобно. Так что держите на здоровье. Скидка 30% по промокоду, она уже доступна. А ссылка на заказ в описании.
И спасибо компании BOMBBAR, что поддерживает выход научно-популярных видео. Был еще более странный эксперимент, в котором мыши разучились забывать. Подопытным грызунам деактивировали определенный ген, а потом стали бросать их в воду. Ученые оставляли в воде единственный островок, куда надо плыть, чтобы не утонуть.
Мышь запоминала, где он, и в последующих опытах сразу плыла к спасению. Если островок перемещали в другое место, то нормальная мышь быстро забывала неправильный вариант. Она выучила новое положение островка и плыла теперь туда. А вот мыши со сломанным геном забывания впадали в панику. Они плыли то к старой локации островка, то к новой.
То есть старая нестертая память конфликтовала с новой. Просто представьте себе такое мучение. Вы помните одновременно два варианта прошлого, две правды. И обе кажутся вам реальными. Вы помните, что оставили телефон в ванной, но одновременно помните, что положили его на кровать. Какой кошмар!
Надеюсь, теперь понятно, что способность забывать не менее важна, чем способность запоминать. Естественно, ученые разобрались и в том, как работает этот ген забывания. Этот ген кодирует белок, который умеет убирать упомянутые рецепторы на нейронах, если они уже не актуальны. То есть происходит обратный процесс.
При запоминании количество зеленых рецепторов в синапсе увеличивалось, а тут этот белок их как бы съедает, заколачивает двери, через которые знакомые нейроны друг с другом постоянно общались. Проводимость синапсов падает обратно на базовый уровень, и все, ассоциация пропадает. Но вернемся к клеткам концепции.
Удивительно, насколько велико разнообразие клеток мозга, которые отвечают за распознавание разных сигналов. Например, у нас в мозге есть нейроны, которые назвали нейроны места. Вот мышка пробегает по лабиринту, и в разных частях этого лабиринта группы точек разных цветов. Эти точки соответствуют активации разных нейронов.
Нейрон, отмеченный фиолетовым, активируется где-то на старте лабиринта, желтый нейрон на подходе к первому повороту, бирюзовый внутри поворота и так далее. То есть маршрут мыши в физическом пространстве записывается как серия активных клеточек в мозге, и мы, даже не видя мышь, можем узнать, где она сейчас находится по ее собственным сигналам ориентирования на местности.
Вот посмотрите на реальный процесс записи 10 нейронов места. Крыса бегает по загончику, и в ее гиппокампе возникает карта местности. За открытие этих нейронов места в 2014 году дали Нобелевскую премию нейробиологу Джону О'Кифу, но вместе с ним эту премию получили еще два человека - супруги Мэй-Бритт и Эдвард Мозер. Их наградили за еще более удивительное открытие - нейроны-решетки.
Нейроны-решетки - это вообще такой биологический сюрреализм. Многие из вас, наверное, играли в третьих "Героев". Карта боя там разбита на шестиугольники, гексогены. Так вот, оказалось, что в нашем мозге есть нейроны, которые тоже как бы разбивают пространство на правильную решетку из воображаемых точек. Вот мышка с электродами в голове, она бегает по загончику, а мы видим момент, когда загорается один единственный нейрон решетки.
Этот нейрон активируется строго в определенных частях загончика, и эти места друг от друга равно удалены, образуя такую сетку, решетку. И это не какой-то там радар, который ощущает перемещение тела в пространстве. Решетка отражает именно то, как мозг воспринимает пространство. Мы знаем это, потому что на людях такой эксперимент тоже ставили.
Только они ходили не по реальной комнате, а передвигались по виртуальной площадке в компьютерной игре на ноутбуке, даже без шлема виртуальной реальности. И тоже получилась решетка. Кстати, этот эксперимент проводили на все тех же людях с эпилепсией. Им вставляли электроды в мозг, запускали игру и просили походить по уровню и запомнить, где находится предмет, например, стол, а потом вернуться к одному из предметов по памяти.
Итак, что в итоге получается? Нейроны места привязываются к конкретным местам, которые вам запомнились. Тот угол у "Пятерочки", вот угол для удара мизинцем об кровать, а нейроны решетки отслеживают ваше перемещение в пространстве и формируют единую воображаемую сетку координат. Каждый раз, когда вы проходите через точку, зажигается ее нейрон.
Это как бы ваша геолокация. То есть у вас буквально есть мини-карта в мозге, как в игре, да еще и с иконками важных объектов, нейронами места. Сами нейроны решетки находятся в височной доле мозга, в так называемой энторинальной коре. И в этой же коре есть очень интересный вид клеток. Это нейроны направления головы. Да, да, они так и называются - нейроны направления головы.
Они активируются, когда ваша голова повернута в определенную сторону, буквально как мышка в контр-страйке. Причем сходство с видеоиграми на этом не заканчивается. Во-первых, эти нейроны показывают не то, куда смотрит голова относительно тела, а именно в абсолютной системе координат. То есть неважно, как вы стоите, повернулись к двери, и вы чувствуете, что голова смотрит именно туда.
Во-вторых, часть клеток направления головы предсказывает будущее направление головы. Они загораются на долю секунды раньше, чем голова начала крутиться в реальности. Вот мышка решила повернуться направо, и нейроны сработали. А уже потом голова пришла в движение. Зачем это нужно? Возможно, это помогает мозгу отличить, когда он намеренно повернул голову, а когда голова повернулась непроизвольно или кто-то ее насильно повернул.
Вот такой у нас интересный интерфейс. Антропологи и историки часто напоминают людям, что в разные эпохи люди по-разному воспринимали пространство. Поэтому не стоит приписывать древним предкам концепции из современности, когда мы имеем спутниковые карты и навигаторы Google Maps. Например, древние полководцы, по-видимому, не рисовали карт сражений, увиденных как бы с высоты птичьего полета.
Даже палочкой на земле. Они всю жизнь наблюдали местность с высоты своего роста, максимум с холма. И они не задумывались о том, как поле боя выглядит сверху, в отличие от игроков Starcraft вроде меня. Но нейроны места и нейроны решетки показывают нам обратное. Наш мозг по какой-то причине эволюционировал так, что старается привязать себя к объективной системе координат, создать и запомнить карту местности.
Для него мы как бы персонажи игры с видом сверху. А еще, кто знает, может быть, отсюда и феномен выхода из собственного тела, о котором рассказывают люди, пережившие клиническую смерть. Некоторые из них сообщают, что их я, их точка зрения находилась чуть выше или сбоку от их тела. Это ощущение ученые смогли воспроизвести без всякой клинической смерти, просто подавая электричество на верхнюю височную извилину очередных пациентов эпилептиков.
И эта извилина напрямую связана с энторинальной корой, в которой находятся клетки решетки. Наша мини-карта окружения. Возможно, при этом как раз и ломается наш внутренний GPS. Правда, прочитать мысли человека, чтобы точно определить, где он был, может оказаться непросто. Ученые обнаружили, что одни и те же клетки места могут создавать разные карты и указывать на разные локации.
Смотря какое воспоминание мозг достал из памяти. Конфигурация клеток места менялась даже от поставленной задачи. То есть вот ты просто ходишь по квартире, а вот тебе нужно найти в ней ключи. Карта места будет отличаться. Это похоже на разные режимы в навигаторе. Можно вывести закладки любимых ресторанов, а можно показать локации магазинов для животных или шкалу пробок.
Когда едешь на машине, маршрут один, когда идешь пешком - другой и так далее. Возможно, эти клетки стоит рассматривать не как карту местности, а как часть операционной системы, занимающейся обработкой различных пространственных перемещений. Итак, мы разобрали несколько очень перспективных направлений для чтения мыслей.
Те механизмы, которые я описал, теоретически можно взломать. Как бы перехватить информацию с наших датчиков, заметить, когда человек думает на определенную тему, проверить, насколько человеку знакомо слово или чье-то лицо, с чем они ассоциируются. Даже восстановить перемещение человека в пространстве. Получается что-то вроде набора следователей из полиции мыслей. Хотя я тут специально немного преувеличиваю.
Но как насчет чтения самих мыслей нашего внутреннего монолога, того, что мы думаем и чувствуем? Сейчас ученые считают, что одна из самых важных функций нашего мозга - это обобщение, интеграция сигналов. Мозг берет огромный массив поступающих данных и складывает их в единую картину. Посмотрели на фотографию, обработали изображение. Загорелся нейрон Дженнифер Энистон.
Такой нейрон - пример сложного детектора, который обобщил большое количество информации. Но бывают детекторы гораздо более простые. Например, берем лягушку и показываем ей нечто маленькое, черное и летающее. Это может быть даже просто подвижная точка на экране, и у лягушки срабатывают нейроны, детекторы мухи. То есть выполнили три условия.
Что-то маленькое черное летает, и нейрон сработал. Аналогично у той же лягушки находили нейроны-детекторы хищника. Они реагируют на все большое, что движется. Детекторы водной глади реагируют на большое, неподвижное и плоское и так далее. Такие детекторы играют огромную роль в жизни животных и людей. Это базовые кирпичики нашего мышления.
А есть нейроны более высокого порядка, например, детектор Люка Скайуокера или родной мамы. В этом случае детектор интегрирует сотни и тысячи разных сигналов, и мы узнаем Люка или нашу маму, несмотря на разницу в освещении, ракурсе, в их одежде и ситуации на фотографии и в движении. Ты кто? Твоя жена.
И это не какие-то механизмы, которые упрощают или ускоряют процесс мышления. Это и есть само мышление. Вероятно, все образы и мысли в нашей голове представляют собой тот же процесс интеграции детекторами просто в иерархии от простого к сложному. Это такая пирамида из обобщений. Внизу детекторы, которые обобщают всю информацию в ощущениях типа "вижу какой-то вертикальный объект".
Выше стоят детекторы, которые берут обобщение первого уровня, интегрируют. Дальше они говорят: "Это человек, а не куст или тень". А наверху очень абстрактные уровни обобщения. Это известный актер на фотографии в костюме выдуманного персонажа много лет назад. И за все это тоже отвечают как бы свои детекторы.
Такого взгляда на устройства мышления сейчас придерживаются многие ученые. И что интересно, это похоже на устройство нейросетей. У них тоже много слоев. Сначала информация поступает в примитивные слои, а потом все выше и выше уходит в абстракцию и обобщение смыслов. И надо сказать, что это сходство очень активно изучают, что делает какая-нибудь условная языковая модель типа GPT.
Она берет текст и предсказывает следующее слово. И нечто похожее делает и наш мозг, когда мы слушаем истории. В 2023 году в журнале Nature Human Behavior опубликовали такое исследование - взяли 300 человек, клали их в томограф и рассказывали им истории. Прямо как в примерах, с которых мы начинали.
Ученые увидели, что человеческий мозг делает сразу много предсказаний на разных уровнях абстракции. Он пытается предугадать и следующее слово, и общий смысл предложения, и даже следующую фразу. Эта иерархия смыслов была отражена прямо в устройстве мозга. Одни участки коры создавали самые краткосрочные предсказания на одно-два слова вперед и самое буквальное, без учета контекста: жарко, значит лето.
А другие участки генерировали более дальние предсказания на 8-10 слов вперед и более абстрактные с учетом общего смысла предложения и всего текста. Поэтому на самом деле, скорее всего, дальше жаркое видео на YouTube про нейробиологии. А помните тот эксперимент, где пытались восстановить, что человек видит? Так вот, японские ученые уже пробовали прикрутить к этому современные генеративные нейросети.
Они взяли огромный набор сканов из томографа, где нескольким людям показывали тысячи разных картинок и восстановили из них изображения с помощью нейросети Stable Diffusion. Получилось очень хорошо. При этом авторы считают, что получилось очень хорошо именно потому, что есть сходство между тем, как мозг кодирует информацию, и тем, как работает их модель.
А есть одна недавняя работа, опубликованная в Nature Neuroscience, авторы которой утверждают, что научились считать внутренний голос человека тоже с помощью сканера МРТ. Сначала модель обучали. Подопытные 16 часов слушали истории, а компьютер записывал сканы их мозга. Потом испытуемых просили представить, что они сами рассказывают несколько коротких историй.
Тут тоже использовали нейросеть, чтобы превращать туманные сигналы из мозга в связанный английский текст. И получилось, правда, не идеально. По активности мозга нельзя было определить, какие конкретно слова использовались, но расшифрованные фразы по смыслу были похожи на оригинал. Но самое крутое не это.
Оказалось, что можно обойтись и без просьбы создавать внутренний монолог. Достаточно показать человеку короткие фрагменты фильмов без звука, декодировать активность мозга во время просмотра и получить тексты, которые опять-таки приблизительно, но жутковато, похоже, описывают увиденное. Например, вот одна из расшифровок: "Вижу девушку, похожую на меня. Ее бьют, она упала на спину, ее столкнули".
В фильме и правда была девушка, которая упала. Все эти исследования, которые я описал, они пока сделаны на достаточно грубом уровне, можно сказать, кустарном. Отдельные ученые в своих университетах на скромные деньги делают первые попытки. Но, судя по всему, скоро все станет гораздо масштабнее.
Нейроинтерфейсами уже вовсю занимается Илон Маск. Еще есть большие исследования оптогенетики. Там вообще ученые научились редактировать память и делать кучу невероятных штук. Обязательно посмотрите про это мое другое видео. Вполне возможно, что когда-нибудь в будущем мы научимся с высокой точностью читать мысли, а может быть, даже смотреть чужими глазами, записывать и продавать "braindance’ы", то есть записи чужого опыта, как в киберпанке.
Но до этого, конечно, еще далеко. Тем не менее, сразу рисуются пугающие сцены. Вот представьте, сходили вы сделать томографию по направлению врача, а там вам заодно прочитали мысли. Ну вот вышел такой закон якобы для профилактики преступности, а вы скучали в сканере и какие-то нехорошие слова подумали про уважаемых людей или там оскорбили чувства верующих.
Оказалось, что у вас слова "религия" и "глупость" ассоциативно связаны. Раз, и к вам пришли ФСБшники привлечь за мысли о преступлении. В том же эксперименте по чтению внутреннего голоса ученые могли определить, куда направлено внимание человека, например, какой из двух реальных голосов он слушает.
То есть потенциально машина может следить, внимательно ли вы слушаете речь великого вождя или рекламу на YouTube. Думаете ли вы о том, что надо поставить лайк, или вам надо напомнить. Эту опасность обсуждают авторы работы про внутренний голос человека. Дескать, это может быть угрозой для приватности людей, поэтому они провели отдельный тест.
Получится ли расшифровать мысли тайком, против воли человека? К счастью, для чтения мыслей нужно, чтобы человек сперва долго добровольно сотрудничал в ходе тренировки. Ведь машину нужно обучить расшифровке мыслей на мозге именно того человека, с которым вы собрались экспериментировать. А когда экспериментаторы пытались прочесть мысли одного человека с помощью декодера, обученного на другом человеке, получалась полная белиберда.
Так что пока нам это не грозит. Не бойтесь ложиться в сканер. Минутка саморекламы. Помимо YouTube я веду Telegram-канал, я пишу там текстовые посты, делюсь мнением, отвечаю на вопросы. Вдруг вы хотите пообщаться поближе? Ссылка в описании.
А еще оттуда удобно узнавать о выходе новых видео и о моих оффлайн выступлениях. Например, в ближайшие дни я буду в Риге, в Вильнюсе и Гамбурге. Спасибо, что посмотрели. Продолжаем. По сути, это видео нечто вроде упражнения по демистификации мозга. Я часто слышу от людей такое мнение, мол, мозг - это загадка мироздания, вам его не понять, даже и лезть не стоит.
Оставьте в покое таинство природы. Но в реальности, как вы видели, даже с нынешними примитивными инструментами вроде простого наблюдения, куда мозг приливает кровь, мы уже начали потихоньку раскалывать эту загадку. Именно поэтому эта тема для меня оказалась такой интересной. Мы уже видим, что принципиально читать мысли возможно, уже научились связывать объективные замеры со словами и картинками в сознании человека.
Мы понимаем базовый принцип работы мозга, его логику. Примерно видим, как строятся ассоциации, как работает узнавание, запоминание, и даже можем считывать из мозга смыслы. Мы даже строим компьютерные модели, которые грубо воспроизводят принцип работы мозга. Конечно, они не являются нашими копиями, но на уровне базовых механик, как вы видели, ученые вполне сравнивают их с живым мозгом и видят похожие результаты.
И там нет места паранормальному, как бы не работало человеческое сознание, память. Там нет души, там нет эктоплазмы или эссенции. Мозг - это нейросеть, огромная сложная сеть из нейронов. Мы можем измерять активность этих нейронов и даже примерно предсказывать, как мозг себя поведет в той или иной ситуации, что увидит и что ощутит.
Поэтому не стоит относиться к мозгу как к загадочной, непостижимой серой материи. Да, загадка сознания еще не разгадана. Еще много всего предстоит изучить и понять. Но достичь этого вполне реально усилиями нейробиологов и специалистов по машинному обучению. Как говорил Артур Кларк, всякая достаточно развитая технология неотличима от магии, и практически все, чем хвастались маги, колдуны и экстрасенсы, со временем станет возможным.
Поэтому, если вы, как и я, поклонник фэнтези, лучший способ приблизить нашу жизнь к реальности, где есть волшебники и драконы, это всеми способами поддерживать прогресс. На этом канале я стараюсь рассказывать о науке интересно и объективно. Я хочу жить в мире, где научные открытия и прорывы ценятся больше, чем всякие надуманные и мистические идеи.
Если вам близка такая философия, поддержите меня и мою команду на Бусти и Патреоне. Это поможет нам сделать еще больше классных видео про науку для вас и ваших друзей. Ссылка в описании. А вот список замечательных людей, которые уже нас поддержали. Спасибо вам. А я пойду почитаю чьи-нибудь мысли, хотя бы собственные.