В голове человека, подсчитали ученые, за день возникает около 6 тысяч мыслей. Каким образом их считали? Есть ли шанс научиться их «считывать»? В конце концов, чем отличается наш мозг от мозга кроманьонца и можно ли заморозить мысли до лучших времен — когда, к примеру, получится их додумать? На эти и другие вопросы «Огоньку» ответил известный психофизиолог, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова профессор Александр Каплан.
— Александр Яковлевич, начнем, как говорится, сначала. Скажите, что же такое мысль? Как на этот вопрос сегодня отвечают ученые?
— Попробую упростить. Все объекты и все явления природы существуют в нашем сознании в виде понятий: «рама», «мама», «мыла» и тому подобное. Далее, операции с понятиями называются мышлением. А логически завершенная операция с понятиями — например, «мама мыла раму» — есть мысль. Если же в голове роятся неясные образы, еще не обозначенные понятием, то это тоже важные психические процессы, но всего лишь подготовительные процессы к мысли.
Обычно мысль — это не одно понятие и не одно слово, это целое предложение. В среднем в литературных текстах будут встречаться предложения от 11 до 17 слов. В «Анне Карениной», например, средняя длина предложения — 14 слов. Чтобы высказать мысли длиной 14 слов, потребуется около 9–10 секунд. Вот вам длительность среднестатистической мысли. Несложно подсчитать: если непрерывно мыслить в течение 16 часов бодрствования, наберется около 6 тысяч мыслей!
— И все-таки, что представляет собой мысль с точки зрения физики и химии мозга?
— Понятно, что рождение мыслей как-то связано с работой нервных клеток, то есть с их химией и физикой. Но мысль не вытекает из нейронов, как желчь из клеток печени, потому что мысль — это не вещественный, а информационный продукт работы мозга. Поэтому сколько бы мы ни препарировали мозг скальпелем, сколько бы ни пытались регистраторами измерить превращение молекул или, скажем, изменение биопотенциалов, мы эту мысль все равно не увидим.
Особенностью информационных продуктов является вот что: увидеть их можно только с помощью настроенных на них приемников информации. В наших примерах для мысли и для фото нужен особый приемник — разум человека. Но даже в этом случае для передачи и восприятия мысли нужно, чтобы она, эта мысль, посредством нейронов моторной речевой зоны мозга и голосового аппарата превратилась в звуковые колебания. Затем посредством слуховых рецепторов и нейронов сенсорной речевой зоны эта мысль может восстановиться из звуковых волн… в мысль у другого человека. Код нервных клеток субъективно воспринимается как мысль. Знаменитый канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд еще в 1960-х годах установил, что искусственная стимуляция корковых нейронов действительно может вызвать у человека отголоски образов и мыслей.
Как жизнь учит думать
— Простите, но откуда же тогда берутся эти коды мозга?
— А вот это пока для нас тайна! Мы не знаем, каким образом наши намерения — желания, эмоциональные порывы, творческие озарения — формируют нейронные коды, отзывающиеся в сознании мыслями. Еще большая интрига в том, как наши мысли становятся действенными. Как они превращаются в коды, определяющие наши движения? В самом деле, а кто вообще написал эти коды?
Концептуальный ответ на эти вопросы предложил выдающийся российский философ и теоретик мозга Давид Дубровский. Разгадка, полагаю, в том, что люди не рождаются с готовыми кодами для общения нервных клеток. Эти коды формируются по ходу индивидуального развития человека. В каждом элементарном действии перебирается множество спонтанных посылок от одной нервной клетки к другой, пока не находится такой вариант, который активирует следующую клетку с нужным эффектом.
Этот эффективный код и запоминается. Так создается нейронная кодовая сеть. К примеру, у ребенка желание схватить игрушку поначалу транслируется к моторным нейронам почти в случайных нервных импульсах. Это видно по первоначально неумелым движениям грудного ребенка. Но работа нейронных сетей мозга всегда нацелена на конкретный результат: согласно намерению, игрушка должна оказаться в руке. В конце концов выработается такое распределение команд между нейронами и к конкретным мышцам, которое приводит к точному движению руки к игрушке. Это и есть код. Мы говорим: навык сформировался. Коды нервных клеток создает сама жизнь!
То же самое происходит, когда что-то «крутится в голове», на самом деле подыскивается такое распределение активностей нейронов, которое субъективно проявится как конкретная мысль. Получается, что мысль — это тоже действие, обусловленное нервным кодом. Только не двигательное, а умственное.
— Да, но как же тогда с главной интригой? Как рождаются новые мысли? Как они превращаются в нервные коды, чтобы командовать нашими действиями?
— А это — главная тайна мозга. Она еще не открыта. Но мы, кажется, можем порассуждать: мысль возникает после того, как у нас активировалась конкретная нейронная сеть. А мышление — это комбинирование мыслей, то есть взаимодействие соответствующих этим мыслям нейронных сетей. Вот в этом взаимодействии и рождается новая нейронная комбинация и соответствующая ей новая мысль. Закономерности комбинирования нейронных сетей пока неизвестны. Но понятно, что там нет мистики — они находятся под контролем текущих потребностей конкретного человека.
— В новом исследовании канадские ученые из Королевского университета в Кингстоне пришли к тому же выводу, что и вы: за день у человека возникает 6 тысяч мыслей. Что и как считали в данном конкретном случае?
— Для изучения мыслительной деятельности человека канадские исследователи воспользовались очень популярным в настоящее время инструментом — магнитно-резонансным томографом (МРТ). Это такой большой магнит весом под 3 тонны, с трубой посередине, куда укладывают человека, чтобы, например, по реакциям молекул гемоглобина в магнитном поле с большой точностью получить карты интенсивности кровотока в объеме мозга. Идея в том, что если в какой-то области мозга показатели кровотока увеличиваются, то это может быть признаком усиления активности нервных клеток именно в этой области.
Ученые задумали посмотреть, а как будут меняться карты активации мозговых структур, если испытуемым — прямо в трубе МРТ — показывать короткие фильмы с однозначными действиями (сюжеты: «Он идет по лестнице», «Они едут в машине», «Метеорит падает на Землю» и т.д.). Проанализировав данные 184 испытуемых, ученые обнаружили любопытный факт: карты активности мозга, как правило, резко меняются только синхронно с началом и завершением коротких смысловых конструкций в клипах. Если показать испытуемым бессмысленные клипы, то этого не происходит. Ученые считают, что спокойные участки карт мозговой активности между моментами их резких трансформаций отражают протекание элементарных мыслей! Таких переходов между трансформациями карт МРТ они насчитывают в среднем 6,5 в минуту: за период бодрствования, с учетом 8-часового сна, действительно получается около 6 тысяч мыслей.
— Если данные канадских исследователей, полученные на магнитном томографе, в точности совпадают с вашими рассуждениями о предложениях в «Анне Карениной», то можно пофантазировать дальше. И прийти, предположим, к выводу, что в этом произведении из 253 311 слов Лев Николаевич Толстой высказал 17 838 мыслей!
— Не будем наивными! Мы же по себе знаем, что далеко не каждую минуту в голову приходит какая-то мысль. Да и в иных книжках (я, разумеется, не о Льве Николаевиче) не все предложения наводят на полноценные мысли…
— Хорошо, а что из этого следует? Может ли человек не думать? Почему «состояние недумания» так ценится в восточных культурах?
— Известная игра в «не думать про белую обезьяну» показывает, что эта обезьяна не отстанет от вас, пока вы не смените тему. Иными словами, невозможно не думать по инструкции. А если ничто не тревожит? Представьте, вы в отпуске, в шезлонге, шум прибоя или шелест листвы… Можно ни о чем и не думать.
Ведь все в организме функционально: мышление — это не излишество в конструкции мозга, оно необходимо для конкретных задач. Если на данный момент нет таких задач — незачем тратить мысли. При этом вы бодрствуете, осознаете себя, но просто созерцаете бытие.
У каждого такое бывает. Вспомните, как вы выходите из такого состояния — как из приятного путешествия, с какой-то свежестью в настроении, с неожиданными планами. Наша с вами проблема в том, что такие состояния в обычной жизни чрезвычайно редки, нам некогда остановиться и побыть наедине с собой. А вот в восточных культурах такие состояния — просто жизненная установка.
С чего начиналось сознание
— Когда у людей на эволюционном пути появилось сознание и зачем оно было нужно? Как эти изменения выразились в физиологии мозга?
— Это очень трудный вопрос, прежде всего потому, что непонятно, что такое сознание. Немножко упрощая, можно сказать, что сознание — это осведомленность о себе. Знают ли о себе кузнечики, крокодилы и попугаи? Собаки и обезьяны? Ну да, они прекрасно освоились в своей среде, знают все, что им надо для комфортной жизни. Но включены ли они сами как персонажи в эту освоенную ими реальность? Зоопсихологи находят у некоторых животных признаки любования собой, пример тому евразийские сороки. Если закрепить на их перьях контрастные цветные наклейки, то, глядя на свое отражение в зеркале, сороки пытаются удалить метку. Значит, посредством зеркала они не только осведомлены о своем существовании, но даже о том, что на оперении какой-то непорядок. А новокаледонские вороны с помощью высоко поднятого зеркала даже обнаруживают пищу в углублениях у себя за спиной. Между тем у птиц большие полушария мозга еще не покрылись корковым слоем нервных клеток, которым так гордится человек! Как видно, даже у существ без коры самоидентификация используется для дела. Может, это и есть зачатки сознания? Что касается людей, то настоящее человеческое сознание, по-видимому, появилось только у Хомо сапиенс одновременно (или вследствие) с появлением языковой коммуникации и развитой речи, может, более 100–200 тысяч лет назад.
Полноценная идентификация себя, конечно, была революционным достижением эволюции в конструировании мозга. По сути дела, именно в связи с этим приматы из особей превратились в личности, в человека. Возникли стратегии самосовершенствования. На этой основе появилось не только сознание, но и разум, то есть способность к познанию уже не только окружающего мира, но и самого себя и своей связи с этим окружающим миром. В свое время это, может быть, даже подстегнуло эволюцию в отношении ускоренного развития мозга, так как естественный отбор стал возможен не только в отношении способности к выработке все более сложных навыков, но и в отношении способности к познанию закономерностей окружающего мира.
Не исключено, что познавательная активность современного человека стала даже избыточной по отношению к его биологическим потребностям. Но, очевидно, она необходима для самореализации в этом мире, для движения ко все большему пониманию себя и своего предназначения.
— Вы однажды сказали: мы создали информационный мир, на восприятие которого возможности мозга не были рассчитаны…
— Мозг человека достиг эволюционного совершенства 40–50 тысяч лет назад, когда человек еще жил в пещерах, но уже был разумным. Ему уже не надо было биологически подстраиваться под условия среды обитания, он ими, условиями, управлял: владел огнем и орудиями труда, эффективно добывал пищу, строил жилища и т.д. В племени уже находилось место всем: и слабым, и сильным, и умным, и глупым. Естественный отбор в этом направлении перестал работать. Поэтому мы сейчас являемся носителями мозга, «рассчитанного» на пещерные времена. Кстати, в те времена, чтобы выжить, надо было проявлять максимум смекалки и сообразительности. Потому, наверное, десятки тысяч лет мозг человека отлично справлялся с вызовами каждого нового времени.
Проблемы для мозга стали возникать, когда сама среда обитания человека стала превращаться в искусственную, все более оторванную от биологической сущности человека, когда основным продуктом его деятельности и потребления все более становятся информационные потоки. Избыточная информация неминуемо перегружает и повреждает аналитические ресурсы мозга, так как по своей природе он настроен анализировать все, что поступает через органы чувств. Нам, по сути, нужен новый эволюционный рывок, но, как мы знаем, это дело на миллионы лет. Поэтому нужно как-то побыстрее приспособиться к цифровому миру. Один из путей: разработка технологий для управляемого непосредственно от мозга человека искусственного интеллекта, который позволит ему резко сбросить информационные нагрузки.
Почему мысли не считываются
— Можно ли сказать, что ученые уже близки к чтению мыслей и сознания как такового? Какими методами это достигается?
— Как мы уже говорили, каждому движению руки или каждой мысли сопутствует активация уникальной композиции нервных клеток, которая, по сути, является кодом двигательного или мысленного действия. Поэтому прочитать мысль прямо из мозга — это значит расшифровать ее нейронный код. А где на самом деле взять коды для трансляции нервных импульсов в мысль? В каждой паре нервных клеток эти коды формировались индивидуально в ходе многочисленных тренировок на протяжении жизни. К каким нервным клеткам из 86 миллиардов в мозгу человека надо подключать сенсоры и какими драйверами декодировать нервные импульсы чтобы подслушать собственно мысли?
Дело усложняется еще и тем, что коды общения нервных клеток постоянно меняются, и не для сохранения секретности, но в силу непрерывного обогащения нервных сетей новыми сведениями и даже собственными мыслями. Кроме того, одни и те же формулировки мыслей, одна и та же композиция слов — «мама мыла раму» — могут иметь множество смыслов. Для расшифровки этих смыслов потребуется декодировать не только эти три слова, но и весь контекст, иначе мысль правильно не понять. Получается, что даже теоретически задача чтения мыслей напрямую из мозга представляется неразрешимой. Однако шансы прочитать если не мысли, то хотя бы намерения человека у психофизиологов все-таки есть.
— С помощью нейроинтерфейсов, которые вы разрабатываете в своей лаборатории, можно регистрировать сигналы мозга. А нельзя ли с помощью таких нейроинтерфейсов прочитать мысли?
— Начнем с того, что регистрировать биопотенциалы мозга прямо с кожной поверхности головы нейрофизиологи научились почти 100 лет назад. Это всем известный метод электроэнцефалографии, или ЭЭГ. Но ЭЭГ — это усредненные значения электрической активности сотен тысяч нервных клеток. Это, если хотите, как сигнал микрофона над многолюдным митингом. Тем не менее, даже если не слышно отдельных голосов, характеристики голосового шума могут подсказать состояние толпы, определить, агрессия ею правит или веселье. На этом основании метод ЭЭГ широко используется для диагностики, например, патологических состояний мозга и вообще для исследований механизмов мозга.
— А что если ЭЭГ использовать не для диагностики, а для расшифровки пусть не мыслей, а намерений человека к какому-то действию? Ведь когда мы протягиваем руку к переключателю света, у нас нет мысли: «Я хочу нажать кнопку», нас подтолкнуло к этому всего лишь неясно осознаваемое намерение...
— Намерения к движению рук и ног действительно удается определять по характерным изменениям в ЭЭГ. Их можно научиться автоматически детектировать и превращать в команды для исполнительных устройств, заранее договорившись с оператором, что, например, намерение к движению левой руки выключает свет, а правой руки — включает телевизор. Вот вам и нейрокомпьютерный интерфейс. При этом никакой магии и никакого чтения мыслей! До чтения мыслей нейроинтерфейсам так же далеко, как до расшифровки межнейронных кодов. «Подсмотреть», как на ЭЭГ будут выглядеть сигналы мозга, если речь идет не о движениях тела, а о каких-то объектах, например о фруктах, об автомобилях и т.д., оказалось практически непосильной задачей.
Наибольший «урожай» приносит метод МРТ: американские исследователи Джек Галлант и Синдзи Нисимото из Университета в Беркли еще в 2011 году показали, что по картам распределения мозгового кровотока можно распознавать не только задуманные испытуемым простые объекты, но и кадры фильма, которые он просматривает в данный момент. Аналогичным образом тот же Галлант в 2016-м построил семантическую карту мозга, согласно которой две трети мозга, как оказалось, «расписаны» под слова 12 смысловых категорий. Иначе говоря, было показано, что словам каждого определенного смысла, например «еда», «родительские отношения» и т.д., соответствует уникальная схема активации областей головного мозга. Это значит, что по картам активации областей мозга можно судить, какая именно в данный момент семантическая категория используется мыслительным процессом. Но, очевидно, саму мысль такой технологией поймать не удастся.
— Какие самые интересные достижения были сделаны у вас в лаборатории в последнее время?
— Весьма долго мы трудились над созданием нейроинтерфейса, который позволил бы человеку без голоса и движений набирать текст на экране компьютера. Речь не о чтении мыслей, а все о том же подсматривании в ЭЭГ признаков, когда человек задумывает ту или иную букву. Это, увы, никому не удалось. Но американские ученые Фарвел и Дончин более 30 лет назад нашли другой ход: они нарисовали на экране все буквы алфавита и в быстром темпе подсвечивали каждую букву в случайном порядке. Оказалось, что отклик ЭЭГ на подсветку буквы, интересующей оператора в данный момент, отличался от всех остальных. Далее дело техники: быстро определить эту уникальную реакцию и набрать на экране соответствующую ей букву. Так буква за буквой можно набрать целый текст. Опять-таки без чтения мыслей!
Но когда сделали лабораторное тестирование так называемого наборщика букв, дело решили бросить, так как надежность и скорость набора оставляли желать лучшего: было до 30 процентов ошибок и всего 4–5 букв в минуту. Мы довели эту технологию до возможного совершенства: надежность — менее 5 процентов ошибок, правда, скорость — до 10–12 букв в минуту. Но мы делали эту технологию не для здоровых людей, а для тех, кто страдает тяжелыми расстройствами речи и движений после инсульта и нейротравм. Впервые в мире эта технология дошла до реальных пользователей: 500 первых комплектов «НейроЧат» — так назван наш продукт — сейчас находятся в больницах и у реальных пользователей, которым крайне нужна коммуникация с внешним миром. Первую демонстрацию «НейроЧата» провели в реабилитационном госпитале в Лос-Анджелесе, где пациентка с помощью нашего нейроинтерфейса общалась с пациентом из реабилитационной клиники в Москве, также снабженным этим нейроинтерфейсом.
В ближайшей перспективе — перенос нейроинтерфейсных технологий в виртуальную реальность, объекты которой будут управляться мысленными усилиями. Что это будет: новое поколение компьютерных игр или тренажер умственных навыков,— покажут текущие разработки. А далее открывается путь к так называемым нейроинтерфейсам 6.0: мозг человека посредством нейроинтерфейсов нового поколения будет связан с модулями искусственного интеллекта. Тут уже трудно сделать прогноз, но, возможно, нейрофизиологам и компьютерщикам уже не придется трудиться над дешифраторами ЭЭГ: при удачном построении канала оба агента на линии «мозг — искусственный интеллект» придут к созданию своего собственного кода общения.
— Когда говорят, что мы используем возможности мозга на 10 процентов, что имеется в виду? И откуда взялась эта странная цифра?
— Если речь идет об использовании всего 10 процентов нервных клеток мозга, то это просто журналистский миф. Эволюция не оставляет в организме ничего лишнего, что может тратить его энергию без пользы. Тем более это верно для мозга, составляющего всего 2 процента веса человека, но «съедающего» в активном состоянии до 25 процентов энергии всего тела. Все 100 процентов нервных клеток эксплуатируются мозгом всегда. А вот если говорить о потенциальных интеллектуальных возможностях мозга, то здесь у всех людей получается по-разному. Чем больше человек накапливает систематизированных знаний, чем больше их эксплуатирует для получения новых интеллектуальных продуктов, тем более продуктивно используются всегда работающие 100 процентов нервных клеток его мозга.
— Как вы относитесь к движению биохакинга, когда состоятельные люди пытаются отодвинуть старение с помощью различных средств и методов?
— Биохакинг бывает разный. Если речь идет об усовершенствовании органов и систем организма вне их биологической сущности — то отрицательно, точно так же, как к апгрейду мозга. И логика тут очевидна: в общем случае внесение изменений в элемент системы неминуемо вызовет нарушения в функционировании этой системы. А если биохакинг понимать как исправление недостатков естественной биологической и психической жизни человека в связи с его неправильным питанием и поведением, в связи с генетическими ошибками, кризисами здоровья и прочими факторами, мешающими полноценному проявлению эволюционно обусловленных возможностей человека, то он должен стать делом первостепенной важности.
— А как выотноситесь к идее крионики — заморозки человека для жизни через столетия? Что при этом произойдет с мозгом и сознанием?
— Идея заморозки-разморозки мозга с надеждой на его полноценное возвращение к жизни, по крайней мере, не выдерживает критики. В отличие от компьютера мозгу неоткуда будет загрузить слетевшие «программы» его работы, накопленную за годы жизни память, выработанные навыки и приобретенные знания. Между тем в живом мозгу все это хранится не в «постоянной памяти», как в компьютере, а в непрерывно работающих гигантских сетях естественных нервных клеток. Даже временное выключение корковых нервных клеток при наркозе с полным сохранением их жизнедеятельности приводит к необратимым когнитивным повреждениям. Что тогда говорить о тотальной остановке мозга, да еще с заморозкой?!
