Crearea și rescrierea creierului

Crearea și rescrierea creierului

Roman Fishman
"Mecanica populară" №9, 2017

Amintiți-vă de această dată: cercetătorii de la Universitatea Tehnologică din Toyohashi promite că în cinci ani – deja în 2022 – vor apărea un dispozitiv de lucru și o aplicație mobilă pentru a citi gândurile și amintirile. Și unde citește – există un record?

Există motive destul de ușor de înțeles pentru prognoza optimistă a profesorului Tsuneo Nitta. În primăvara anului 2017, echipa lui a arătat un sistem care citește activitatea electrică a celulelor creierului, ghicind un număr conceput de om sau un cuvânt monosillabic. Cu un an mai devreme, colegii lor americani au învățat cum să determine aspectul unei imagini pe care o persoană o privește – o imagine a unei persoane sau acasă – prin stimularea neuronilor din cortexul său vizual. Toate acestea au devenit posibile datorită îmbunătățirii metodelor vechi de înregistrare a activității celulelor cerebrale și a noilor abordări la interpretarea datelor "zgomotoase".

De fapt, gândurile, amintirile și visele noastre sunt intangibile, dar au un substrat material. Bazele proceselor care apar în creier sunt excitațiile coordonate ale modelelor neuronale, focare de activitate în ansamblurile celulare. Prin învățarea și acumularea experienței, creierul reconstruiește aceste modele, creând și consolidând unele conexiuni, slăbind și îndepărtându-le pe alții.Salturile activității lor electrice pot fi măsurate și prin găsirea de modele mai mult sau mai puțin stabile ale celulelor care "luminează" împreună, pot fi recunoscute. Cu toate acestea, dificultățile ne așteaptă de la primul pas …

Aparatul învață să citească

Dezvoltatorii predau inteligenta artificiala pentru a interpreta activitatea modelelor neuronale asociate perceptiei imaginilor. Atunci când antrenamentul este finalizat, sistemul poate fi verificat chiar și pe obiecte care anterior nu sunt familiarizate cu acesta.

măsură

Cea mai corectă modalitate de a afla activitatea neuronilor este de a aduce direct electrozii subțiri. Acesta este modul în care au acționat pionierii studiului creierului, așa funcționează și oamenii de știință chiar acum, cu excepția faptului că senzorii au devenit mai mici și mai sensibili și, cel mai important, au devenit mai mult. Arrays de zeci de mii de microelectrozi înregistrează instantaneu excitația cu rezoluție la celule individuale. Aceștia sunt cei care au permis să determine dacă o persoană vede o casă sau o persoană prin activitatea neuronilor din cortexul vizual al creierului său. Și Mikhail Lebedev și colegii săi din grupul profesorului Miguel Nicholasis au implantat electrozi în cortexul motric al maimuțelor, au descifrat comenzile și l-au transferat într-un braț robotic, astfel încât animalul a învățat să prindă o banană cu ea.Mare – dacă nu pentru un singur lucru.

Mikhail Lebedev a experimentat pe macaci; în experimentele cu cortexul vizual, au fost utilizați pacienți cu epilepsie care au suferit o operație chirurgicală. Este puțin probabil ca o persoană în mintea sa dreaptă să fie de acord cu o astfel de intervenție periculoasă doar dacă cineva a implantat electrozi în creierul său. Din fericire, există abordări neinvazive pentru măsurarea activității modelelor neuronale. Cele mai populare dintre acestea sunt electroencefalografia (EEG), electrozii pentru care sunt suprapuse pe scalp. Rezultatul pe care îl dau nu este atât de precis, dar nu necesită manipulări riscante pe creierul deschis.

Ambele metode funcționează numai pentru procesele care apar puțin sub suprafața creierului. Puteți vedea în întregime utilizând tomografia și este adesea folosită de oamenii de știință. Dar pentru "citirea minții" de zi cu zi, acesta este un mod lung și greoi. În plus, suntem interesați exact de straturile superioare, unde sunt localizate cele mai înalte funcții: cele mai curioase se află la suprafața accesibilă de EEG și de electrozi. Aceste date rămân …

recunoaște

Caracteristicile EEG la om sunt unice, ca amprentele digitale: ele pot fi folosite pentru identificarea individului.Modelele de activitate neuronală în diferite persoane sunt similare numai în general, iar detaliile se formează în procesul dezvoltării creierului și acumularea experienței. Cu toate acestea, în ultimii ani, AI a învățat să găsească modele generale în tiparele activității creierului care corespund uneia sau altei imagini.

Mai recent, în vara anului 2017, AI a permis oamenilor de știință să restaureze cu exactitate detaliile unei fețe umane, fotografia a cărei fotografie a fost prezentată unei maimuțe cu microelectrozi implantate în zonele vizuale ale creierului. Este necesar doar să instruiți mașina pe un eșantion suficient de mare din datele inițiale, astfel încât, treptat, computerul să le poată distinge independent, mai bine și mai bine.

Nu există nicio diferență fundamentală între organizarea modelelor în cortexul motor sau cortexul vizual, numai detaliile prezentării informațiilor prin diferite sisteme ale creierului se schimbă. Un alt lucru este diferențele individuale, datorită cărora algoritmul trebuie să fie instruit preliminar pe datele aceleiași persoane, ale căror gânduri le vom citi. Cu toate acestea, există speranța că, datorită dezvoltării rapide a inteligenței artificiale, această problemă va fi rezolvată și calculatorul va putea să lucreze cu creierul unui străin, să-și citească gândurile și chiar și ei …

rescrie

Activitatea ansamblurilor neuronale nu numai că poate fi înregistrată, ci și schimbată și chiar creată artificial. Profesorul Brian Wiltgen de la Universitatea din California, Davis, a influențat amintirile prin suprimarea excitației anumitor celule din hipocamp. Stimulate la șoareci, experiențele neplăcute au slăbit și apoi au dispărut complet din memorie. Problema inversă este, de asemenea, posibilă: excitația precisă a neuronilor a făcut posibilă restaurarea amintirilor pierdute la animale cu o boală analogică a bolii Alzheimer. Din păcate, abordarea folosită în acest caz – optogenetica – nu este potrivită pentru oameni: pentru a excita neuronii, genele de proteine ​​sensibile la lumină sunt introduse în ele și apoi sunt iradiate cu un laser printr-o mică "fereastră" în craniu.

Dar în acest caz, pe lângă metoda invazivă, există o alternativă complet sigură. Stimularea magnetică transcranială (TMS) este o tehnică, în general, inversă EEG. Excitațiile neuronilor se realizează prin stimularea acestora cu un câmp magnetic, care este creat de electrozi atașați de craniu. Joel Wass de la Universitatea Northwestern și colegii săi au arătat deja că efectele TMS asupra hipocampului stimulează memoria și ajută pacienții aceluiași Alzheimer.Rămâne doar să așteptați îmbunătățirea acestei metode: când vă permite să influențați în mod intenționat neuronii individuali, va fi în geantă. Sau nu? La urma urmei, chiar dacă am primit un instrument pentru "rescrierea creierului" în mâinile noastre, va trebui să formulăm ce și cum intenționăm să-l schimbăm. Și pentru asta creierul are nevoie …

Pentru a înțelege

Bazându-ne pe cunoașterea unor modele neuronale, nu putem anticipa ce vor arăta alții. În cuvintele lui Mihail Lebedev, "citirea gândurilor este posibilă numai dacă este un gând pe un subiect predeterminat" – fie o persoană, o figură sau o carte ascunsă de pe o punte. Dar să presupunem că în viitor algoritmi mai avansați vor învăța acest lucru. Imaginați-vă că gadgetul pe care Profesorul Nitta la promis în cinci ani va afișa pe ecran o serie de imagini: aici este ceva albastru, aici este figura unui coleg de clasă, mirosul ploii … Ce ne spune acest set despre sentimentele și sentimentele unei persoane? Cum de a pune împreună un gând holistic? Pentru a face acest lucru, va trebui să "citiți" și să interpretați întreaga experiență personală a unei persoane și, cel mai important, să înțelegeți ce este însăși gândirea și cum constă dintr-un set de modele neuronale. Aparent, tehnologia "citirii și rescrierii creierului" va trebui să aștepte mai mult decât speră oamenii de știință japonezi.

Mihail Lebedev, Cercetător, Centrul neuro-inginer al Universității Duke:

Progresul in interactiunea creier-computer este cu adevarat impresionant. Este succesul inregistrarea activitatii creierului, atat invaziv, cat si neinvaziv, si o decodare imbunatatita si efectul stimularii electrice, magnetice si optogenetice asupra creierului. tehnologiile vor fi aplicate pretutindeni: de exemplu, în loc să înghițiți o pilulă pentru o durere de cap, veți aplica o rețea de stimulare – și veți purta o rețea similară la un concert simfonic pentru a vă citi percepția muzică și de a stimula zonele emoționale ale creierului. Dar, în primul rând neurointerfaces vor fi utilizate în clinici, în cazul în care acestea vor fi utilizate pentru tratamentul leziunilor neurologice si tulburari psihice. "


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: