homuncul

Ощупывать мозгом

Исключительно важная работа по трансляции тактильных ощущений опубликована на днях в Nature.

Мигель Николелис (Miguel Nicolelis), нейрофизиолог, возглавляющий Center for Neuroengineering, не перестает удивлять очередными достижениями. Лаборатория Николелиса специализируется на интерфейсах мозг-компьютер (ИМК). В начале 2000-х они наделали шуму, когда имплантировали электроды в моторную кору макаки и научили ее управлять объектом на экране с помощью джойстика. Аврора (так звали обезьяну) левой рукой двигала джойстик, а соответствующие сигналы от ее мозга шли на процессор, преобразующий эти сигналы в движения манипулятора, находившегося в другом месте. Манипулятор точно воспроизводил движения руки макаки. Тем самым проверялась работа ИМК.

Однажды экспериментаторы решили отключить джойстик, чтобы виртуальный объект на экране управлялся непосредственно сигналами от мозга Авроры (о чем она, само собой, не подозревала). Однако затем произошло то, что заставило всех присутствующих застыть на месте. В какой-то момент Аврора поняла, что двигать джойстик нет необходимости: она убрала с него руку и продолжала перемещать курсор на экране исключительно силой мысли. Можете посмотреть, как это было: видео. По признаниям ученых, в тот момент они ощутили, что присутствуют при рождении новой эры в развитии нейро-машинных технологий.

Позднее, в 2008 г., группа Николелиса провела успешный эксперимент, в котором другая обезьяна (кстати, двоюродная сестра Авроры) посредством активности мозга в течение трех минут контролировала движения шагающего робота, находившегося за тысячи километров от нее (в Японии): видео.

В том же году в Университете Питтсбурга макака научилась управлять механическим манипулятором с несколькими степенями свободы, который реагировал на команды, посылаемые мозгом. Эти кадры обошли весь мир: видео.

И вот началось новое десятилетие, и Николелис сделал следующий шаг вперед. Он добился того, чтобы сигналы шли не только от мозга в компьютер (на «выход»), но и в обратном направлении (на «вход»). Обезьяна теперь не просто управляет движением виртуальной руки, но и получает от нее обратную связь. В частности, таким способом мозг животного смог различать «текстуры» визуально неотличимых объектов. Что фактически равносильно осязанию. Без участия тела. И снова лучше один раз увидеть: видео.

Соответственно, теперь это следует называть «интерфейс мозг-машина-мозг». И что характерно, прогресс в этом направлении ускоряется. Реальные аватары уже показались на горизонте. Николелис написал небольшую заметку в Scientific American, где описывает далекие перспективы таких технологий (Mind Out of Body). Для более вдумчивого чтения у него в этом году вышла книга Beyond Boundaries, где вопрос раскрыт во всей полноте. С фрагментами можно ознакомиться здесь.


O’Doherty, J. E. et al. (2011) Active tactile exploration using a brain–machine–brain interface.Nature [Abstract]

Свежий номер журнала Progress in Brain Research целиком посвящен технологиям ИМК и возможным социальным последствиям: ссылка. Там, к слову, есть и статья Николелиса.

А что - на "нейрочипах" (наверное всио-таки электродах?) уже экзоскелет сворганен?

"Сравните разрешающую пространственно-временную способность нейрочипа и ЭЭГ" - Чего-чего? О_о Мозговая активность - не локальный процесс, вроде как даже биологический факт... Там вопрос несколько в другом заключается - в распознавании нужного сигнала...

А дядечко просто хочет денег на свои дальнейшие научные изыскания, ну и славы чутка, что, в общем, вполне нормальные человеческие чувства и желания... Удачи ему...

А вот слишком уж "радужные" перспективы и ожидания - штука капризная и вообще излишняя...
Нейрочипы не нужно в кавычках писать, это просто матрица с электродами. Экзоскелета еще нет, но манипуляторами и роботами уже управляют свободно.

Чего-чего?
Что же тут непонятного. Повторяю: cравните разрешающую пространственно-временную способность нейрочипа и ЭЭГ. Электроды сейчас тоньше человеческого волоса, на кв. см. их умещаются десятки, если не сотни. Мозговая активность, связанная с движением конкретной конечности, вполне себе локальна. Ее можно отслеживать крохотной матрицей.

Про деньги упрек не ясен. Деньги на исследования нужны всем. Дядечко получает результат, это главное.
"Нейрочипы не нужно в кавычках писать, это просто матрица с электродами." - Знаете, у меня несколько другое представление о чипах, пусть даже и нейро...

"Экзоскелета еще нет, но манипуляторами и роботами уже управляют свободно." - Эм, а с ЭЭГ и подобными системами ничего аналогичного никогда не было, так?

"Повторяю: cравните разрешающую пространственно-временную способность нейрочипа и ЭЭГ. Электроды сейчас тоньше человеческого волоса, на кв. см. их умещаются десятки, если не сотни." - И что? Вы думаете так просто электрод с живой тканью соединить? Большое число электродов нужно для того, чтобы по статистике хоть небольшой процент из них мало-мало, но электрический сигнал, вызванный биотоком, передал куда надо...

"Мозговая активность, связанная с движением конкретной конечности, вполне себе локальна." - Что значит "вполне себе"? А можно доказательство по степени локальности со ссылочками на конкретную литературу в виде научной, а не научно-популярной, статьи, а?
Да и вообще - не проще ли тогда сразу подключить, как вы там говорите, экзоскелет сразу к нервным связям, идущих из мозга к тем же самым окончаниям, и таким образом сразу управлять электромеханическими руками/ногами, а?
И таки ещё раз хочу сказать, что там несколько в другом загвоздочка...

"Ее можно отслеживать крохотной матрицей." - Да не такая уж она и крохотная... Вы себе такую согласны в мозг вставить?


"Про деньги упрек не ясен." - Какой упрёк? Я вполне искренне радовался за человека. Вот не надо всякие Ваши домыслы другим приписывать.
Ссылочки на научные статьи присутствуют в данном посте, равно как и ссылки на видео, в одном из которых размеры нейрочипа показаны наглядно. В случае необходимости, вставить его в мозг я, разумеется, соглашусь. Думаю, согласитесь и вы, если вас (не дай бог) парализует.

Если недостаточно приведенных ссылок, см. список литературы в статьях, также см. в моем журнале по тэгу "neuroscience" или посмотрите, наконец, в гугле "гомункулус Пенфилда".

Ну и если вы "ещё раз хотите сказать, что там несколько в другом загвоздочка", то пора уже так и сделать. Сказать, наконец.
"Если недостаточно приведенных ссылок, см. список литературы в статьях, также см. в моем журнале по тэгу "neuroscience" или посмотрите, наконец, в гугле "гомункулус Пенфилда"." -

"Ну и если вы "ещё раз хотите сказать, что там несколько в другом загвоздочка", то пора уже так и сделать. Сказать, наконец." - А смысл?
А теперь, многоуважаемый, послушайте меня...
Во-первых, Ваши ссылки in most cases - не ссылки на научные статьи, а на научно-популярные статьи (даже Scientific American и Nature, на который я, кстати, аналогично подписан)... В большей степени это относится и к видео...

Во-вторых, Вы какбэ случайно таки не ответили на мой вопрос с присоединением электродов к нервным окончаниям... А зря, потому что в прошлом веке проводились подобные опыты.
В частности, в Англии был проведён эксперимент, когда к остатку конечности руки человека, потерявшего руку, в местах нервных окончаний были присоединены электроды и электромеханическая рука, которой через данные электроды человек и управлял... Эксперимент удался - человек смог выполнять многие простейшие операции с помощью этой руки (не робокоп, конечно же, но и не пассивный протез)... Если мне не изменяет память - дело было в 80-х, если не раньше...
Спрашивается - где экзоскелеты или хотя бы недорогие усилители человеческих мышц, а?

В-третьих, я искусственными нейронными сетями (ИНС) профессионально занимаюсь с 2006 года... ИНС, конечно же, не мозг человека, однако в силу природной любопытности и просто в поисках интересных идей я постоянно мониторил область нейрофизиологии и соответствующего раздела биофизки... Причём я серьёзно относился к информации не из научно-популярных источников, а из по-настоящему научной литературы...
И попадались мне уже давно столь обожаемые Вами нейроинтерфейсы и в виде оптоволоконных волноводов, и в виде углеродных нанотрубок и многое подобное...
Поэтому не надо думать, что Вы тут вдруг открыли прям целый revolution переворот в нейронауке (на самом деле даже баян-бабоян какой-то у Вас) и единственный "спец" в данном вопросе на всю округу, но как-то желания рисовать фантастические картины про мир людей-киборог не возникало... Скромность? Не, думаю - профессионализм...

Короче, правильно про Вас умные люди говорили, что Вы - позёр и словоплёт, способный сделать из мухи слона, прям как банальный журноламер, игнорируя при этом конструктивную критику... Одна фраза о "параличе" с закатыванием глаз чего стоит... Знайте, что это в серьёзном научном сообществе не приветствуется и не прокатывает...

Наконец, на счёт "хотели сказать" - думать за Вас я не собираюсь, а в качестве источника серьёзных научных знаний для снижения градуса "радужности" посоветую Вам следующую литературу - http://lib.mexmat.ru/books/78639
Я вас поздравляю с тем, что вы занимаетесь искусственными сетями аж с 2006 года. Это немного меньше, чем Николелис занимается ИМК. Но вы все равно настоящий профессионал, это заметно. В отличие, конечно же, от меня, позёра и словоплёта. Однако какая разница, кем я являюсь в ваших глазах - все решает эксперимент. И Николелис и др. лаборатории эти эксперименты провели. Откуда с неизбежностью следует, что небольшой матрицы, порядка кв. см. достаточно, чтобы локализовать управление движением конечности. И никакие общие рассуждения о "мозговой активности" и даже профессиональное занятие ИНС этого факта не отменяют. Как бы вам ни было от этого противно.

Мои ссылки вам не нравятся не потому, что они не научны (что само по себе ложь), а потому, что вы придерживаетесь каких-то своих представлений о том, как должно быть. Это не моя проблема. Если вас не устраивает Nature, посмотрите другие публикации Николелиса, в других журналах. В том, что он больший профессионал в ИМК, чем вы - этого надеюсь, вы отрицать не станете. Он, а не я, "рисует фантастические картины про мир людей-киборгов". Вы посоветовали мне книгу 1977 года, я советую вам книгу 2011-го. Ее написал специалист высшей квалификации, который, что называется, в теме.

А личные выпады на ровном месте видеть довольно неожиданно. Я никак не мог проигнорировать конструктивную критику, поскольку вы ее не представили. То, что в приведенной работе нет ничего особенного, вы ошибаетесь.

Указанная вами литература 1977 г. в качестве источника серьёзных научных знаний (vs. Nature) - отличная шутка.
Вы безнадёжны и Вы, похоже, знаете об этом...
Да, жонглировать словесами Вы умеете...

Я лично против самого эксперимента ничего не имею, и не надо прикрываться Николелисом - я не с ним дискуссию (надеюсь, что это всё-таки дискуссия) веду, а с Вами...

Эксперимент, я более чем уверен, получился не с первого раза и до Авроры было множество попыток...

"Откуда с неизбежностью следует, что небольшой матрицы, порядка кв. см. достаточно, чтобы локализовать управление движением конечности. И никакие общие рассуждения о "мозговой активности" и даже профессиональное занятие ИНС этого факта не отменяют. Как бы вам ни было от этого противно." - Вы бредите? Ещё и ещё раз Вам говорю - не надо мне приписывать рождённые в Вашем воспалёном уме образы и ассоциации...
В отличие от Вас я из этого факта не пытаюсь высосать "мир людей-киборгов"...
И ещё раз - что конкретно Вы имеет в виду под "локализовать управление движением конечности"? Вы про способность обучения нейронной сети не слышали? А про то, что разные участки мозга могут частично брать на себя функции другого участка слышали?
И по-Вашему ЭЭГ принципиально не способны осуществить эту самую "локализацию управления"?

"...они не научны (что само по себе ложь)" - Опять бред... Я не говорил что эти ссылки НЕ научны... Идите лучше спать, ей богу... Вы уже утомились, похоже...

"Я никак не мог проигнорировать конструктивную критику, поскольку вы ее не представили." - Да нееее... Вы её успешно проигнорировали... Как Вы делали и не раз...

"Указанная вами литература 1977 г. в качестве источника серьёзных научных знаний (vs. Nature) - отличная шутка." - Шутка? Если уж на то пошло, то я ни на личность Николелиса, ни на его авторитет не совершал уничижающих выпадов...
Я более чем уверен, что по знанию теории активности нейронных сетей ни Вы, ни я и рядом не стояли с авторами указанной мной книги... И про них я узнал из книги по автоволновым процессам, написанной в 1990 году специалистами мирового уровня...

И не надо примазываться к научным авторитетам вроде Николесиса - он вполне заслужил право "по-фантазировать" как специалист, а в вашем случае это выглядит некрасиво...
>В отличие от Вас я из этого факта не пытаюсь высосать "мир людей-киборгов"...

А вы читать таки, умеете.

И хвастаться не любите. И с постановкой вопросов, проблем нету. Уверен и во внимании от окружающих не занимать.
Ну, навыки хамства вы сразу показали, а с реальным подтверждением интеллектуальной рабты мозга как у Вас?
Если я безнадёжен, то не стоит, наверное, мне писать.

Но раз написали… В ваших комментах полезной информации мало, поэтому отвечу кратко. Про механический протез, про способность обучения и некоторую взаимозаменяемость я знаю. Про сенсорное замещение рассказывал конкретно в данном журнале. Не думаю, что я упустил здесь нечто важное, что вы могли бы мне сообщить и что кардинально меняло бы мои выводы.

«По-моему» ЭЭГ, в своем нынешнем виде, серьезно уступает инвазивной технологии по пространственно-временному разрешению. И для передвижения в реальном времени (т.е. быстро), со многими степенями свободы, ЭЭГ приспособить трудно. Я уже не говорю, что сигнал снимается с поверхности черепа и потому зашумлен.

Я не говорил что эти ссылки НЕ научны
Признаю, вы говорили, что это «не ссылки на научные статьи» (что неправда).

И не надо примазываться к научным авторитетам вроде Николесиса - он вполне заслужил право "по-фантазировать" как специалист, а в вашем случае это выглядит некрасиво...
Вы не поняли. Я не примазываюсь – в этом попросту нет необходимости. Я лишь информирую о том, что проведены такие-то эксперименты, что вышла публикация, которая представляется мне важной, и что ее автор видит такие-то перспективы развития технологий ИМК.

Ваша агрессия ко мне, очевидно, не вызвана этим постом. У нее какие-то более глубокие корни. Но какие, не могу взять в толк.
"Если я безнадёжен, то не стоит, наверное, мне писать." - Я уже об этом думал и склоняюсь к этому...

"В ваших комментах полезной информации мало..." - Вы не поверите, но в Ваших постах не больше... По крайней мере, для меня...

"Не думаю, что я упустил здесь нечто важное, что вы могли бы мне сообщить и что кардинально меняло бы мои выводы." - Вы каждый раз это говорите, у Вас это прям мантра какая-то... В квантовой механике ни в зуб ногой, но реальные специалисты Вас не смогли переубедить в Вашем словоблудие... Ну да...
Как говорил один мультгерой: "Как удобно!"
А ничего, что это не Ваши выводы, а исковерканные Вами же чужие выводы и предположения, а?

"И для передвижения в реальном времени (т.е. быстро), со многими степенями свободы, ЭЭГ приспособить трудно." - Есть достоверные доказательства этого? Вы можете сказать это товарищам из этой лаборатории - http://brain.bio.msu.ru/bci_r.htm - и лично Александру Яковлевичу Каплану?
И вообще - Вы в курсе, что и с вживленными электродами или чипами ещё рано говорить о роботизированных экзоскелетах как о свершившемся факте, а?

"Я уже не говорю, что сигнал снимается с поверхности черепа и потому зашумлен." - И что? Череп человека - это другая планета что ли? Решались и решаются и более сложные задачи с гораздо большим зашумлением и меньшим количеством исходной информации...

"Признаю, вы говорили, что это «не ссылки на научные статьи» (что неправда)." - Что значит неправда? Ну да - вырванный кусок текста из контекста и правдой не являются, и не ложью, ибо Вы не продолжили мою мысль в своей цитате, где я говорю, что статьи научно-популярные - а это, как говорят в Одессе, две большие разницы.

"Вы не поняли. Я лишь информирую о том, что проведены такие-то эксперименты, что вышла публикация, которая представляется мне важной, и что ее автор видит такие-то перспективы развития технологий ИМК." - А про экзоскелеты это Вы так - от избытка чуйств-с, да?

"Ваша агрессия ко мне, очевидно, не вызвана этим постом." - Вы совершенно правы - моя "агрессия" не вызвана непосредственно Вашим постом... Она вызвана Вашим упрямством и самомнением дилетанта...

И вообще, о чём это я? Да надо просто тупо перенять Вашу же тактику - Вы ничего мне не доказали, ничего не показали, а я остался при своём мнении и вообще - я всегда прав!
Ну что же, вы высказались. Надеюсь, вам полегчало. Разумеется, вы понимаете, что вести разговор в таком тоне мы с вами не будем.