Neurofisiologis membahas proyek Neuralink dan berbicara tentang kerja otak “dengan jari”

_{Kiri - neurofisiologis Elena Belova, ahli bedah robot kanan Neuralink}

Pada musim panas 2019, sebuah presentasi dari startup Neuralink terjadi , yang tujuannya adalah untuk membuat antarmuka mesin otak. Elon Musk mengatakan bahwa perusahaan berhasil berolahraga selama beberapa tahun dari saat berdirinya. Memperkenalkan ahli bedah robot, benang fleksibel untuk menghubungkan chip ke otak dan algoritma pemrosesan sinyal yang efisien. Kami bertemu dengan seorang neurofisiologis untuk membicarakan apa itu Neuralink: bisnis dan pemasaran, atau terobosan ilmiah nyata?

Elena Belova, seorang ahli biokimia dan bioinformatika melalui pendidikan, neurofisiologis dan ilustrator berdasarkan pekerjaan, peneliti senior di Laboratorium Neurofisiologi Seluler di Institut Fisika Kimia, dengan sabar menjawab pertanyaan.

Pertanyaan bodoh diajukan oleh Ivan Zvyagin, yang membaca beberapa buku sains populer tentang fungsi otak dan evolusi.

_{Versi audio percakapan ada di podcast Habr Special. Anda dapat mendengarkannya tidak hanya di SoundCloud, tetapi juga di platform lain}

Tentang Neuralink dan analognya

Apa yang baru di thread dan prosesor Neuralink?

Ketika di Rusia orang berbicara tentang antarmuka komputer-otak, paling sering ia datang ke topi bukannya joystick dan mengendalikan mesin dengan "kekuatan pikiran". Dan di sini semuanya serius. Musk akan memperluas kemungkinan perawatan dan rehabilitasi, pengetahuan tentang cara kerja otak kita. Ini sangat keren.


_{Thread A 16 kali lebih tipis dari rambut manusia}

Ketika Musk mempresentasikan proyek ini, ia menyebutkan hal-hal yang sudah ada sebelum Neuralink. Di antara metode-metode ini - stimulasi otak yang dalam, dalam bahasa Inggris - Stimulasi Otak Dalam. Ini adalah metode yang saya lakukan di lab saya. Ada juga metode ketika orang membuka kotak tengkorak dan meletakkan elektroda pada permukaan otak untuk merekam potensi dan aktivitas listrik dari korteks serebral. Dalam kasus pertama, kami mencatat inti subkortikal yang dalam, di yang kedua - korteks. Bergantung pada apa dan di mana kita menulis, tugas yang berbeda dapat diselesaikan.

Mereka tidak mengusulkan sesuatu yang secara fundamental baru dari sudut pandang pendekatan. Ini tepatnya pengurangan skala, peningkatan jumlah aliran rekaman dan pemrosesan lebih cepat dengan kemampuan untuk menganalisis dengan cepat, tanpa mentransfer data ke superkomputer.

Apa yang salah dengan tutup EEG?

Beanie adalah metode yang tersedia sangat umum. Elektroensefalogram adalah salah satu metode penelitian otak pertama. Masalahnya adalah kita memotret sinyal yang sangat lemah dan sangat umum dari permukaan [kepala], yang sangat sulit untuk dianalisis dan ditafsirkan. Anda dapat membandingkannya dengan upaya untuk memahami apa yang terjadi, misalnya, di suatu tempat di kota, melepaskan cahaya dari luar angkasa. Sinyal sangat, sangat lemah dan sangat besar. Tentu saja, ketika aktivitas sinkron dari sejumlah besar neuron terjadi di suatu tempat, kita akan melihat ini pada electroencephalogram, tetapi jika mekanisme yang lebih rumit menarik, maka dari jarak ini dan dengan sensitivitas sinyal seperti itu tidak ada yang akan berhasil.

Apa itu Stimulasi Otak Mendalam?

DBS adalah potongan yang sangat besar dan sangat invasif. Untuk membayangkan apa itu, bayangkan bahwa Anda melepas sebuah pulpen dan mengambil tongkat dari sana. Ketebalan dan ukuran elektroda kira-kira seperti bolpoin - berdiameter sekitar 2 mm. Suatu hal yang besar, yang melekat pada lapisan pada tulang tengkorak. Lebih jauh dengan elektroda ini, seseorang berjalan jauh di dalam otak selama beberapa dekade, sampai mati. Teknik ini memungkinkannya untuk meringankan gejala-gejala penyakit yang dideritanya sesuai indikasi untuk pembedahan.



Pemeliharaan terdiri dari penggantian baterai di perangkat. Karena ini adalah rangsangan listrik, Anda memerlukan sumber daya yang harus diganti. Meskipun tidak ada cukup miniatur dan catu daya yang cukup kuat selama 30-40 tahun untuk bertahan tanpa penggantian.

Kawat menjulur keluar dari tengkorak seseorang, dan kemudian ahli bedah membawanya di bawah kulit ke tulang dada, tempat mereka meletakkan stimulator. Ini dianggap sebagai opsi yang lebih aman daripada di luar tempurung kepala. Pertama, itu tidak akan sangat indah. Dan kedua, jika Anda tiba-tiba terkena secara tidak sengaja, maka area tulang dada adalah salah satu bagian tubuh yang paling terlindungi.

Teknologi ini sudah hampir 30 tahun, dan dengan puluhan perangkat seperti itu, jika tidak ratusan ribu orang di seluruh dunia pergi. Dia telah membuktikan dirinya sendiri, dan sekarang ini adalah salah satu cara untuk membantu orang yang tidak ada yang membantu - baik secara medis, maupun invasif.

Elektroda memiliki lapisan, insulasi, dan dari 4 hingga 12 kontak, tergantung pada merek perangkat dan tujuan tertentu. Mereka berbeda dalam panjang wilayah aktif yang dapat dirangsang. Kontak memungkinkan 30 tahun untuk mendapatkan kualitas stimulasi yang baik, tetapi tidak ada pembicaraan tentang perekaman. Artinya, tidak perlu resistansi tinggi, yang akan memungkinkan Anda mengirim sinyal listrik ke area kecil. Itu hanya stimulasi.

Mengapa sinyal dari otak ke elektroda memburuk seiring waktu?

Ada banyak teknik yang memungkinkan Anda merekam sinyal secara sensitif. Pertanyaannya adalah ukuran perangkat yang memungkinkan Anda merekamnya. Neuralink mampu membuat elektroda miniatur dan berpendapat bahwa untuk semua ukuran miniaturnya, rasio signal-to-noise cukup bagi mereka untuk mendapatkan catatan yang baik. Pertanyaan yang terpisah adalah berapa lama mereka akan dapat menerima rekaman ini tanpa menurunkan kualitas sinyal, karena otak aktif secara biokimia dan dapat memengaruhi ketahanan sensor, semakin kecil sensor, semakin besar kemungkinan terjadi kesalahan.

Apakah pemasaran dan bisnis Neuralink, atau apakah benar ilmu pengetahuan bergerak maju?

Sebagai seorang ilmuwan, saya melihat di sini sumber daya raksasa untuk sains fundamental.

Ada dua area besar dalam neurobilogi. Yang pertama kita mempelajari hewan. Tetapi mereka lebih sederhana, begitu banyak percobaan yang sangat sulit untuk dilakukan. Katakanlah bahwa monyet tidak dapat mengartikulasikan dan mengucapkan kata-kata, dan kami tidak tahu bagaimana mengatur area motor yang terkait dengan lidah dan pita suara selama berbicara.


_{USB Nueralink Lab Rat}

Ketika kita berbicara tentang mendapatkan data tentang seseorang, kita dihadapkan dengan sejumlah besar pengalaman subjektif dan persyaratan etika yang sangat ketat dan teknologi yang sangat lemah yang telah diuji dan disetujui untuk digunakan pada manusia.

Untuk mempelajari sesuatu tentang otak manusia, Anda dapat menggunakan catatan aktivitas kelistrikannya, yang dilakukan selama hampir semua operasi karena alasan medis. Paling sering kita berbicara tentang gangguan motorik dan stimulasi otak dalam.

Sekarang mereka [Neuralink] mengatakan bahwa kinerja chip mereka dan jumlah data yang diterima meningkat secara signifikan. Ini adalah dasar yang sangat keren untuk mendapatkan sesuatu yang sangat menarik.

Bagaimana bisa Neuralink tidak merusak otak yang bergerak dengan memperkenalkan seutas benang?

_{Untuk yang mudah terpengaruh: gambar itu bukan otak, tetapi jeli yang mensimulasikannya. Robot dan utas nyata}

Masalah utama dengan operasi pada otak adalah bahwa ia ditembus oleh pembuluh darah. Sangat buruk untuk merusak pembuluh darah, pendarahan otak adalah hal yang sangat tidak menyenangkan yang dapat menyebabkan stroke mikro atau kematian. Menghindari pembuluh darah adalah tugas paling penting pertama yang berbicara tentang keamanan seluruh prosedur. Meskipun dia tidak mengatakan apa-apa tentang efektivitas.

Selanjutnya, muncul pertanyaan untuk memperbaiki elektroda ini. Jika kita berbicara tentang stimulasi yang dalam, maka elektroda dipasang langsung pada tengkorak - ada lubang yang dibor, tambalan disekrupkan ke dalamnya dengan cara khusus dan bantalan di mana elektroda ini benar-benar dipasang dengan kaku.

Dengan benang fleksibel tidak terlalu jelas. Pada orang dewasa, mobilitas otak terbatas. Pada anak kecil, diameter otak bisa sangat bervariasi. Saya menduga bahwa di dekat pembuluh besar, otak berdenyut lebih dari jauh dari mereka. Namun demikian, Anda dapat mencoba memperbaiki elektroda sehingga ada plus atau minus di area yang sama. Pertanyaan baiknya adalah, seberapa jauh elektroda yang ditawarkan Mask berada di dekat neuron-neuron tempat rekaman dilakukan?

Ketika kita [menggunakan metode DBS] menulis aktivitas listrik di dalam otak manusia, kebetulan seseorang menggerakkan tangannya atau bersin, dan ujung elektroda bergeser sedikit, dan hanya itu - kita hanya "melihat" neuron, dan sekarang kita berhenti. Atau, sebaliknya, tidak ada neuron di dekat elektroda, tetapi kemudian seseorang melakukan sesuatu, dan neuron itu muncul, dan kita melihat aktivitas signifikan: potensi aksi pada catatan, semuanya baik-baik saja.

Berapa banyak proses ini dapat mempengaruhi lokalisasi, memperbaiki elektroda fleksibel pada titik tertentu adalah pertanyaan yang bagus. Dilihat oleh apa yang ada di presentasi, mereka sering menulis neuron yang sama dari dua atau tiga kontak. Konfigurasi ini memungkinkan, dalam hal ini, untuk berhenti menulis neuron ini dari salah satu kontak, tetapi dua lagi akan tetap ada. Kepadatan memungkinkan Anda untuk menggandakan informasi.

Ketika datang ke elektroda besar, maka, memang, ada beberapa kerusakan pada otak di dekat elektroda dan peningkatan jaringan ikat. Adapun rambut-rambut kecil yang lebih tipis ini, kita belum tahu bagaimana otak bereaksi terhadap ini. Tetapi semakin kecil perangkatnya, semakin sedikit perubahan akan secara langsung berkaitan dengan fakta bahwa itu adalah suatu tempat di dekat jaringan saraf. Ada beberapa kemungkinan bahwa konsekuensi dari menanamkan benang tipis seperti itu akan diabaikan dibandingkan dengan peluang yang bisa mereka berikan.

Akankah Neuralink membantu berinteraksi dengan objek virtual di layar secara langsung, dan tidak dengan kursor mouse?

Opsi ini tidak dikecualikan. Untuk ini, sekelompok neuron harus diisolasi dalam sistem saraf, yang secara khusus akan mengontrol pergerakan objek ini.
Katakanlah, ketika seseorang belajar menangani alat, pada tahap tertentu dalam pengembangan keterampilan, mereka menjadi, seolah-olah, perpanjangan tangan seseorang. Neuron khusus muncul di korteks motorik yang mengendalikan keterampilan motorik halus yang diperlukan untuk bekerja dengan instrumen seperti itu. Jika kami berasumsi bahwa chip Neuralink akan memungkinkan Anda untuk membaca sinyal dari neuron tersebut secara langsung, maka gerakan tangan tidak lagi diperlukan, kami mungkin dapat membandingkan pola aktivitas neuron tertentu dan pergerakan instrumen serta mengontrol instrumen yang sudah menggunakan chip.

Ketika kita bergerak, umpan balik sensor-motor sangat penting bagi kita. Di dalam otot ada sejumlah besar input sensorik, yang menunjukkan seberapa ketat otot sekarang, berapa banyak sistem otot tegang, pada kecepatan apa dan bagian mana dari otot yang kita tegang. Ketika datang ke objek virtual, kita dapat mengevaluasi kecepatannya hanya dengan mata kita. Ini berguna, tetapi tidak sama dengan sentuhan.

Penyakit apa yang dihentikan DBS dan dapatkah Neuralink berpotensi?

Tampaknya penyakit pertama yang dapat diatasi dengan elektrostimulasi otak dan disetujui oleh FDA adalah penyakit Parkinson. Pada orang dengan penyakit ini, neuron dopamin mati. Mereka mulai bergerak, bergerak sangat lambat dan keras, mereka mulai bergetar.

Ada terapi obat, dan ketika pada titik tertentu berhenti membantu (dan berhenti), operasi seperti itu diindikasikan. Sebenarnya, sederhananya, kita mencampuri tempat yang membuat hidup sulit bagi orang. Tanpa stimulasi, sinyal dari daerah ini tidak masuk, tetapi ia melakukannya dengan gangguan, dan itu menjadi lebih mudah bagi seseorang.

Ada beberapa gangguan motorik yang menghentikan stimulasi struktur yang sama dan juga membantu. Ini terutama dystonia, ketika orang memiliki gerakan patologis yang berlawanan: kontraksi otot-otot tertentu, berkedut. Jika dalam kasus ini masalahnya bukan pada saraf, tetapi dengan otak, maka operasi seperti itu dapat dilakukan.

Kemungkinan membantu orang dengan depresi, gangguan obsesif-kompulsif, dan orang-orang yang lebih dekat dengan lingkungan emosional sedang dipelajari secara aktif. Tetapi untuk saat ini, ini adalah studi teoritis, protokol uji, yaitu, bukan prosedur klinis rutin, tetapi mencari metode paparan dan verifikasi kegiatan.

Bisakah Neuralink membantu Stephen Hawking?

Ketika sampai pada masalah dengan sistem motorik, ada dua sumber masalah yang berbeda: sistem saraf dan otot. Ketika masalah dimulai dengan otot, kemudian secara bertahap, paling sering karena respon imun, otot-otot mulai menurun. Otot berkontraksi, dan tidak mungkin tumbuh lebih jauh. Ini bukan masalah sistem saraf, ini adalah masalah otot, yaitu, Anda perlu menumbuhkan otot lain dari substrat genetik lainnya. Dan ini adalah pertanyaan untuk rekayasa genetika, dan bukan untuk Neuralink. Saya berharap suatu hari nanti masalah ini juga bisa diselesaikan, tetapi tidak sekarang.

Tentang protesa neuro

Bagaimana prostesis bionik bekerja

Semua sistem antarmuka mesin otak yang memungkinkan orang lumpuh untuk memindahkan sesuatu terstruktur seperti ini: ada mesin yang, dalam prosesnya, belajar memecahkan kode apa yang diinginkan seseorang. Dan seseorang belajar mengirim sinyal dari area di mana perekaman sejelas mungkin. Neuron dekat kontak ini dapat diatur ulang tergantung pada jenis tugas apa yang dipecahkan otak. Jika lengan bionik perlu diperpanjang dan cangkir diambil, otak mulai membangun kembali, bahkan jika awalnya neuron ini bertanggung jawab untuk sesuatu yang lain. Penyesuaian timbal balik ini, yang memungkinkan seseorang untuk menggerakkan tangan bionik, agak mirip dengan bagaimana ia menggerakkan tangannya sendiri sebelumnya.

Apakah ada protesa saraf dengan umpan balik?

Selain Ilona Mask, sejumlah besar spesialis terlibat dalam masalah orang-orang yang kehilangan kemampuan untuk bergerak. Bioprostheses, neuro prostheses adalah daerah yang berkembang pesat. Teknologi memungkinkan kita melakukan lebih banyak dan lebih banyak hal baru dan lebih kompleks, termasuk pengujian tangan bionik dengan kemampuan untuk memberikan umpan balik. Artinya, seseorang dapat menggunakan tangan bionik untuk menyentuh permukaan atau mengambil objek, dan sensor darinya memberikan informasi kembali. Tetapi situasinya sedemikian rupa sehingga saraf sehat tetap ada, dan sensor lengan bionik benar-benar melekat padanya, dan kemudian informasi dikirim sepanjang saraf ke otak - melalui saluran yang sudah ada, cenderung, pra-dilatih, dan dibentuk.


Sejauh yang saya mengerti, Neuralink ingin menempatkan perangkat mereka di dua tempat: di motor dan di korteks sensorik. Dan mengirim sinyal langsung ke kulit kayu. Agar ini berfungsi, Anda harus memilih semuanya dengan sangat baik dan mengujinya dengan sangat baik. Sekarang kita memiliki ide yang buruk tentang bagaimana dan pada neuron mana untuk memberikan stimulasi, pola apa, bagaimana impuls listrik ini harus terlihat sehingga koneksi yang diterima otak sesuai dengan apa yang terjadi di dunia nyata. Dan seberapa banyak neuron dapat belajar bahwa pola ini ditentukan secara eksternal, daripada dihasilkan dari dalam jaringan saraf.

Bisakah seseorang merasakan prostesis sebagai bagian nyata dari dirinya?

Ya, dia [dari waktu ke waktu] mulai merasakan prostesis. Saya tidak memiliki pengalaman seperti itu dan saya berharap bahwa saya tidak akan pernah mendapatkannya, tetapi tampaknya bagi saya itu terlihat seperti tangan yang sangat, sangat mati rasa, di mana kepekaan mulai berangsur-angsur kembali: masih sangat lemah, masih buruk, tetapi sudah sesuatu ada Ini jauh lebih baik daripada ketika sinyalnya tidak masuk sama sekali dan orang itu tidak dapat melihat dari apa yang dilihatnya: tangan bionik sekarang meremas botol sehingga terjatuh, atau sehingga pecah dan pecah.

Berapa lama untuk merasakan umpan balik dari protesa neuro?

Ini sangat peka konteks. Ketika datang ke seseorang yang baru saja diamputasi lengannya (karena bahaya keracunan darah, misalnya), jika Anda segera "hidup" memasang sensor ke saraf-saraf ini dan segera memberikan umpan balik - ini adalah pilihan terbaik. Saraf ini sebenarnya masih tertanam dalam jaringan, dan berapa lama mereka harus dilatih ulang akan tergantung pada seberapa baik seseorang dilatih pada prinsipnya. Tampak bagi saya bahwa kita berbicara tentang periode waktu urutan dua hingga tiga bulan untuk belajar bagaimana menggunakan prosthesis ini setidaknya dalam beberapa bentuk, dan di wilayah tahun ini - untuk menggunakannya sudah tanpa tekanan yang signifikan. Mungkin saya salah, sejauh ini masih sangat sedikit studi seperti ini dan ini adalah kasus-kasus yang terisolasi di mana kami tidak dapat memberi tahu statistik apa pun.

Dapatkah otak mengatasi upgrade tubuh yang dalam, seperti di Cyberpunk 2077? Dengan tangan ketiga, misalnya, atau dengan mata.

_{Ditembak dari game Cyberpunk 2077}

Itu akan tergantung pada berapa usia seseorang untuk melampirkan tangan ketiga ini. Ketika jaringan saling ditala, ada beberapa jendela kritis ketika neuron menemukan koneksi dengan struktur lain di inti lain untuk memenuhi beberapa tujuan, tugas, gerakan, dan umpan balik mengalir secara efisien di sana. Jika ada sesuatu yang salah selama periode kritis ini, seseorang sering kehilangan kesempatan, misalnya, untuk mengendalikan tangannya jika ia kehilangan tangannya. Atau rasakan dan analisis informasi visual jika ia memiliki masalah dengan retina atau mata. Mengembalikan segalanya dan mengembalikan visi seseorang, jika dia tidak memiliki pengalaman dalam memahami dan memproses informasi visual di masa kecil, hampir mustahil, sejauh yang kita ketahui sekarang. Mungkin sesuatu akan berubah pada tahun 2077, tetapi sekarang ini masalahnya.

Jika Anda secara langsung berfantasi, maka jika Anda menginginkan empat tangan bionik selain kedua tangan Anda, maka Anda perlu melakukan ini sangat, sangat dini - pada masa bayi. Tetapi di sini banyak masalah etika muncul, karena anak itu kecil, tidak ada yang bertanya kepadanya, dan tidak jelas apa pembenaran seperti itu untuk memutuskan pengaruh seperti itu dengan konsekuensi yang tidak terlalu jelas di masa depan.

Tentang otak

Apakah mungkin untuk mempengaruhi lingkungan emosional dengan listrik?

Penyakit Dystonia dan Parkinson adalah pelanggaran terhadap aktivitas struktur otak yang sangat dalam yang bertanggung jawab atas inisiasi gerakan, pilihan antara beberapa program motorik yang berbeda. Ada sangat dekat dengan area emosional yang berhubungan dengan motivasi: untuk memilih dan memulai gerakan tertentu. Faktanya, setelah sedikit menggeser posisi elektroda, kita sudah dapat mempengaruhi lingkungan emosional.

Ada indikasi bahwa beberapa orang dengan elektroda seperti itu mulai berubah dalam bidang yang terkait dengan emosi dan kebiasaan. Secara umum, penyakit Parkinson dapat menyebabkan seseorang menjadi penjudi patologis yang pergi ke kasino, atau dia memiliki episode kecemburuan patologis, ledakan kemarahan dan perubahan suasana hati. Kadang-kadang ini terjadi sebelum perawatan dan setelah itu dihapus. Itu terjadi sebaliknya: segala sesuatunya tertata dalam diri seseorang, dan kemudian mereka meletakkan sebuah elektroda padanya dan mulai mempengaruhi bola, yang berhubungan dengan impulsif, keterpaksaan, dan reaksi.

Saya mengatakan bahwa dalam inti besar DBS ada beberapa kontak yang berbeda dan beberapa program stimulasi yang berbeda. Kami dapat mengubah frekuensi paparan dan kontak spesifik mana yang akan aktif. Anda dapat mengubah kontak, sedikit mengurangi amplitudo atau frekuensi stimulasi - menambah atau mengurangi. Tapi ini semua perdukunan, ketika dengan coba-coba kita mencoba memilih apa yang akan membantu seseorang untuk bergerak dengan baik dan pada saat yang sama tidak akan mempersulit hidupnya.

Apakah ada peta otak yang tepat?

Ada perbedaan akurasi. Di dalam otak ada struktur yang berbeda: inti yang memiliki batas, dan di antara mereka adalah materi putih, yang menghubungkan, pada kenyataannya, satu struktur ke yang lain. Ini adalah akumulasi sel-sel saraf, dan kesalahan 1 mm dapat secara signifikan mempengaruhi efek apa yang kita dapatkan dari stimulasi.

Ketika kita berbicara tentang korteks, segalanya menjadi sedikit lebih rumit. Ada area sensorimotor di mana ada topografi; ada area yang berhubungan dengan gerakan atau sensasi tangan, sentuhan, sinyal rasa sakit; punya kaki; memiliki wajah. Dan semua ini ditandai di sepanjang korteks - baik sensorik dan motorik - dan konfigurasi ulang area ini dimungkinkan. Bagi orang-orang yang, karena alasan tertentu, kehilangan tangan, area yang bertanggung jawab untuk mengendalikan tangan ini dapat dibangun kembali dan mulai berinteraksi dengan beberapa area lain, misalnya, dengan bagian wajah.

Jika kita berbicara tentang korteks, pertama-tama kita perlu melihat zona spesifik apa dan fungsi spesifik apa yang dikaitkan dengan neuron yang dapat kita rekam. Dan kemudian lihat: dapatkah kita melatih mereka untuk merespons sesuai kebutuhan. Artinya, Anda bisa mencoba melatih ulang neuron-neuron ini.

Mengapa Anda perlu sadar selama operasi otak?

Ketika kita memasukkan elektroda ke otak seseorang, kita harus memastikan bahwa dia mendapatkan efek yang dia butuhkan dan tidak mendapatkan efek samping. Jika Anda membangunkan seseorang dan bertanya apa yang ia pikirkan, apa yang ia rasakan, dan apakah ia memiliki efek samping dari stimulasi, ini memungkinkan Anda untuk memilih lokasi elektroda yang lebih baik, dan itu lebih baik untuk membantu orang tersebut. Karena itu, banyak operasi otak dilakukan dalam pikiran, agar tidak memperburuk keadaan. Kami segera memeriksa stimulasi tes dalam proses. Pada titik ini, para ilmuwan memiliki kesempatan untuk mengumpulkan satu set informasi yang sangat berharga tentang bagaimana otak manusia bekerja dan cara kerjanya. Ini adalah hal yang saling menguntungkan yang membantu pasien dan ilmuwan.

Tidak ada reseptor rasa sakit di dalam otak - yang utama adalah bahwa pasien memiliki analgesia pada permukaan tulang dan kulit. Dan di dalam, maksimum yang terjadi adalah stimulasi, dan seseorang berhenti berbicara secara normal, "bubur" muncul di mulutnya. Tapi kami tidak ingin seseorang dengan elektroda memiliki "bubur" di mulutnya, dan kami mencoba mengatur ulang elektroda ke tempat di mana tidak ada bubur.

Apakah para ilmuwan memahami setidaknya sesuatu tentang gambar abstrak dan konseptual?

Paling sering, penelitian biomedis yang berkaitan dengan manusia ditujukan untuk membantu orang-orang di mana sesuatu terjadi. Dan karena tidak ada tugas biomedis untuk mempelajari abstraksi, dan ini hanya sekedar rasa ingin tahu, masalah etika muncul dalam studi tersebut. Karena itu, dengan abstraksi, semuanya sangat rumit. Dibandingkan dengan motor atau sistem visual, kita tidak memahaminya dengan baik: apa yang mungkin dan apa yang tidak mungkin? Dan jika kita mendaki di sana, apa akibatnya dari intervensi ini?

Ada sebuah cerita tentang "neuron Jennifer Aniston" dan "neuron Holly Berry." Kadang-kadang mungkin untuk menemukan neuron yang menarik yang merespons orang tertentu atau gambar tertentu. Ini ditemukan ketika pasien dengan epilepsi diperiksa di mana fokusnya. Dan sangat sering mereka berada di lobus temporal, yang dikaitkan dengan ucapan dan persepsi gambar. Sepertinya masih ada neuron Star Wars yang bereaksi bukan pada gambar spesifik Darth Vader, tetapi untuk semua hal yang terkait dengan Star Wars. Jika kita membayangkan bahwa kita dapat merangsang neuron konseptual, saya berasumsi bahwa kita juga dapat membuat orang berpikir tentang Jennifer Aniston, Holly Berry, atau Star Wars. Tetapi kita dapat mengatakan nama yang sama dengan cara yang sama, dan dengan cara yang sama neuron ini akan bersemangat, dan itu akan sama. Mengapa memanjat seseorang di otak untuk ini tidak begitu jelas.

Mungkinkah menghasilkan sensasi dalam tubuh? Katakanlah “gosok” tumitnya.

Tergantung pada apa dengan tumit itu. Jika seekor serangga merayap di atasnya, maka Anda dapat mencoba memalu saluran indera ini, bertindak berdasarkan itu dan “katakan”: [tidak ada serangga], sekarang mereka hanya mengklik keras di tempat ini. Tetapi begitu Anda menghilangkan sinyal ini, kemungkinan besar iritasi langsung pada tumit akan memberikan sinyal lagi, dan orang itu akan berkata: tidak, gatal lagi.

Apakah mungkin untuk tidak mengeja kata-kata, tetapi untuk segera "berpikir" mereka?

Pertanyaannya sebagian bersifat filosofis. Tidak ada studi yang menunjukkan kelayakan teknis untuk melakukan ini di tingkat saat ini. Meskipun mungkin ada orang yang mencoba melakukan sesuatu di bidang ini. Ada pilihan, misalnya, untuk mengambil sinyal dari saraf yang pergi ke pita suara, ke lidah, ke bibir, dan melihat apakah kita dapat memahami sesuatu tentang apa yang ingin dikatakan seseorang berdasarkan informasi motorik dari peralatan artikulasi.

Ada zona Broca , ada zona Wernicke , ada jalur di antara mereka, dan seluruh sistem sangat rumit untuk pemahaman kita saat ini. Sayangnya, ini adalah cerita yang sama ketika kita tahu cara memecahkannya, tetapi bukan bagaimana cara memperbaikinya. Melanggar lebih mudah.

Bagaimana orang bahkan menguasai bahasa?

Gagasan saya tentang bahasa dan cara kerjanya di otak dibentuk berdasarkan buku Stephen Pinker, Language as Instinct. Ini adalah buku yang agak lama, diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia pada tahun 2009, dan aslinya diterbitkan pada tahun 1994. Pinke mempromosikan gagasan bahwa menguasai bahasa adalah naluri, yaitu, di dalam otak ada substrat di mana bahasa terbentuk. Selain itu, kita tahu bahwa jika seseorang hidup di luar lidahnya sampai usia kritis, dia tidak bisa menguasainya. Mowgli, yang tinggal di suatu tempat di India dengan serigala hingga berusia 10-12 tahun, tidak mampu menguasai bahasa itu sebagai teknik komunikasi. Ada jendela kritis, dan untuk menguasai bahasa dengan sangat baik, Anda harus berada dalam konteks bicara dan komunikasi hingga tiga tahun. Setelah tiga, itu sudah semakin buruk, tetapi orang itu masih dapat menguasai desain sederhana,meskipun kemungkinan besar dia tidak akan "bernapas lidahnya".

Ketika tenggat waktu ditetapkan untuk menguasai bahasa, itu tidak terlalu jelas. Karakteristik individu dapat memengaruhi, untuk beberapa, jendela ini ditutup sedikit lebih awal, untuk yang lain di kemudian hari. Sejauh yang saya mengerti, di wilayah 8-9 tahun kereta berangkat.

Apakah mungkin memasukkan flash drive ke otak dan mengaksesnya?

Memori sangat sulit. Mengingat seberapa banyak kekuatan yang telah terkubur di sana dan seberapa banyak yang kita ketahui, sangat sulit untuk membawa semuanya ke dalam semacam konsep yang dapat dimengerti yang dapat diceritakan.

Memori dalam otak adalah sistem dinamis di mana proses menghafal dan melupakan berada dalam beberapa keseimbangan dan pada saat yang sama mereka berada pada skala yang berbeda.

• Anda ingat bahwa nomornya ditentukan untuk Anda: Anda membacanya untuk diri sendiri dan mengetik - ini adalah memori sementara, Anda dapat mengingat 7 (plus atau minus dua) karakter.
• , , , , .
• , . , , — .
• , . , — .

Memori adalah konsep yang sangat kompleks, terutama jika kita berbicara tentang otak, perilaku dan bagaimana otak berinteraksi dengan lingkungan dalam semua konteks yang ada. Tetapi bahkan ketika datang ke memori episodik dan konsep, kami sangat kurang memahami bagaimana semuanya diterapkan di otak.

Kami memiliki hippocampus, dan di dalam hippocampus ini ada konsolidasi memori jangka panjang. Ketika datang ke refleks terkondisi, kita hanya bisa kira-kira menggambarkan proses peristiwa. Kita tidak bisa mengatakan apa-apa tentang bagaimana neuron Jennifer Aniston terbentuk. Fakta yang mengarah pada pembentukan neuron Jennifer Aniston, tetapi neuron Leah Akhedzhakova - tidak, kita juga tidak bisa.

Pada dasarnya, di otak tidak ada pemisahan antara pembawa informasi dan prosesor yang memproses informasi ini. Setiap kali seseorang mengingat sesuatu, ia mengubah sedikit jaringan di mana informasi ini disimpan. Pada saat yang sama, memori sangat tergantung pada kedalaman pemrosesan informasi, pada seberapa banyak Anda terbiasa dengannya. Bagaimana menghubungkan semua ini dengan flash drive sama sekali tidak jelas.

Tentang sains

Apakah menarik bagi seorang ilmuwan Rusia untuk bekerja di Neuralink?

Tentunya akan sangat menarik bagi saya untuk mengerjakan proyek semacam itu. Tapi saya belum benar-benar mengerti bagaimana semuanya akan diatur untuk mereka dalam hal organisasi dan korelasi masalah teknis dengan yang mendasar. Karena saya suka ilmu dasar, saya sangat suka pertanyaan "bagaimana" dan "mengapa": "bagaimana cara kerjanya" dan "mengapa itu bekerja seperti itu", dan bukan "bagaimana melakukan sesuatu" dan "mengapa itu tidak berhasil". Ini adalah proyek teknis di mana ada sangat ambisius dalam masalah kompleksitas dan tugas-tugas yang tidak dapat diselesaikan tanpa memahami bagaimana semua ini [kerja otak] secara fundamental diatur pada tingkat dasar.

Misalnya, bagaimana penyandian gerakan yang sama terjadi di otak? Ketika kita berbicara tentang korteks motorik, inilah yang disebut neuron motorik yang lebih tinggi, yang bertanggung jawab atas konsep gerakan. Di dalam otak masih ada sejumlah zona motor yang bertanggung jawab untuk memastikan bahwa sinyal mencapai otot tertentu di sepanjang saraf. Mereka terletak di korteks serebral dengan transisi ke sumsum tulang belakang. Di sana, sebuah sinyal sudah dikirim secara khusus ke otot tertentu: untuk menekuk jari pada phalanx 45º.

Di korteks itu sendiri, sebuah konsep diterapkan. Dan seperti apa konsep ini, bagaimana hubungan berbagai representasi dan program motor yang saling berhubungan ini? Semua mesin ini hanya diketahui oleh kita secara teori. Bagaimana ini semua diterapkan, dan apa solusi yang memungkinkan untuk begitu banyak masalah teknis di otak, adalah pertanyaan yang sangat menarik.

Bisakah ilmu pengetahuan Rusia menawarkan sesuatu kepada Neuralink?

Kami belum begitu banyak mengembangkan neurobiologi, tidak ada banyak laboratorium neurobiologis. Dan masalah besar adalah bahwa peralatan dari hampir semua laboratorium kehilangan ke peralatan dari laboratorium Amerika atau Eropa. Basis material dan teknis kami seringkali jauh lebih lemah.

Saya akan mengatakan bahwa Eropa dan Rusia kuat dalam konsep, kami memiliki banyak yang terlibat dalam teori. Amerika sangat kuat dalam hal-hal yang diterapkan, mereka dapat menerjemahkan ide dan konsep menjadi produk yang berfungsi yang dapat dijual, dikapitalisasi, dibawa ke pasar, pertukaran, dan itu saja. Mereka adalah jenius finansial.

Pada saat yang sama, menurut saya aliran ilmuwan di AS sedang direkrut, paling sering dari India, Cina, dan Eropa. Mereka, tentu saja, memiliki negara yang sangat muda, para ilmuwan di generasi ke-4 Amerika, saya tidak tahu banyak. Hampir semua orang Amerika yang datang adalah [etnis] Cina, Korea, India, Irlandia.

Bagi kami, Rusia, kami memiliki keuntungan. Tidak ada komite etika yang serius. Untuk melakukan studi di Eropa atau Amerika Serikat, itu harus dikoordinasikan di 10 ribu otoritas pada tahap awal. Dan bersama kami akan lebih mudah untuk mengatur. Kami memiliki jauh lebih sedikit institusi yang berurusan dengan ketaatan terhadap hak di setiap koma dan perselisihan terakhir - bahwa hewan, manusia. Saya tidak tahu seberapa baik atau buruknya, tetapi, bagaimanapun, bagi sains ini adalah bonus. Karena apa yang sulit dan sangat mahal untuk dilakukan di Eropa dari sudut pandang penelitian eksperimental jauh lebih mudah untuk diatur di Rusia.

Poin kedua adalah karya teoretis: konsep, memeriksa ide, bekerja dengan database terbuka dan memeriksa ide dalam format: "Kami memiliki ide yang hebat, kami melihat apa yang kami lakukan di dunia dan berdasarkan pada data yang tidak kami kumpulkan, menemukan hal yang menarik. "

Bagaimana eksperimen hewan biasanya ditujukan pada manusia?

Untuk melakukan percobaan bahkan pada hewan, Anda memerlukan persetujuan komisi. Hampir setiap institusi akademik memiliki komite etika. Ini berlaku bahkan untuk tikus. Saya tidak tahu tentang Drosophila, tetapi bagi saya sepertinya dengan lalat dan cacing kecil Caenorhabditis elegans, komisi masih tidak diperlukan untuk melakukan percobaan pada mereka. Tetapi jika Anda ingin memasukkan elektroda ke otak tikus atau tikus dan melihat bagaimana rasanya, Anda perlu persetujuan komisi.

Anda harus membuktikan bahwa Anda siap untuk melakukan studi ini dan Anda membutuhkannya. Artinya, tidak ada cara lain untuk mendapatkan informasi yang Anda butuhkan. Anda memeriksa dan mengumpulkan data tentang seberapa aman itu, apakah itu menyebabkan segala jenis peradangan atau sesuatu yang lain. Jelas bahwa Anda tidak dapat mengasuransikan diri Anda 100%, tetapi Anda harus memiliki beberapa alasan: apa yang akan Anda lakukan, apa yang bisa salah. Komisi meninjau argumen dan memutuskan bahwa studi dalam bentuk ini dapat disetujui.

Komisi tersebut mencakup dokter - persis sesama ilmuwan yang sama yang dibimbing oleh prinsip-prinsip tertentu: apakah hewan itu akan menderita, seberapa banyak penderitaan ini diperlukan, apakah itu dapat dikurangi. Setiap operasi pada hewan umumnya bukan pengalaman yang sangat menyenangkan baginya. Kita tidak bisa bertanya, tapi kami rasa.

Ketika datang ke orang, segalanya menjadi lebih rumit. Komisi ini tidak lagi hanya bersifat internal, terutama ketika menyangkut penelitian inovatif. FDA yang sama berkomitmen untuk mempertimbangkan teknologi dan obat-obatan: segala sesuatu tentang orang dan kesehatan mereka, dan mengevaluasi risiko. Apakah mungkin untuk secara khusus melakukan penelitian ini dalam bentuk di mana itu? Apakah cukup informasi yang dikumpulkan tentang hewan?

Selanjutnya, tergantung pada apa yang sedang diuji, kadang-kadang semuanya dimulai dengan sukarelawan sehat yang diuji dalam konsentrasi obat yang terbatas. Kadang-kadang ketika datang ke penyakit serius dan orang yang sehat tidak dapat memverifikasi apa pun, orang dengan cedera dibawa ke grup. Misalnya dengan fraktur tulang belakang, yang menyebabkan kelumpuhan lengan dan kaki. Atau pasien kanker - kemoterapi sering diuji pada manusia, karena ini adalah satu-satunya kesempatan mereka untuk bertahan hidup. Dalam hal ini, jauh lebih mudah untuk mendapatkan persetujuan dan izin, bahkan dengan beberapa keraguan bahwa itu akan sepenuhnya aman.

Apa yang harus dibaca tentang sains dan otak jika Anda bukan seorang ilmuwan, tetapi tertarik?

Bagi saya, kenalan dengan topik dimulai dengan Eugenia Timonova dan “Semuanya seperti binatang”. Lalu orang-orang pergi melalui corong ke seri buku "Elemen". Dan jika Anda sudah memahami semua yang ada di "Elemen" dan ingin melanjutkan, Anda dapat mengunjungi situs web Biomolecule - ini adalah situs sains populer bagi mereka yang ingin memahami semua detail. Ada artikel tentang neuro prosthetics dan pada musim gugur akan ada artikel tentang Neuralink - tentang bagaimana semuanya diatur di sana dan untuk apa. Selain itu, ada banyak materi tentang biologi molekuler, genetika, biokimia, neurobiologi, dan hal-hal terapan medis. Misalnya, tentang masa depan implan koklea.