Сигналы, передаваемые от одного животного к другому, по-видимому, обмениваются информацией, но полезность результатов ставится под сомнение
Вулканское слияние разумов больше не является предметом научной фантастики. Ученые с помощью электроники соединили мозг пар крыс, что позволило одной из них, по-видимому, обмениваться информацией с другой. И, в отличие от методики Вулкана, здесь нет необходимости в близком контакте: используя интернет-соединение, одна крыса в Бразилии отправила сигналы в мозг крысы из Северной Каролины.
Подобные экспериментальные установки могут помочь ученым понять, как схемы мозга включают информацию, и, возможно, даже привести к созданию некоего органического компьютера взаимосвязанных мозгов, говорит нейробиолог Мигель Николелис из Университета Дьюка, который руководил исследованием.
Другие исследователи настроены скептически. Эксперименты, опубликованные 28 февраля в журнале Scientific Reports, кажутся ошеломляющими, но они не расширяют научное понимание взаимодействия мозга и тела и не имеют практического применения, говорит нейробиолог Ли Миллер из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс.
Годы исследований того, как взаимодействует мозг и тело, привели к созданию интерфейсов мозг-машина, таких как искусственные конечности, которыми можно управлять с помощью сигналов, собираемых крошечными микрочипами, имплантированными в мозг. Многие исследования также посвящены обратному - отправке сигналов в мозг для достижения ощущений в теле, подобно тому, как кохлеарный имплант может преодолеть потерю слуха. В новом исследовании ученые объединили их. Используя пары крыс, исследователи извлекли информацию из мозга одного грызуна и отправили информацию в мозг другого.
Группы крыс были обучены быть либо «кодировщиками», либо «декодерами». Кодировщики усвоили простую задачу: когда над одним из двух рычагов загорался светодиод, крыса должна была нажать на рычаг, связанный с этим светом, чтобы получить награду. Крошечные чипы, имплантированные в моторную кору каждого животного, часть мозга, отвечающую за выполнение движений, записывали импульсы нерва, соответствующие нажатию рычага справа. Среднее значение этих сигналов помогло ученым оценить сигнал, обеспечиваемый кодировщиками позже в ходе экспериментов.
Крысы-декодеры также проходили предэкспериментальное обучение: когда они получали импульс от мозгового чипа, а затем нажимали рычаг справа, они получали вознаграждение. Когда они не получали практически никакого стимула (только один короткий импульс), а затем нажимали левый рычаг, они также получали вознаграждение.
Затем ученые соединили каждую крысу-кодировщик с крысой-декодером с помощью проводов с небольшим компьютером между ними. Когда крыса-энкодер нажимала на рычаг справа, сигнал запуска нейронов поступал в компьютер, который посылал крысе-декодеру сигнал, скорректированный на основе среднего сигнала, рассчитанного ранее. Когда энкодер нажимал на рычаг слева, компьютер переводил его в один или отсутствие импульса и отправлял эту информацию крысе-декодеру.
Крысы-энкодеры нажимали правильные рычаги, связанные со светодиодом, примерно в 95% случаев. Каждая крыса-декодер, у которой не было светодиодов в качестве ориентира, получала сигнал от своего мозгового чипа: либо математически преобразованный сигнал для правого рычага, либо один импульс или его отсутствие для левого. Эти крысы-декодеры нажимали соответствующий рычаг в 60-72 процентах испытаний.
После того, как исследователи начали вознаграждать крыс-кодировщиков, когда декодер нажимал правильный рычаг, оказалось, что поведение кодировщиков находится под влиянием активности декодеров. Когда крыса-декодер нажимала не на тот рычаг, кодировщик быстрее нажимал на рычаг в следующий раз. И нейронный сигнал энкодера был сильнее.
«Когда декодер совершает ошибку, а кодировщик не получает вознаграждения, он делает свое поведение более точным», - говорит Николелис.
Крысы-декодеры превзошли уровень 50% правильных ответов, который можно было бы ожидать случайно. Но эксперимент был бы намного интереснее, если бы декодеры не были обучены связывать всплеск стимуляции мозга с одним рычагом и отсутствием стимуляции с другим, говорит когнитивный нейробиолог Ури Хассон из Принстонского университета. Хассон говорит, что крыса может просто ассоциировать мозговой разряд с рычагом справа и отсутствие разряда с рычагом слева, как ее учили во время обучения.