Главная › Интернет › Александр каплан биография. Мозг умирает молодым. Интервью с доктором биологических наук, профессором А.Я. Капланом

Александр каплан биография. Мозг умирает молодым. Интервью с доктором биологических наук, профессором А.Я. Капланом

Протез руки- 1944.

Протезирование - замена утраченных или необратимо повреждённых частей тела искусственными заменителями - протезами . Протезирование представляет собой важный этап процесса социально-трудовой реабилитации человека, утратившего конечности, или страдающего заболеваниями опорно-двигательного аппарата.

Протезированиe, является смежной дисциплиной между медициной и техникой, тесно связано с ортопедией, травматологией и восстановительной хирургией и др. Хотя протезирование как отдельная дисциплина отделилась в XIX веке, сведения о нем встречаются еще в древние времена - у греческого историка Геродота, римского историка Плиния и других.

Основные виды протезирования

Различают следующие основные виды протезирования:

В узком смысле протезированием считают

анатомическое - изготовление искусственных конечностей - протезов рук и ног, зубов, глаз, носа, молочных желез и др;

лечебное протезирование- ортезы (ортопедические изделия) - корсеты , обувь, бандажи и др.
Отдельным видом протезирования является изготовление слуховых аппаратов .

История

Первое упоминание о протезе встречается в Ригведе , которая сообщает, что воительница в бою потеряла ногу, и для нее изготовили железную ногу . Древние египтяне были знакомы с протезированием, о чем свидетельствует мумия Нового Царства с деревянным пальцем . Долгое время протезирование развивалось слабо. Знаменитые пиратские крюки и деревянные ноги - ранние формы протезов.

После развития механики, ближе к современности, стали появляться более совершенные типы протезов, хорошо имитирующие потерянную часть тела или даже способные двигаться за счёт встроенных механизмов.

Но это были лишь протезы внешних частей тела, протезы внутренних органов (например AbioCor) появились уже в век электроники, а современная медицина, возможно, вообще исключит протезирование благодаря новейшим технологиям стволовых клеток , на данный момент ещё до конца не разработанным. Помимо протезов конечностей в современной медицине распространены процедуры протезирования суставов, зубов и также косметические протезы глаз и других частей тела. Косметические протезы помогают людям общаться с лицами, которые не привыкли общаться с изуродованными людьми без излишней эмоциональности. Помимо протезирования как такового, хирурги находили различные решения частичного возвращения функциональности изуродованным конечностям. Так, немецкий врач Герман Крукенберг разработал (сразу после Первой мировой войны) руку Крукенберга - своеобразную «клешню», которая делается из концов лучевой и локтевой костей у раненых с травматической ампутацией кисти. (Krukenberg procedure)

Древнеегипетский протез пальца ноги

Исторический обзор

Протезы были изобретены уже в глубокой древности. Прототип искусственных ног - деревяшка, подставка вместо потерянной нижней конечности, сохранилась до настоящего времени. С течением времени она подверглась многим изменениям, из которых упомянем о наиболее существенных. Камиллус Нюроп придумал приспособление - на нижней части деревяшки, которая при помощи полушария сделана вертящейся, чтобы избегать возможности застревания деревяшки между камнями. Для предупреждения трения культи на последнюю до вставления её в тонкую сумку из липового дерева надевается кожаный мешок, мягко набитый. Американцы в XIX в. употребляли для искусственных ног, в особенности для стопы, дерево Гикори ввиду его большей крепости и всё же значительной лёгкости.

Протез-XIX в.

Изготовляемые в XIX веке металлические гильзы (из листового железа, нового серебра или алюминиевой бронзы) были очень легки и в то же время весьма прочны. Подбивку никогда не след. укреплять внутри гильзы, а только на культе, которую предварительно обертывали фланелевыми бинтами (сверху - вниз), затем надевали кожаную воронку, длинную и толсто набитую, после чего конец культи вставляют в гильзу таким образом, чтобы он свободно висел внутри последней, не подвергаясь никакому давлению. Только при этом условии можно были избежать раны на культе от трения. Гильзы из твердого каучука были ломки. На принципе деревяшки были основаны все усовершенствования искусственных ног, имеющие целью устранение главного недостатка деревяшки (идущий на ней при своем движении вперед должен был постоянно описывать дугу кнаружи) и сохранение формы ноги. Последнего достигнуть было легко; первое же стоило многих усилий. Американец д-р Блай (Bly) первый старался при устройстве искусственного ступневого сустава подражать природе; движения в нём совершались при посредстве шара из полированного стекла, лежащего в полости из вулканизированного каучука . Ступня соединялась с голенью четырьмя кишечными струнами , которые были прикреплены к кружку, идущему поперечно через верхнюю половину аппарата. Такие усовершенствованные суставы все же не вытеснили из употребления простые суставы на шарнирах , более безопасные и дешевые. Пфистер в Берлине вкладывается в ступневые суставы пружины из каучука цилиндрической формы; движения совершаются при посредстве крепких шарниров. К пятке прикрепляется ещё каблучок. При помощи этого механизма походка становится эластичной, бесшумной и менее утомительной, нежели при других аппаратах. Сами каучуковые пружины сохраняют годами свою эластичность без изменения. Для того, чтобы пальцы стопы при повороте не приставали к полу, пальцевая часть аппарата сделана подвижной посредством спиральной пружины и простого шарнира на подошве. Прикрепление искусственной ноги к культе или к туловищу производится при помощи поясов и ремней через плечо, смотря по привычке и упражнению, то порознь, то вместе. Применение искусственных членов не может наступить раньше образования плотного рубца, следовательно, не раньше 6-10 месяцев после операции. Личный осмотр при участии врача, личное снимание мерки со стороны техника, занимающегося изготовлением И. членов, конечно, весьма желательны; при невозможности, профессор Мозетиг рекомендует отмечать на прилагаемом схематическом рисунке необходимую для бандажиста мерку .

Протезы верхних конечностей (Искусственные руки)

Искусственные руки в XIX в. разделялись на «рабочие руки» и «руки косметические», или предметы роскоши. Для каменщика или чернорабочего ограничивались наложением на предплечье или плечо бандажа из кожаной гильзы с арматурой, к которой прикреплялся соответствующий профессии рабочего инструмент - клещи , кольцо, крючок и т. п. Косметические искусственные руки, смотря по занятиям, образу жизни, степени образования и другим условиям, бывали более или менее сложны. Искусственная рука могла иметь форму естественной, в изящной лайковой перчатке, способная производить тонкие работы; писать и даже тасовать карты (как известная рука генерала Давыдова). Если ампутировано предплечье, т.е. уровень ампутации не достиг локтевого сустава, то при помощи искусственной руки возможно было возвратить функцию верхней конечности; но если ампутировано плечо, то работа рукой была возможна лишь через посредство объемистых, весьма сложных и требующих большого усилия аппаратов. Помимо последних, искусственные верхние конечности состояли из двух кожаных или металлических гильз для верхнего плеча и предплечья, которые над локтевым суставом были подвижно соединены в шарнирах посредством металлических шин. Кисть былa сделана из легкого дерева и неподвижно прикреплена к предплечью или же подвижна. В суставах каждого пальца находились пружины; от концов пальцев идут кишечные струны, которые соединялись позади кистевого сустава и продолжались в виде двух более крепких шнурков, причём один, пройдя по валикам через локтевой сустав, прикреплялся на верхнем плече к пружине, другой же, также двигаясь на блоке, свободно оканчивался ушком. Если желают при вытянутом плече сохранить пальцы сжатыми, то это ушко вешают на пуговку, имеющуюся на верхнем плече. При произвольном сгибании локтевого сустава пальцы смыкались в этом аппарате и совершенно закрывались, если плечо согнуто под прямым углом. Для заказов искусственных рук достаточно было указать меры длины и объёма культи, а равно и здоровой руки, и объяснить технику цели, которым они должны служить.

Примером современного бионического протеза руки, разработанного в США в 2014 году , является DEKA Arm - 3 .

В 2015 году в США начались продажи недорогих протезов рук, разработанных в Иллинойсском университете в Урбане-Шампейн . Дешевизна достигается использованием 3D-печати.

В 2015 компания молодых разработчиков из Новосибирска создала технологию производства роботизированного протеза кисти, который будет втрое дешевле немецкого и в семь раз дешевле английского аналога. Это стало возможно благодаря отказу от дорогостоящих материалов. Карбон и титан новосибирские разработчики заменили полимерами и более дешевыми металлическими сплавами. Кроме того, в производстве используется 3D-печать .

В феврале 2015 года российская компания MaxBionic представила самый маленький бионический протез в России для детей. В марте 2015 года завершила испытания на пациенте, ожидается, что компания в октябре начнет массовые продажи своих протезов.

В мае 2015 российская компания "Моторика" прошла сертификацию функционального механического протеза кисти, с этого времени цветные протезы с различными технологичными и игровыми насадками в России устанавливаются бесплатно. В настоящее время компания также занимается разработкой дешевого биоэлектрического протеза, идет набор тестовой группы, старт продаж намечен на лето 2016.

Ученым из Технологического университета Чалмерса (Гётеборг, Швеция) совместно с биотехнологической фирмой Integrum AB удалось подключить протезную руку, созданную в рамках европейской исследовательской программы по протезированию, непосредственно к нервам и мышцам. Хирурги прикрепили протез к двум костям предплечья (лучевой и локтевой) женщины с помощью титановых имплантатов, а затем подключили 16 электродов к ее нервам и мышцам.Благодаря этому она смогла контролировать движениями руки с помощью головного мозга (мыслей). У нее получалось завязывать шнурки и набирать текст на клавиатуре.

Протезирование нижних конечностей

Протез коленного сустава C-Leg

Впервые протез C-Leg был показан Otto Bock Orthopedic Industry на всемирном конференции по ортопедии в Нюрнберге в 1997 году.

Датчики момента расположены в трубке наконечника основания C-Leg. Эти датчики момента используют несколько тензодатчиков для определения, откуда была приложена сила к колену, с ноги, и величину этой силы .

C-Leg контролирует сопротивление сгибанию и разгибанию колена с помощью гидравлического цилиндра.

Эндопротезирование

Эндопротезирование: от эндо - внутри

Эндопротезирование суставов

При наличии показаний к операции методом выбора может быть эндопротезирование суставов. В настоящее время разработаны и успешно применяются эндопротезы тазобедренного и коленного суставов. При остеопорозе эндопротезирование осуществляется конструкциями с цементным креплением. Дальнейшее консервативное лечение коленного сустава способствует снижению сроков реабилитации оперированных больных и повышению эффективности лечения.

Эндопротезирование тазобедренного сустава

Строение сустава

Тазобедренный сустав – самый большой и сильно нагруженный сустав. Он состоит из головки бедренной кости, артикулирующей с вогнутой округлой вертлужной впадиной в кости таза.

Показания к тотальному эндопротезированию тазобедренного сустава (ТЭТБС)

Патологические изменения, вызывающие стойкое нарушение функции с болевым синдромом и контрактурой:

Несросшиеся переломы шейки бедра

Цель тотального эндопротезирования тазобедренного сустава

Целью тотального эндопротезирования тазобедренного сустава (ТЭТБС) является уменьшение болевого синдрома и восстановление функции сустава. Данная операция является эффективным способом восстановления функции сустава, позволяющий значительно улучшить качество жизни человека.

При ТЭТБС заменяется проксимальный отдел бедра и вертлужная впадина. Пораженные участки сустава заменяются на эндопротез, повторяющий анатомическую форму здорового сустава и позволяющий выполнять необходимый объем движений.

В вертлужную впадину имплантируется ацетабулярная чашка. В чашку устанавливается полиэтиленовый или керамический вкладыш. В бедро имплантируется ножка с конусом на шейке для крепления головки эндопротеза.

Методы фиксации

Существуют различные методы фиксации компонентов эндопротеза к кости:

Цементная фиксация - крепление компонентов на костный цемент

Бесцементная/пресс-фит фиксация – первичная механическая фиксация за счет плотного прилегания компонента к кости, вторичная фиксация за счет остеоинтеграции , в процессе которой кость нарастает или врастает в пористую поверхность компонента.

Согласно ведущему Национальному Регистру эндопротезирования суставов Англии, Уэльса, Северной Ирландии и острова Мэн, наибольшей популярностью пользуется бесцементный метод фиксации эндопротеза тазобедренного сустава: 39,1% всех клинических случаев .

Материалы изготовления

Для изготовления современных эндопротезов используются самые передовые и проверенные материалы: керамика, металл и полиэтилен, которые обладают высокой прочностью и хорошей приживаемостью в организме человека.

За последнее десятилетие все ведущие производители представили на рынок новые полиэтиленовые материалы, существенно снизившие риск износа, остеолиза и расшатывания компонентов, тем самым обеспечив больший срок выживаемости эндопротеза.

В зависимости от комбинации материалов отдельных компонентов принято различать несколько видов пар трений:

Металл-полиэтилен (головка из металла, вкладыш из полиэтилена)
Керамика – политилен (головка из керамики, вкладыш из полиэтилена)
Керамика-керамика (головка из керамики, вкладыш из керамики)

Выживаемость эндопротеза

Различные пары трения (комбинации материалов различных компонентов) имеют различную выживаемость в теле человека. Так, например, самой успешной по выживаемости и самой имплантируемой системой, согласно ведущему независимому источнику Национальному Регистру эндопротезирования суставов Англии, Уэльса, Северной Ирландии и острова Мэн, является бесцементная ножка CORAIL® с бесцементной чашкой PINNACLE® (Johnson&Johnson, DePuy Synthes) c парой трения керамика-полиэтилен. Данная конструкция показывает выживаемость около 98% за 10 лет наблюдений.

Риск осложнений при имплантации бесцементной ножки CORAIL® с бесцементной чашкой PINNACLE® с разными парами трения также наименьший .

При износе эндопротеза его полностью или частично заменяют новым, данная процедура называется ревизионным эндопотезированием сустава.

Вопросу успешного проведения ТЭТБС в долгосрочной перспективе посвящено множество публикаций. Имеются достоверные клинические результаты эндопротезирования системы бесцементной фиксации за 25-летний период наблюдений: так, например, отличная выживаемость эндопротеза производства компании Johnson& Johnson DePuy Synthes за 25 лет зафиксирована в 96,3% случаев . В частности, отличные результаты демонстрирует бесцементное ТЭТБС у молодых пациентов моложе 30 лет: по итогам 13-летнего наблюдения выживаемость бедренной ножки составила 100% .

Осложнения

Предприятия

Металлист (производственное объединение) Ростех
Московское протезно-ортопедическое предприятие (Минтруда)
Сколиолоджик (Санкт-Петербург)

В России также имеются предприятия в городах Архангельск, Волгоград, Иваново, Ижевск, Новокузнецк, Ростов, Тюмень, Уфа, подчиненные Минтруда

Начало: 14.10.2010 | Окончание: 20.11.2010

Каплан Александр Яковлевич

Александр Яковлевич Каплан - зав. лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов биологического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова, доктор биологических наук, профессор, Лауреат Государственной премии правительства РФ.

Один из главных научных интересов Александра Каплана - это разработка технологии НЕЙРОКОММУНИКАТОРОВ, которая открывает перспективы прямой коммуникации на линии: мозг-компьютер.

Более 50 лет назад было открыто, что человек способен менять характеристики биотоков собственного мозга, т.е. электроэнцефалограммы (ЭЭГ). На этом явлении и основан принцип работы нейрокоммуникаторов. Произвольные изменения биотоков мозга можно использовать как бинарный код в прямой коммуникации между мозгом и исполнительными устройствами во внешней среде.

Такая технология называется технологией интерфейсов мозг-компьютер (ИМК) или по-английски - Brain-Computer Interface (BCI). Подобные технологии можно применять в медицине для инвалидов с тяжелыми расстройствами мышечной системы, а также для реабилитации последствий мозговых поражений. Можно сказать, что с появлением ИМК мысль может напрямую руководить курсором компьютера, управлять клавиатурой, моторчиками и приводами, двигать предметы на любом расстоянии, доступном радиосигналу от передатчика, соединенного с ИМК.

В настоящее время лаборатория А.Каплана уже известна своими новаторскими разработками в области ИМК, в частности, разработкой алгоритмов для неосознанного управления RGB-драйвером монитора, новыми алгоритмами надежной "мыслеуправляемой" буквопечати, первыми компьютерными играми на основе ИМК и др.

victory
Александр Яковлевич, сейчас технологии ИМК пока способны осваивать уровень понимания нейрофизиологической сущности процесса. Но завтра возможности науки и техники будут способны влиять и даже управлять психической деятельностью в системе компьютер-мозг. Вы согласны?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Технологии ИМК по определению предназначены для передачи мысленных команд напрямую от мозга к внешним приемным или исполнительным устройствам без посредства мышц. Эти технологии уже потребовали и еще потребуют значительного развития сопутствующих нейрофизиологических и когнитивных исследований. Принципиально здесь то, что, несмотря на участие в этой технологии методики регистрации биотоков мозга, здесь нет речи о чтении мыслей. Здесь ближе аналогия угадывания хорошим мастером состояния двигателя по его шуму.

Что же касается техногенного управления психической деятельностью человека, то это совсем другая область, в которой уже давно и в наибольшей степени преуспели как мультимедийные средства передачи и представления информации, так и индивидуальные техники управления и лечения словом. Важно отметить, что согласно современным теоретическим представлениям и экспериментальным данным науки о мозге человека, - даже в отдаленном будущем к мозгу не удастся подключиться никакими информационными кабелями для управления психикой.

Вопрос:

Макрофаг

Уважаемый Александр Яковлевич.
"Квазистационарные состояния мозга",это то же самое,что и "гибкие звенья" описанные Н.П. Бехтеревой,которая мечтала о "технической телепатии - "(считывание мыслительных процессов) и в поисках мозговых коррелятов психических проявлений потратила много времени и безуспешно.
Т.е специализация нейронов это не только пусковые триггеры (открытые русскими и успешно развитые американцами. Нейроны - триггеры - командные нейроны, только запускающие двигательную программу, но не участвующие в ее дальнейшем осуществлении.)

Сегодня активность мозга и соответственно двигательным программам - соотношение активности мотонейронов, возникает в одном участке мозга, завтра это будет совсем другой участок фиксируемый ЭЭГ Интерфейс - оборудование будет требовать постоянной перенастройки. Каким образом Вы будете пытаться уловить - неуловимое? Постоянная,громоздкая перенастройка - это очень много времени и соответственно - затрат.
Желаю успехов. :)

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Я не берусь трактовать, что же такое "гибкие звенья" по Н.П.Бехтеревой. Что же касается наших представлений о существовании метастабильных состояний нейронных систем, то они основаны на сугубо экспериментальных фактах о том, что электроэнцефалограмма человека выглядит как совокупность квазистационарных участков, разделенных кратковременными переходными периодами между ними. "Выглядит", это значит, что суровая статистика (а было на этот сет много чего сделано совместно с математиками) подтверждает такое строение ЭЭГ. Если существуют периоды квазистационарности ЭЭГ, значит, мы не можем отказать себе в гипотезе о существовании квазистабильных состояний соответствующих нейронных систем. Только и всего, ни о каких коррелятах психической деятельности в этом случае мы не пишем. Подробнее посмотрите, пожалуйста в моих обзорах, и в статьях, полнотекстовых версии которых выложены на нашем сайте.

В наших статьях также не написано, каким образом настраивается интерфейс на индивидуальные особенности ЭЭГ, т.е. находятся коэффициенты классификатора ЭЭГ. Если коротко, то это делается всего за 2-4 минуты, и в дальнейшем не требует перестройки в течение многих месяцев, так как полученные коэффициенты существенно не могут измениться в пределах одного возрастного периода. Как видите, мы поймали вполне "уловимое". Кстати, не мы первые, и не мы последние - подобные технологии ИМК сейчас достаточно известны, дело лишь за тонкостями понимания нейрофизиологической сущности процесса и элегантностью алгоритмов.

Вопрос:

Kompshmarik Виктор
В инвалидах на голову у человечества недостатка нет... а я один из и очень хотелось,чтобы у каждого индивида была возможность управлять машинной памятью в тысячи тэрабайт, как своей собственной. К сожалению, последствия реализации могут оказатся не такими радужными, как мне бы того хотелось, но перспективы... Надеюсь ваши работы рано или поздно приведут к этому.

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Спасибо за поддержку. Да, зачастую путь к той самой заветной цели, которую ощущаешь уже сегодня, оказывается далеко не близким. И результаты работы могут поначалу разочаровывать. Технология интерфейсов мозг-компьютер потребует еще много работы. Но отдадимся на милость восточной мудрости о том, что человек не может выдумать то, что рано или поздно не сможет сделать.

Вопрос:

Дмитрий В.
Здравствуйте, Александр Яковлевич. В чем сложность работы над ИМК, какие трудности стоят перед лабораторией?

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Некоторое время назад основная сложность в работе по тематике интерфейсов мозг-компьютер состояла в недостаточной теоретической и экспериментальной разработанности проблемы. В настоящее время имеющиеся у исследователей и, в частности, в нашей лаборатории теоретические и экспериментальные заделы значительно опережают готовность государственных и частных фондов выделить достаточные средства для проведения финишных опытно-конструкторских работ, например, для создания биомеханического протеза кисти, для перевода значительной части имеющихся компьютерных игр на управление "силой мысли", для создания медицинской систем реабилитации инвалидов, для разработки брэин-фитнесовых систем тренировки памяти, внимания, оперативного мышления и др.

Вопрос:

Денис
Каковы технические характеристики систем, которые используются непосредственно для связи с мозгом? Датчики, быстродействие, процессоры, специализированные платы или напрямую в компьютер? Возможно ли распознавать движения рук, ног? Т.е. типа игровой приставки Kinnekt (но там визуально происходит распознавание) или типа перчаток (но датчики на перчатки, которую необходимо одевать).

Ответ:

Каплан Александр Яковлевич

Технология ИМК весьма проста по структуре: а) электродная система, т.е. тем или иным образом закрепляемые на голове электроды для съема биопотенциалов; б)многоканальный усилитель биопотенциалов - наиболее ответственная часть ИМК, так как этот усилитель должен иметь не более 1 мкв от пика до пика по шумам на закороченном входе в полосе до 75 Гц, а также должен иметь высокое входное сопротивление (до 1 гОм) и достаточный коэффициент подавления синфазной помехи (до 120 дБ); в) высокоскоростной аналого-цифровой преобразователь не менее 16 бит и, конечно, г) программное обеспечение, где главным модулем является классификатор паттернов ЭЭГ.

Что касается возможности распознавания движений рук, или, скажем шире, - движений туловища, мимики и других проявлений моторики у человека, то это только вопрос необходимости, сил и средств. Все возможно.

Слово психофизиологу, заведующему лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов на биологическом факультете МГУ, доктору биологических наук, профессору Александру Каплану .

Человек не справляется

Андрей Володин, «АиФ. Здоровье»: —  Александр Яковлевич, в своей книге «Тайны мозга» вы утверждаете, что будущее — за симбиозом мозга и компьютера. Почему?

Александр Каплан : —  Потому что мир, в котором мы сейчас обитаем, постепенно становится цифровым. Скорости и объёмы информационных потоков растут в геометрической прогрессии. Человеческий интеллект уже не выдерживает таких нагрузок. В последнее время сущест-венно выросло количество невротических и психиатрических заболеваний. Это говорит о том, что мозг не справляется со своей работой в новых условиях. И тут человеку нужно принимать решения. Одно из них — объединить мозг с искусственным интеллектом.

—  Тогда мы превратимся в роботов?

— Мы останемся обычными людьми, только будем обеспечены не настольными компьютерами, как сейчас, а устройствами прямой связи между мозгом и компьютером. Эта связь будет построена на расшифровке электрической активности мозга, регистрируемой с кожной поверхности головы. Расшифровка электроэнцефалограммы уже сейчас позволяет, к примеру, разгадать намерение человека и активировать ту или иную иконку на экране компьютера. Соответствующая команда исполняется без каких-либо движений и речи одним мысленным усилием. И это всё без каких-либо проблем для человека — гарнитуру мозг — компьютерная связь можно будет в любой момент снять с головы, как наушники. Простейшие системы интерфейсов мозг —компьютер уже находят применение в клиниках, где помогают пациентам с тяжёлыми поражениями речи и движений.

Восстание машин отменяется

—  А не получится ли так, что компьютерная сеть, подключённая к мозгу, поработит человека?

— Современные электронные вычислительные средства обладают двумя решающими преимуществами: практически необозримой памятью и быстродействием, несоизмеримым со скоростью мышления человека. А значит, задачи, требующие таких возможностей, можно поручать искусственному интеллекту. Например, если нужно сделать множество вычислительных операций, мозг мог бы напрямую обратиться к ячейкам памяти компьютера. И тогда творческая сила человека объединилась бы с гигант-ской памятью и скоростью электронных систем. Вдвоём они станут сильнее — но сильнее в пользу человека.

Это технологически достижимо. И это решает вопрос, кто кого победит в битве мозг — компьютер, потому что в этом случае человек будет эксплуатировать систему искусственного интеллекта ради себя — будто третье полушарие. Не может же одно полушарие разрушать другое внутри мозга.

Помимо попыток связать человеческий мозг с компьютерными системами сейчас активно ведутся и другие разработки. Роботы становятся всё более совершенными, некоторые из них управляют сложными механизмами и даже программируют сами себя. Не опасно ли это?

—  Опасность того, что искусственный интеллект может невзначай нанести вред человечеству, существует. Поэтому нужно очень внимательно подходить к написанию программ для управления атомными станциями, большими энергетическими и транспортными комплексами, системами обеспечения жизни человека. Автоматика там может просто ошибиться, не исключён и катастрофический сбой системы. Но, повторюсь, это всего лишь ошибки программистов, а не какие-то козни злобных роботов.

Искусственный интеллект, конечно, может содержать модули, которые сами себя корректируют, но они тоже заложены людьми. Трудно представить, как в этой схеме начнёт программироваться задача, изначально враждебная человечеству.

Ненаучная фантастика

—  Когда искусственный интеллект обзаведётся сознанием?

—  Считалось, что он будет хозяйничать на планете уже в середине ХХ века, но ничего подобного не случилось. Возможно, это произойдёт сто лет спустя — в середине нынешнего века. Но это идеи не учёных, а футурологов.

—  Значит ли это, что нам придётся иметь дело с электронной «личностью»?

—  Мы слишком очеловечиваем «разумных» роботов?

—  Робот — это всего лишь проигрыватель для программного кода. Если под разумными роботами понимать программы с внутренним опытом, то сходство поведения робота и человека, конечно, есть. Однако предположения о том, что такие роботы в недалёком будущем будут обладать комплексом человеческих или хотя бы животных эмоций, сегодня лишены основания. И возникновение популяции разумных машин — пока что слишком ненаучная фантастика.

1. История развития

Устройства в области нейрокибернетики, моделировавшие человеческий глаз, были разработаны в США в конце 1950-х гг.

2. Первый робот

Самый первый андроид с пультом управления и ростом 2,5 м появился на свет в 1957 г. в Италии. Весил робот около тонны.

3. Уникальное свойство

Мозг обладает свойством пластичности. Если поражён один из его отделов, другие отделы могут компенсировать его функцию.

В самых разных вероучениях есть технологии или духовные практики психического отстранения человека от событий реальной жизни, соединения его разума «напрямую» с миром идей. Медитация - одна из таких технологий. Она позволяет человеку сосредотачиваться не на самом явлении или объекте, а на его свойствах, на его сути или содержании, как если бы можно было почувствовать вкус яблока, но, ни разу при этом, не вспомнить о самом яблоке. Как нейрофизиологи исследуют эти особые медитативные состояния мозга, и чем они отличаются от обычного бодрствования? Какие зоны наиболее активны при медитации? Способна ли медитация существенно расширить способности разума? Об этом рассказывает Александр Яковлевич Каплан в ходе лекции, прочитанной 25 января 2012 года и опубликованной на сайте Популярная Механика.

Александр Яковлевич Каплан - психофизиолог, доктор биологичеких наук профессор МГУ имени М.В. Ломоносова. Основатель первой в России лаборатории по нейрокомпьютерным интерфейсам. Известен своей деятельностью по расшифровке электрических сигналов мозга и нейрокомпьютерной коммуникации. Получил Государственную премию Правительства РФ в 2002 году.

Комментарии: 0

Игнатий Журавлев

Что такое галлюцинации, и как они связаны с восприятием реальности? Почему мы всегда немного галлюцинируем? Как провести границу между объективной реальностью и нашими субъективными формами ее восприятия? Почему галлюцинации не подчиняются воле субъекта, и почему приходится считаться с «галлюцинаторным котенком»? Об истории исследований и типологии галлюцинаций рассказывает психиатр, кандидат психологических наук Игнатий Журавлев. Если наша психика и наш мозг способны создавать для нас несуществующие объекты, которые нам будут казаться реальными, то откуда мы знаем, что воспринимаемый нами мир - реальность, а не матрица?

Воспользовавшись помощью анестезиолога, Дженнифер Анистон и ученого, вооруженного кувалдой, профессор Маркус дю Сотой ищет ответ на вопрос о том, что такое «я». Для этого он подвергает себя нескольким интересным и необычным экспериментам. Маркус узнает, в каком возрасте появляется наше самосознание и обладают ли им другие живые существа. Он усыпляет свое сознание в опыте с использованием анестезии, чтобы лучше понять его, затем испытывает внетелесный опыт, чтобы локализовать свое «я», После этого Маркус отправляется в Голливуд, чтобы понять, как знаменитости помогают лучше понять микроскопическую активность нашего мозга. Затем он принимает участие в эксперименте по чтению мыслей, который радикально меняет его понимание о том, что такое «я».

Александр Горелик

Гамбургский счет

Первые наблюдения за человеческим мозгом, как и первые операции на нем (трепанации) люди стали проводить за несколько тысяч лет до нашей эры, то есть задолго до того, как появилась наука нейрофизиология. Сегодня нейрофизиологами накоплен большой массив данных. У них есть современные приборы. Чего же им не хватает, чтобы научиться хорошо управлять человеческим мозгом? Об этом по гамбургскому счету мы решили спросить кандидата медицинских наук, заведующего кабинетом функциональной диагностики Санкт-Петербургского психоневрологического института имени Бехтерева Александра Горелика.

Это первая работа, в которой ясно показано, что магнитная стимуляция может достигать довольно глубоких областей мозга и влиять на их структуру и функции. Правда, вопрос о долговременности эффекта пока остаётся открытым: очевидно, что он длится спустя сутки после стимулирующего курса, но как будет чувствовать себя память спустя неделю или, например, месяц?

Дик Свааб

Что определяет нашу сексуальную ориентацию, склонности характера, религиозные убеждения, можно ли излечить транссексуальность и педофилию, в чем лежит корень любых психических расстройств и отклонений, что определяет развитие болезни Альцгеймера и как мы сами программируем себе свою смерть? Ответ на эти вопросы дает уже само название книги Дика Свааба "Мы - это наш мозг", бест-селлера научно-популярной литературы, вышедшего впервые на русском языке в Издательстве Ивана Лимбаха в этом году.

Похоже, старая буддийская притча о том, что в полный сосуд разума новых знаний не вольёшь, подтверждается исследователями, изучающими работу человеческого мозга. Учёные доказывают, что для включения в память новых воспоминаний мозгу необходимо ослаблять и даже убирать старые.

Уже давно известно, что сочувствие другому человеку, испытывающему боль, активирует в мозге те же области, которые отвечают за чувство нашей собственной боли. Поэтому давно существует гипотеза о том, что «абстрактные» ощущения (представления о чужой боли, на которых основана эмпатия) обеспечиваются теми же нейронными контурами, которые отвечают за «истинные» чувства (собственное ощущение боли). Ученым из Австрии и Швеции удалось показать, что это действительно так: заставляя (с помощью плацебо) человека думать, что на его чувствительность к боли было оказано влияние, ученые изменяли и его способность к эмпатии.

23 мая 2011 в 20:10

Интервью с доктором биологических наук, профессором А.Я. Капланом

Чулан

В связи с огромным интересом русскоязычного it-сообщества к такой теме как нейро-компьютерные интерфейсы и к практическим исследованиям в данной области редакция журнала ПРОграммист взяла интервью у доктора биологических наук, профессора А.Я. Каплана.

Психофизиолог, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов (ННКИ)
биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова,
Александр Яковлевич Каплан

Редакция : Здравствуйте, Александр Яковлевич. Для начала, расскажите немного о себе, кто вы, откуда, семья, дети?
Александр : Все как у всех, и семья и дети. Место работы: со студенческих времен и до настоящего времени одно и то же – кафедра физиологии человека, биологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова.

Редакция : Почему вы связали свою деятельность с наукой?
Александр : Так получилось. Начал с раскручивания будильника, затем компаса… так и пошло, теперь, вот, мозг человека.

Редакция : Когда появились первые подобные интерфейсы?
Александр : Первые попытки начались в 80-х годах прошлого века в Германии, чтобы помочь полностью парализованным людям управлять инвалидным креслом и общаться. Такие люди замкнуты внутри себя и не имеют возможности контактировать с миром, их живой мозг лишен выходов наружу. Сначала их научили двигать курсором на мониторе компьютера и отвечать «да» или «нет». Затем был найден способ, позволяющий писать: когда на мониторе появляется задуманная пациентом буква, на ЭЭГ возникает более четкий пик. Но здесь возникает проблема скорости «письма». И мы тоже работаем над ней.

Редакция : Как появился проект, чьи идеи явились основополагающими?
Александр : Если вы говорите о проекте интерфейса мозг-компьютер ИМК, то это было естественным продолжением наших разработок по расшифровке ЭЭГ. Захотелось проверить, насколько мы понимаем природу тех электрических отголосков активности мозга, которые можно зарегистрировать непосредственно с кожной поверхности головы. Ключевой вопрос: сможет ли человек управлять харакреристиками ЭЭГ, какими именно и насколько оперативно. Вот мы поначалу и связали напрямую изменение этих характеристик с RGB движком компьютерного монитора. Испытуемых не информировали об этих тонкостях исследования. Оказалось, эта техническая оснастка позволила мозгу подбирать себе предпочитаемый цвет буквально «силой мысли» и без сведения самого владельца мозга. С опубликования статьи на эту тему в International Journal of Neuroscience в 2005 году все и началось. Потом пошли, машинки, буквопечаталки, пазлы, браузеры и теперь беремся за проект управляемого мыслью манипулятора, компьютерные игры.

Редакция : Кто еще работает над ИМК-проектами?
Александр : За рубежом уже лет 15 работают десятки лабораторий. В последние годы в России появилось несколько коллективов стартовавших с проектами ИМК.

Проф. А.Я.Каплан проводит очередное тестирование интерфейса мозг-компьютер, управляя игрушечной машинкой. Изменения ЭЭГ, связанные с мысленными командами, интерпретируются портативным компьютером и передаются на машинку.

Редакция : Источники финансирования проекта ИМК?
Александр : Из наиболее известных: Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ и Фонд содействия развитию малых форм предприятий Фонд Бортника).

Редакция : Иностранные коллеги ведь наверняка интересуются? Ваши работы засекречены?
Александр : Наши работы идут в русле мирового тренда гражданских исследований в этой области, предусматривающего свободный обмен информацией через научные журналы и конференции. Ничего секретного в наших работах нет. Правда, стараемся оформлять патенты.

Редакция : Наши военные проявляют интерес к ИМК?
Александр : Мне это не очень известно, хотя, несомненно, и в этой области и в сфере предупреждения антисоциальной и антитеррористической деятельности также можно было бы реализовать потентциал технологий ИМК, которые по своей природе работают с проявляющимися на уровне ЭЭГ намерениями человека.

Редакция : Датчики для ИМК отечественного производства?
Александр : «Датчики для ИМК» – это целый тракт: от электродов до транслятора команды для исполнительных устройств. Конечно, электронные элементы заграничные, самые современные, даже пробники использовали, но схемы их соединения и все алгоримы, программы, естественно, наши. Поэтому «Датчики для ИМК», очевидно, отечественного производства. А вот, если их коммерциализировать, то, получается, что наши действующие макеты надо отдавать «на переделку» куда-нибудь в Китай…

Редакция : У вас есть публикации? Где если не секрет?
Александр : Это не может быть секретом. Публикации – это фактически единственная отчетная документация ученого! Конечно, у нас есть публикации в ведущих отечественных научных изданиях, и в зарубежных журналах соответствующего профиля. Посмотрите на нашем сайте
brain.bio.msu.ru там все выложено для начинающих коллег и для профессионалов.

Редакция : Какими еще проектами вы заняты?
Александр : Помимо нескольких проектов с ИМК, продолжаем заниматься изучением базовых механизмов мозга, природой некоторых его патологий, пытаемся продвинуть наши знания о мозге в создании интернетовских социальных сетей нового поколения.

Редакция : Что из литературы, порекомендуете начинающим физикам-биоинженерам?
Александр : Прибрам К. Языки мозга, Вулдридж Д. Механизмы мозга, Г.Уолтер Живой мозг, D.J. DiLorenzo Neuroengineering, T.W. Berger еt al. Brain-Computer Interfaces: An international assessment of research and development trends.

Редакция : Что в современном институте отечественной науки вы бы изменили, доработали?
Александр : Обязательное международное рецензирование заявок на научные проекты.
Обратил бы внимание на необходимость не только накачивания науки деньгами и строительства новых институтов, но на создание оптимальной инфраструктуры науки, чтобы деньги и институты работали в правильном месте, в нужное время и были обеспечены информационной поддержкой.

Редакция : Как помогает знание информационных технологий в научной деятельности?
Александр : В настоящее время – это 75% успеха.

Редакция : Расскажите о ваших увлечениях?
Александр : Люблю путешествовать по миру и… заниматься наукой.

Редакция : Каковы ваши планы на будущее?
Александр : Все больше времени отдавать собственным интересам, и все меньше – заказным работам… Но, заказные работы, обеспечивают эти самые собственные интересы – наверное, возьмусь за проект управлемого от ЭЭГ протеза кисти… и еще – за управляемые от ЭЭГ компьютерные игры.

Надеюсь данный материал был вам интересен и, может быть, будет толчком к изучению нейрофизиологии и НКИ.