«Люди до сих пор твердят: ходьба — это спинной мозг, мы будем изучать спинной мозг…»

Михаил Лебедев — нейрофизиолог, профессор МГУ. Значительную часть своей карьеры провел в США, в центре нейроинженерии факультета нейробиологии Дьюкского университета в Северной Каролине, где работал вместе с Мигелем Николелисом, одной из главных фигур для области нейроинтерфейсов. Мы поговорили с Михаилом о том, насколько «биологично» понимание мозга и сознания в современных нейронауках, как происходит там сдвиг парадигмы и о том, от чего в первую очередь сегодня зависит прогресс в этой области.

— Михаил, вы окончили Физтех, но всю жизнь занимаетесь нейрофизиологией. Вы себя кем сейчас ощущаете? Биологом, инженером? Или кем-то еще?

— Я поступил на самый престижный факультет Физтеха (МФТИ) — общей и прикладной физики. Самый что ни на есть физический факультет. Но никогда физикой-физикой не занимался. Группа была биофизическая, кафедра живых систем. Базовые предметы по физике, какие было положено, изучал, а дальше всю жизнь исследовал мозг в том или ином виде. 

— То есть объектом вашего интереса всегда был мозг?

— Да, мозг. 

— Еще когда вы были студентом?

— Да, меня распределили в эту группу. Спросили, чем я хочу заниматься. Сказал: элементарными частицами. Все хотят элементарными частицами. Идите лучше в биологическую группу. 

— Вы не просились, значит. 

— Да. А когда лекции начались, про мозг их читал Виктор Семенович Гурфинкель. И мне понравилось! Был вариант еще сердце изучать, но сердце мне меньше понравилось. Я пошел к Гурфинкелю на «базу», диплом делал, потом еще работал лет пять у него. А потом в США поехал. 

— Можете ли вы сформулировать узко тот период, когда у Гурфинкеля работали, что вас тогда мотивировало? Мозг — это большая штука. Более предметно, что вас в тот момент волновало?

— Тогда меня многое волновало. Мозги мы изучали скорее опосредованно. Мы изучали моторный контроль, не помещая никакие электроды в мозг. Самое большее, что мы записывали, это электромиограмма. Включая игольчатые электроды, когда электрод вставляется в мышцу и записывается так называемая двигательная единица. Это разряды единичных мотонейронов. Занимались сбором данных, да. 

Но уже в то время мне уже хотелось ближе к мозгам работать. Поворотным пунктом для меня был приезд в Москву Джакомо Ризолатти, который открыл зеркальные нейроны. И он показывал обезьяну, которой вставили в мозг электроды, она что-то делала, нейроны работали. Это меня очень впечатлило. И потом, уже в перестройку, когда железный занавес приподнялся, я уехал в аспирантуру США. Окончил ее, защитился, после этого занимался разными исследованиями. 

— Мы смотрим на мозг как на сложный вычислитель, и это помогает нам формализовать наши какие-то идеи. Это же метафора из прикладной математики. И мне, наблюдателю извне, кажется, что вот на уровне представлений в нейрофизиологии очень много не из биологии, а из других наук. Вы сами как на мозг смотрите? Возможно, ваше представление менялось вместе с тем, как знаний прибавлялось?

— Действительно, обычно мозг описывают как некую электронную схему. Там же есть электрические разряды. Там импульсы бегают от одного нейрона к другому. И если какое-то время назад всем нравилось описание в терминах «обратная связь», «система управления», то потом стали сравнивать с компьютерами, а сейчас — с искусственными нейросетями. Обычно это все описывают так, что оно соответствует уровню развития технологий. Сейчас в статьях так и пишут: «Было обнаружено, что эта [искусственная] нейросеть работает так же, как мозг». Или «мозг работает, как нейросеть». 

— И никто не задумывается о том, что метафору «нейросети» в свое время утащили из нейрофизиологии. 

— Именно, именно так! С «компьютерами» так же. Хотя ясно, что мозг чем-то похож на компьютер, принципы работы там совсем другие, нет нулей и единиц, есть только импульсы, но это метод проведения просто. Это не способ цифрового кодирования. 

— Может быть, там и какие-то логические вентили есть… 

— Что-то есть. Но другой момент с мозгом это не чисто электрические схемы. Там очень много химии. Там даже больше химии, чем электричества. Электричество — только способ передачи сигнала. А дальше — впрочем, даже когда он передается, это уже химия. Такой нейротрансмиттер выделяется, сякой. Причем нейромодуляторы меняют свойства клетки, на которую они попадают. И она как-то пластически реагирует, внутри нее начинают молекулы бегать, генная экспрессия идет и так далее. То есть мозг — это многоклеточное живое существо, и там много именно биологии. 

— Уровень передачи импульсов — довольно абстрактная схема. Когда мы говорим про физиологию клетки, это уже другой уровень. Вы лично склонны редуцировать этот образ, и как вообще в самой области взгляд на это строится сейчас?

— Ну мозг — это то, что получает информацию извне через органы чувств. Информация кодируется в импульсы и поступает в мозг. Там с этими сигналами что-то происходит, и мы на выходе снова имеем импульсы, которые поступают к мышцам. Все наши способы коммуникации — это мышечные сигналы. Можем выражаться речью, руками махать, глазами двигать и моргать. По поводу организации движений очень долго ломались копья. Поначалу ученым очень нравилась идея рефлекса: внешний сигнал вызывает моторный ответ. Далее утверждалось, что из простых рефлексов можно построить более сложные. Потом мода изменилась, стали подчеркивать, что мозг сам что-то решает и генерирует действия. Но на это действие потом идет обратная связь. Не input-output, а output-input, примерно так. 

По поводу того, что мозг решает сам, очень много философии. Но от внешних входов не уйти. Плюс есть теория, что цель всего, что мы делаем, — как можно больше внешних входов получать. То есть мы действуем, чтобы набирать таким образом входящие, сенсорные сигналы. 

— Такая машина по пожиранию данных. Правильно ли понимаю, что вот у нас есть мозг — и это элемент системы, которая как-то действует, получает данные, и не столь важно, что в «черном ящике»?

— Это важно. Это тема сознания. 

— Но когда мы говорим про input-output, мы говорим про вещи, которые можно наблюдать. Через многое. И что предмет нашего интереса, возможно, именно работа всей системы и то, как непонятные нам процессы внутри этого мозга трансформируют поступающие сигналы?

— Да, можно так сказать. 

— Можно ли сказать, что пока мы находимся на этом уровне понимания? Система с черным ящиком.

— Ну, вообще-то, знаний о том, что происходит в черном ящике, довольно много. Известны его части на структурном уровне, на уровне клеток, там разные нейроны, — все они описаны. Там два больших класса: возбуждающие и тормозные. Тормозных немного, они очень важны, но никто не знает толком, что они делают. В общем, как вообще работает мозг, никто не знает. Как он генерирует сознание, поддерживает себя в рабочем режиме и так далее, неизвестно. 

— Если максимально просто: вот человек, занимающийся физикой частиц, может сказать, что Бога нет, есть только атомы и пустота. А человек, который занимается нейронауками, скажет не про атомы и пустоту, а про сигналы? Как вот эта предельная база выглядит?

— Здесь тоже есть две доктрины. В начале XX века Нобелевскую премию получили Сантьяго Рамон-и-Кахаль и Камилло Гольджи. Рамон-и-Кахаль сказал, что в мозге имеются базовые юниты, это нейроны. А Гольджи сказал: ну какие нейроны, смотрите, как там все переплетено, это нужно описывать как сеть. Поначалу победил Рамон-и-Кахаль, который показал, что у нейрона есть тело, дендриты, аксоны. Но потом оказалось, что Гольджи был во многом прав, потому что все это работает как сеть. Как нейросеть, а нейроны в ней — отдельные единицы. Он просто не видел отделений нейронов от других нейронов. Ему казалось, что тут границ нет, все — единая сеть. Рамон-и-Кахаль говорил, что вот тело, вот отростки, а Гольджи говорил, что все очень сильно соединено. Тогда еще не было понимания того, как электрически работает мозг, так что они просто анатомически смотрели. 

— Как максимально корректно, без метафизических допущений, можно в этом контексте ответить на вопрос, что такое человек?

— Человек — это животное, колоссальных отличий от других животных нет. Живое существо с нервной системой, обладающее сознанием. Сознание важно. Сейчас полагают, что сознанием обладают все животные, даже муравьи. 

— И вы с этим согласны?

— Да, а почему нет? Я не могу доказать, что муравей — бездушный автомат. Но и не могу доказать, что у него есть душа. Но что-то же должно быть, потому что у него есть глаза, ноги. 

— Давайте более предметно. Что изменилось на фронтире в нейронауке с вашей колокольни? Может быть, можно назвать какие-то отдельные работы?

— Для меня было революцией в нейронауках появление нейроинтерфейсов. В 1999 году была опубликована статья Мигеля Николелиса с коллегами, где подключили мозг крысы к одномерному роботу, который набирал воду и подносил ко рту крысы. Я был на конференции, где представляли эту работу. Стояла огромная толпа, и кто-то сказал: «О, смотрите, они подсоединили крысу к роботу». После этой статьи пошли экспоненциально развиваться статьи по нейроинтерфейсам. И дошло до того, что половина статей в журналах сейчас — по нейроинтерфейсам. 

— Уточняющий вопрос: можно ли сказать, что этот результат 1999 года — вот это уже и есть Neuralink?

— Да. 

— А что тогда технологии из 2020-х?

— Когда саму идею сформулировали, то технология позволяла записывать лишь несколько нейронов одновременно. Потом стали думать про десять, тысячу, десять тысяч. Когда будем записывать миллион нейронов, то дело пойдет. Сейчас миллион пока не записывают, возможно поэтому дело пока не пошло. На улице нет ни одного человека с нейроинтерфейсом. Все говорят: «Отличные технологии!» Но в практике пока такого нет. 

— Но развитие это все еще экстенсивное? Больше и больше электродов?

— Пока да. 

— И за 20 лет ничего не сдвинулось с 1999-го?

— Если 10–15 лет назад мы надевали на голову обезьяны громоздкую шапку, то сейчас имплантируют миниатюрный чип. Маск имплантирует чип, и его вообще не видно, этого имплантата. Все маленькое. Миниатюризация в науке всех современных средств. Эти электроды можно просто впрыснуть через шприц, «паутина» расправится, ляжет на мозг и будет считывать сигналы. 

— Как тогда лучше охарактеризовать этот прогресс? Он хирургический, медицинский?

— Хирургия как была, так и есть, ничего там нет. Электроника, я бы сказал. Может, и не самая лучшая. Просто гении электроники не смотрят на эту проблему. Если бы посмотрели, может быть, еще бы что-то придумали, ярче. 

— Хорошо. Что кроме нейроинтерфейсов?

— Если смотреть по Нобелевским премиям, то вот дали в 2014 году премию за нейроны места. Что это такое? Есть такой ученый, Джон О’Киф, он поначалу проводил странные, не слишком научные эксперименты: брал крысу, вертел ею и говорил, что нейроны в гиппокампе чувствительны к месту. Если бы сейчас он попытался опубликовать такую работу, люди сказали бы: что за ерунда? Но тем не менее это оказалось правдой, клетки места действительно были обнаружены. А затем были обнаружены еще и клетки решетки, грид-нейроны, структура разрядов у которых удивительно красивая, и никто не понимает, откуда она берется. Если крыса начнет бегать здесь по столу, то у нее в энторинальной коре будут разряжаться нейроны, причем паттерн этих событий будет напоминать гексагональную решетку. Строго говоря, мы до сих пор не понимаем, в какую теорию это все должно собраться. Но это поразило воображение Нобелевского комитета. 

Я работал с Мигелем Николелисом, и вместе с ним проводил некоторые пионерские исследования. Он претендует на Нобелевскую премию — и он, кстати, ездил на ту самую комиссию в 2014 году, сидел рядом с авторами работ про клетки места и клетки решетки. Но ему премию тогда не дали. И сейчас непонятно, что будет. Пошла новая волна уже, вон Илон Маск что-то делает в том же самом направлении. Так что кому и за что в этой области давать будут, мне уже не очень понятно.

Другой кандидат на Нобелевскую премию — оптогенетика. Все говорили, что дадут, но пока не дали. Там делают клетку светочувствительной, и она отвечает на свет. Был очень большой энтузиазм по поводу этой методики, но сейчас все устаканилось, идут инкрементальные исследования. 

— Я помню, что в конце 2010-х годов было очень много статей про оптогенетику, постоянно новости шли. 

— В принципе, это просто метод сделать нервную ткань более возбудимой к чему-то. 

— И таким образом просто уточнить, чем она заведует.

— Там есть некоторые прелести. Можно сделать чувствительными какой-то класс нейронов. Нейроны типа А. Если активировать нейроны А, то будет вот это. 

— Это тоже какое-то завоевание. Там же мы нейроны модифицируем? 

— Модифицируем. Туда входит вирус, экспрессируются гены и каналы светочувствительных рецепторов, опсинов, которые плавают в мембране. Они становятся как бы глазом. 

— А то, что это на вирусном векторе все едет, это же те же технологии, которыми мы векторные вакцины сейчас делаем. 

— Да, да. Именно. 

— Тоже медицинский прогресс. 

— Ну это на крысах сделали. А если сделать на человеке, непонятно, будут ли там долговременные проблемы. 

— Когда вы в последний раз такое удовольствие получали от чтения научной статьи? 

— От собственных статей. (Смеется.)

— От каких?

— У нас было много забавных историй со статьями. Мы были первыми, кто сделал нейроинтерфейс для ходьбы. Мы имплантировали в мозг обезьяны электроды, она ходила по беговой дорожке, мы декодировали движения ее ног. Даже подсоединили обезьяну к роботу, и робот ходил так же, как обезьяна. 

— «Мы декодировали», что это значит?

— Это значит, что мы записываем 50 или 100 нейронов, каждый разряжается, у него есть какая-то частота разряда, можно посмотреть, как эта частота разряда измеряется во времени и как она коррелирует с чем-то, что нас интересует. А если есть корреляция, то можно сделать алгоритм. Функцию, которая переводит разряды нейронов в интересующий нас параметр. 

— И потом, соответственно, идет экспериментальная часть, на которой вы уже пытаетесь эмулировать эти корреляции на животном?

— Да. Мы подключаем мозг, и на декодеры идет выходной сигнал, и уже мозг управляет тем, что нам интересно. В случае такой экзоходьбы можно надеть экзоскелет на обезьяну или на человека, и он будет мозгом управлять движениями экзоскелета. 

— Есть ли для нее разница между тем, чтобы двигать своими ногами, и двигать экзоскелетом? Или искусственные ноги будут ходить просто параллельно с ногами обезьяны?

— Если это здоровая обезьяна, то она очень ленивая. Если она обнаружит, что можно ногами не двигать, а за нее экзоскелет будет работать, то чем меньше она делает, тем ей лучше. Поэтому экзоскелет за нее работает. 

— Но она же делает некоторые усилия, чтобы этим экзоскелетом управлять?

— По-разному. Может делать усилия, а может просто подумать об этом. Много вариантов. 

— Почему начинает двигаться сам экзоскелет, но не сами ноги? Как она разницу находит?

— Представьте, что обезьяна парализована. Ей можно вколоть анестетик, и ноги не будут работать. Мы так делали. То есть она ходит. Но мы подменяем ее ноги протезами. Или экзоскелетом. 

— А, то есть разницы нет? Мы, конечно, не можем заглянуть в голову обезьяне, но на уровне того, что мы можем наблюдать, мы делаем вторую копию ног?

— Да. Это такое важное медицинское направление, потому что есть много парализованных людей, их надо привести в движение. 

— То есть мы сейчас новые движения закодировать не можем. Новые для меня, в смысле. Я не умею двигать плавником. Нельзя сделать мне плавник и научить меня им управлять. 

— Можно. Потому что мы легко ассоциируем свои желания с чем-то, что движется вокруг нас. Это называется чувство агентности. Или давайте «телекинез» скажем. При телекинезе управляют силой мысли. А если поставить моторчик и соединить его с мозгом, то так и получится. 

— А что у меня изменится?

— Ничего. Мы постоянно работаем с инструментами. Инструмент становится частью меня, я чувствую соприкосновение, но не в руке, а там. Хотя все идет через мой сенсорный аппарат. 

— У теннисиста ракетка становится продолжением руки. 

— Да. Вот, мы это сделали, послали на публикацию. А в области локомоции там свои люди сидят, они уже 100 лет чем занимаются? Берут животное, отрезают у него мозг и выкидывают. Мозг не нужен, нужны локомоторные центры, там в стволе мозга, в спинном мозге. Такими исследованиями занимаются уже 100 лет. Там в редколлегии сидел вот такой товарищ. И он спрашивает: «А почему вы не пишите ничего о генераторе ходьбы, который в спинном мозге? Почему об этом из коры? Общеизвестно, что кора не нужна, чтобы ходить». 

Знаете, есть у меня такой анекдот, мой студент в Америке работал в лаборатории, где, собственно, наша обезьяна ходила, и он все это наблюдал. Пошел на экзамен, ему вопрос: что управляет ходьбой? Кора полушария или спинной мозг? Он отвечает — кора, я только что видел. И ему ставят два балла. Потому что в учебниках написано другое. А это была одна из первых работ в области нейроинтерфейсов для ходьбы. 

— А сейчас как со статусом этой работы?

— Не то чтобы она вдруг взлетела, но нормальное у нее цитирование. Как мы и предполагали, сейчас это пошло. Были операции, где на полностью парализованного человека надевают экзоскелет, и он двигается. 

— Значит ли это, что больше нельзя выкинуть головной мозг и работать чисто со спинным?

— Это становится более или менее очевидно. Но те люди до сих пор твердят: ходьба — это спинной мозг, мы будем изучать спинной мозг… 

— Они все еще существуют, это такая, «старая школа»? Вот, говорят, теории умирают вместе с теоретиками, тут такая же история?

— Скорее всего, так и будет. 

— Хорошо. Давайте дальше пойдем. 

— Дальше — обратная связь. Мы тоже были первыми здесь: искусственная рука управляется мозгом, трогает искусственные предметы и чувствует их текстуру. Мы посылаем эту информацию в мозг, его стимулируем и у испытуемого возникает тактильное ощущение.

— Это работает как с движением, только в обратную сторону? 

— Если я управляю этим протезом, я его только вижу, но он не ощущается как часть меня. Но я если что-то трогаю, он становится частью меня. 

— Там сенсоры другим концом впиваются в соответствующие нейроны?

— Именно так. 

— На себе эту обратную связь не пробовали?

— Пробовал стимулировать нервы. 

— Чувствовали?

— Да. 

— Можно ли считать, что это чувство тактильное, оно настолько же аутентичное?

— Нет, оно искусственное, но оно полезное. 

— Смотрите, с сознанием муравья у нас все нормально, мы его принимаем. А вот с системой транзисторов как будто бы нет. Тем не менее вот же оно, оснащено вашим оборудованием. 

— Да. Это я вам расскажу на примере обезьяны. Была простая задача: мы ее стимулируем, а ей нужно залезть в коробочку правую — там конфетка, потом — стимулируем иначе, и ей надо в левую, теперь там конфетка. Сначала она все никак не могла понять, чего мы от нее хотим. Но научилась. 

Там было много электродов, на них создавали паттерны. Грубо говоря, один сигнал — волна бежит в эту сторону, другой сигнал — в другую. Мы думали, что обезьяна не сможет этого освоить. А она очень быстро выучилась. А значит у нее там шло некое обучение, и когда она стала воспринимать эту стимуляцию как нечто свое, принадлежащее сознанию, она уже смогла копаться в этих коробочках и чувствовать нюансы. Так что всю эту загадку сознания можно модифицировать. 

— Получается, вы ей новое чувство привили?

— Я думаю, что да. Потому что мы стимулировали не периферические нервы, а непосредственно мозг. Там сначала это воспринималось как что-то совсем не натуральное, а потом стало своим.

— И это было чувство чего?

— Искусственное тактильное ощущение. Что конкретно она там чувствовала, уже непонятно. Надо на себе это испытать, чтобы понять. Если человеку во время операции на мозге начать стимулировать разные области, в большинстве случаев он ничего не почувствует, или что-то смутное — вспомнит там, как в третьем классе получил «двойку». Потому что никогда не развивают эти новые ощущения. Я думаю, что если продолжать эти стимуляции длительное время, то можно получить интересные результаты. 

— Не готовитесь ли вы к таким экспериментам?

— Готовлюсь, морально. Нужно получить разрешение и доступ, чтобы можно было это имплантировать надолго. 

— Кто-нибудь еще смотрит в эту сторону?

— Смотрят, но пока не делают. Потому что имплантировать электроды разрешено на месяц, а потом их надо вынимать. 

— Все, что мы сейчас обсуждаем с вам, находится в области управления. Нейропротезирование — это считывание и пересылка сигналов?

— Да. Мы либо выход считываем, либо на вход что-то присылаем. 

— Где тут предел? Можно ли дойти до такой степени понимания, как работает система input-output типа «мозг», чтобы мы могли в целом только мозгом и обойтись? Чтобы сохранить саму систему взаимодействия с миром, которую мы называем «человек», и потом воспроизвести? Если мы это сможем, значит ли это, что мы познали мозг?

— Бесспорно, мы познаем, потому что всегда, когда разрабатывают такую систему, мы пытаемся где-то что-то декодировать, чтобы потом куда-то послать. Декодируем, посылаем — не работает. Почему, мы же так хорошо все спланировали! Сама попытка это сделать приводит к вопросам и неизменно приводит к каким-то открытиям. Которых бы без такой попытки не появилось. 

— А не работает почему? Потому что мы плохо электроды воткнули? На нужные нейроны не попали? Где чаще всего ошибка обнаруживается?

— Можно попасть в нейрон, а он ничего не делает. Он про что-то другое. Здесь есть рецепты. Если попали в моторную кору, то там будут активности, связанные с моторными навыками. А если куда-то еще, там непонятно, что там нейроны делают. 

— Насколько точно вообще сейчас это картирование?

— Более или менее ясно, что вот есть центральная извилина, позади от нее то, что мы получаем от пальцев, а спереди — моторная кора, которая занимается движением. А если еще дальше назад и вперед идти, там более ассоциативные зоны начинаются, которые уже не столько о движении, а о том, зачем его делать, в какой ситуации, какова логика этого поведения. Такое, более абстрактное кодирование. 

— А как мы это узнали?

— По-разному. Если смотреть эксперименты на обезьяне, то, скажем, нужно схватить что-то желтого цвета. И чтобы понять эту инструкцию, уже нужны продвинутые зоны. Там и активируются нейроны. 

— Но мы сильно далеки от того, чтобы так же эффективно декодировать подобные штуки?

— Нет, это все формализуется. Особенно в строгих экспериментальных условиях, там прекрасно вылезает, что вот этот нейрон чувствителен к чему-то, а этот — к желтому. 

— Только к нему?

— Это мечта пропонентов «клеток бабушки», что есть такие клетки, которые реагируют только на вашу бабушку. И такие клетки были описаны, кстати: у людей записывали нейрональные активности, им показывали портрет Дженнифер Энистон, и нейроны реагировали. На чашку или что-то не реагировали, только на Дженнифер Энистон. 

— Вы к этой идее как относитесь? Верите ли вы в Дженнифер Энистон? 

— Верю, но частично. На самом деле, есть очень много нейронов, про которые неизвестно, что они делают. 

— Не многовато ли нейронов в нашем мозге должно быть для такого многообразия Вселенной?

— А они же в сети, и она одновременно очень много чего кодирует. Хотя в каждый момент очень много нейронов там просто сидят и ничего не делают. 

— То есть вы скорее склонны считать, что в моем мозге достаточно много нейронов, чтобы на каждый возможный аспект всех возможных вещей хватило.

— Во всяком случае я записывал один нейрон десять дней подряд, и он более или менее одно и то же делал. 

— А что же делать с бесконечным многообразием доступных нам наблюдений чего-то еще, ощущение?

— Здесь же есть распределенное кодирование. Мозг работает как голограмма и так далее…

— То есть мы понимаем, что «специализированный нейрон» — это не конкретная клетка, а более абстрактная штука. 

— Да. Есть сеть, она что-то делает. В ней возникают какие-то узлы, где более или менее специализированное кодирование.

— То есть сквозь ограниченное число наших нейронов проходит множество разнообразных пространств, нейросетевых, и в зависимости от того, какое из них активируется, этот нейрон имеет какую-то функцию?

— Да. 

— Получается, что нейроны не совсем многофункциональны, а скорее, у них есть сколько-то ролей, и это зависит от «нейроконтекста»?

— Да. Есть даже терминология, согласно которой нейрон является мультиплексом разных видов информации. 

— Окей. Нейрофизиология — насколько это сложный сейчас язык? Если бы сейчас обсуждали физику частиц, мы бы дошли до кварков или бозонов, это ведь уже совсем абстрактные вещи. На каком уровне примерно сейчас находится ваша область?

— Какие-то ключевые слова известны. Пирамидальные нейроны, зоны чего-то, коннектом. 

— Вы вот говорите про мультиплексы, это уже не биологические термины. 

— Такие слова есть, да. Но это просто слова — понимания, как это работает, нет. 

— То есть уровня абстрактного понимания в этой области по сравнению с квантами еще нет?

— Нет. 

— Где примерно мы сейчас?

— Пока далеко. 

— Уровень ньютоновской механики или до нее?

— Уровень Аристотеля. 

— То есть мы все еще на этапе поэтических метафор и аналогического мышления, и не надо серьезно относиться к формулировкам, которые мы используем?

— Да. 

— Что должно произойти, чтобы это изменилось?

— Непонятно! Может быть, ИИ поможет. Хорошо бы, чтобы появился какой-нибудь Эйнштейн и что-то гениальное сказал, как же оно работает. А про ИИ я всерьез. Вот я смотрю на запись нейронов, и если заметил что-то — уже могу публиковаться. А ИИ заметит то, чего я не замечу. Как инструмент. 

— А есть ли там внутри понимание тех принципов…

— Понимание неважно тут. Понимание как раз вредит. ИИ посмотрит и скажет: вот это помножить на этот вес, это вот так работает. Описать лучше. 

— То есть никакого понимания там нет, и нам придется самим…

— Наш мозг во многом работает как ИИ, в том плане что это в первую очередь статистика. Или вход, выход и черный ящик между ними. При этом мы можем генерировать какие-то воззрения, понимания, одно другому не мешает. Которые тоже зависят от статистики. 

— То есть понимание — это еще одна нейросеть, которая уже в той области, где мы рациональным мышлением занимаемся?

— Да. Понимание — тоже результат статистической тренировки. Ну таково мое понимание. 

— Кто молодец в России в вашей области, помимо вас?

— В этом здании — Анохин на другом этаже. В Вышке — Ключарев. Еще коллега Попков, он здесь, в этом здании бывает. Каплан. Ну все молодцы. Даже если из Москвы выехать, там тоже много интересных ученых есть. 

— Они молодцы, когда вы из Москвы смотрите или даже когда вы с орбиты на планету смотрите?

— Можно же объективным методом посмотреть, у кого какой индекс Хирша. 

— Вы сейчас уклоняетесь от того, чтобы свое суждение произвести! 

— Абсолютно нет. Я на самом деле не ранжирую коллег. Ко всем отношусь ровно. Тем более что у зарубежных коллег денег на проекты больше. Поэтому и показатели выше.

— То есть учитывая контекст, все они такого же уровня молодцы, как люди по другую сторону границы?

— Да. 

— А отличия чисто в том, что разница в логистике и материальной базе космическая?

— Да. Что-то можно сделать более или менее так же… Там, впрочем, тоже не космические условия. 

— Да я пытаюсь выяснить, скорее, в чем измеряется эта способность быть на этом фронтире. Мы вот некоторое время назад с вами это обсуждали, вы сказали, что во многом это — про электронику. 

— Да, здесь методика, кто быстро применяет какие-то новые методики, тот молодец. Ну и что-то думать, генерировать идеи — тоже не так плохо. Ведь мало кто генерирует идеи. Рефлексы 100 лет изучали, и не приходило в голову искать что-то другое. 

— В России есть своя какая-то база, своя школа? Или сообщество более униморфно, и разница — люди говорят в Америке на том же языке, только по-английски?

— Я не изучал глубоко эти социологические вопросы. Что касается меня самого, работал и там, и тут, привнес что-то новое. 

— Потому что вы из Физтеха приехали или просто потому, что вы молодец, со своими идеями приехали?

— И так, и так. Физтех не повредил, по крайней мере. 

— Насколько мы близки к нейропротезу чисто на своих мощностях?

— Далеки. Но кто хочет быть ближе, нужно идти в кохлеарные имплантаты, там есть кое-что, что можно поделать. Их миллионы людей получили, это работает. Там можно кое-что развивать. Там микрофон слушает, потом передает. Десять электродов. Десять это маловато, можно улучшить. Далее — когда они стимулируют, там есть вопросы, как стимулировать. И в результате человек что-то слышит, но поначалу вообще не понимает, что это такое, ему надо обучаться и обучаться. Потом он начинает воспринимать как речь. В общем, здесь много всяких вещей, которые можно улучшать. 

— Это связано с тем, что неплохо бы больше электродов запихивать?

— Больше электродов. Как стимулировать, потому что это тонотопическая структура, если это высокие частоты, там просто надо стимулировать и будешь слышать высокий звук. Если это низкие частоты, там можно подобрать паттерн интенсивности стимуляции, это тоновое кодирование. Потом там еще нельзя оркестр (услышать), только один электрод стимулировать в данный момент, потом по-разному варьировать. ИИ тут поможет как-то подстраиваться. Я пришел, скажем, в очень шумный ресторан, пытаюсь что-то услышать и ничего не слышу. А человек с имплантатом вообще ничего не услышит. А ИИ будет фильтровать и улучшать. 

— Это уже все происходит?

— Это уже все делается, да. Но и много еще предстоит сделать. В искусственном зрении пациентов не так много, но я думаю, что самые яркие демонстрации впереди. 

— Чем вы увлечены в последнее время? 

— У нас несколько вещей. Я занимаюсь нейрореабилитацией: больной после инсульта, ему надо помочь. Мы даем ему нейроинтерфейс, который считывает сигнал. После считывания сигнала мы разгадываем, что человек желает. Скажем, робот начинает двигать парализованную руку. Таким образом синхронизируется активность мозга и синхронный приток — идеальные условия для пластичности, необходимой для реабилитации. 

— Он сначала налаживает связь с роботом, а потом мы робота отбираем, и он начинает двигать своей рукой?

— Да. Потом мы работали с ампутантами, им нужны протезы. И хорошо бы в протезы добавить чувствительности. Для этого имплантируются электроды, стимулирующие периферический нерв, и как только он что-то трогает, ему идет стимуляция. Он может определять размер предмета, жесткость и так далее. Еще хорошая новость — у таких пациентов фантомные боли уходят. Плюс можно смотреть, что при этом происходит в мозгах. Как меняется электроэнцефалограмма и, соответственно, стремиться делать двунаправленные системы, которые на основании изменения в мозгах модифицируют параметры нейростимуляции. 

— Это какого уровня штуки, клинические триалы или пока просто эксперименты?

— И так, и так. Человек пять ампутантов уже участвовали в этом исследовании, да. 

— Это рука?

— Да, электроды имплантированы в руку. Нужно еще довести до окончательного решения, чтобы никакие провода из нее не торчали. Потом уже клинические испытания. Это будет медленно. Также нужно улучшать протезы, внедрять бионические, которые управляются электромиограммой. Такие протезы уже существуют, но они несовершенны. В сочетании с чувствительностью это главные пути развития. 

— Вам лично что более интересно в этом смысле? Прикладная реализация, несколько векторов, но сделать нечто доступное, простое. Или же — вызовы на уровне развития технологий и понимания? Я недавно разговаривал с ученым, который сказал, что ему важнее сделать лекарство, а не что-то фундаментальное выяснить. А для вас?

— Мне все-таки главное опубликоваться. (Смеется.) Если я что-то сделал, но не опубликовал, у меня нет ощущения законченности. Но это вполне нормальное разделение труда, ты публикуешь — люди читают. Я публиковал и оригинальные работы, и обзоры. Рассказывали, что в каком-то году человек прочитал мой обзор, глубоко задумался и что-то даже сделал. Любая публикация дает плоды, хотя может и не являться готовым практическим продуктом. 

— Больше всего вас сейчас увлекают протезы?

— Да. Но я открыт и другим вещам. У нас есть коллаборация с нейрохирургической клиникой в Тюмени, они там вставляют электроды в мозг человека. Там интересные результаты можно получать путем исследования на людях. 

— Потому что там получше качество сигнала, оттого это более интересная платформа для экспериментов, чем с протезами?

— Да. Кто-то говорил, что есть два вида биологов или нейрофизиологов. Допустим, изучают рыбу в аквариуме. Первому биологу нравится сама рыба, ее плавники и прочее. А другой на рыбу даже не смотрит, для него — там идут импульсы, и они его интересуют. Вот я ближе к такому. 

— Какие данные вас привлекают больше? Какие-то новые, еще невиданные или…

— Поскольку мы сейчас находимся в контексте протезирования, нам интересно получать сигналы в мозгах, которые хорошо управляют протезами. Хоть это и давняя тема, но она не потеряла актуальности, поскольку нет реально работающих таких систем, над этим сейчас нужно работать. 

— Как выглядит тут хорошее достижение? Это мы заводим человека в зал, и он может что-то делать рукой?

— Да. Демонстрация того, что оно работает. И то, что можно понять теоретически. Конечно, второе интереснее, но это не гарантирует великих открытий. Теории без практики не будет. Нельзя сделать так, чтобы все работало без понимания, понимание всегда нужно. 

— А что сначала?

— Мне кажется, что великие открытия более интересные. В смысле понимания работы мозга. 

— Мы говорим про кодирование сигналов, движения, все остальное — вы уверены в том, что все это разговор про мозг?

— Конечно. 

— То есть предметом нашего интереса был и остается и будет оставаться мозг? Мы никогда не назовем это чем-то другим, никогда не поймем, что там еще что-то такое? 

— Думаю, что нет, не случится. Это такая шутка природы: мы понимаем, что есть загадка — сознание. Сознание как-то появляется в мозге. Мы не знаем, как. Но с другой стороны, без сознания и существование мира не имело бы никакого смысла, весь материализм внешнего мира — это «правила игры» сознания. Да и мозг как материальный объект — тоже элемент сознания. Все «зашито» в сознании, а нам остается изучать это все.

 

При поддержке гранта Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий» № 075-15-2024-571 и всемерной поддержке Физтех-Союза.