Американские нейробиологи экспериментально доказали, что человек может управлять активностью выделенных нейронов височной доли головного мозга.

Планируя опыты, авторы ориентировались на результаты своих прошлых работ. В далёком 2005-м им удалось выяснить, что отдельные нейроны способны «узнавать» людей и неживые объекты, и даже обнаружить у одного из добровольцев «нейрон Хэлли Берри», который активизировался в те моменты, когда испытуемому демонстрировали фото актрисы. Ещё через три года учёные представили свидетельства того, что восстанавливать в памяти события и образы — к примеру, недавно просмотренный короткий отрывок из «Симпсонов» — человеку помогают клетки, проявлявшие активность при первом просмотре.

В новом исследовании приняли участие 12 пациентов со стойкой эпилепсией, ожидавших операции в Медицинском центре Рональда Рейгана Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. С целью выявления судорожных очагов в височной доле больных — области мозга, в которой располагается гиппокамп, — были размещены 64 электрода. Эти же электроды использовались для регистрации активности отдельных нейронов.

Перед началом эксперимента нейробиологи поговорили с пациентами, выяснили, чем они интересуются, и составили для каждого набор примерно из 100 изображений. Затем испытуемые последовательно просматривали все иллюстрации, а учёные пытались выделить нейроны, реагирующие на ту или иную картинку.

По результатам подготовительного этапа были отобраны нейроны и изображения, формирующие наиболее устойчивые связи. Теперь пациенты, вспоминая об одной из этих иллюстраций, могли изменять показатели активности соответствующего нейрона, что преобразовывалось в перемещение курсора по экрану монитора; после некоторой тренировки они легко двигали курсор вверх и вниз.

Хотелось научить их управлять объектами силой мысли, — говорит один из авторов Моран Серф (Moran Cerf). — Нас, впрочем, интересовал не столько сам нейромашинный интерфейс, сколько возможность наблюдения того, как мысли, проносящиеся в голове, «соревнуются» друг с другом».

В разработанной учёными оригинальной опытной схеме два изображения накладывались друг на друга, а добровольца просили сделать так, чтобы одна иллюстрация полностью закрыла собой вторую. На одно испытание отводилось 10 с; всё это время автоматическая система сравнивала параметры активности двух противоборствующих нейронов и соответствующим образом корректировала яркость изображений.

Рис. 1. Пример опыта, в котором накладываются друг на друга фото Мэрилин Монро и Джоша Бролина. На графике слева все восемь испытаний завершились удачно, а справа — только семь из восьми. (Иллюстрация из журнала Nature).

Как оказалось, испытуемые успешно справляются с заданием примерно в 70 процентах случаев. Пациенты действовали по-разному: некоторые просто думали о заданном изображении, другие проговаривали его название или фокусировали внимание на какой-то его части. Большое значение имела обратная связь; если во время опыта на монитор не выводился текущий результат, процент удачных испытаний резко уменьшался.

Выходит, человек способен чётко контролировать нейроны, по своему желанию изменяя режим их функционирования», — подводит итог другой участник исследования Кристоф Кох (Christof Koch).

Рис. 2. Результаты опытов для всех 12 пациентов (иллюстрация из журнала Nature).

Результаты исследований опубликованы в статье:

Moran Cerf, Nikhil Thiruvengadam, Florian Mormann, Alexander Kraskov, Rodrigo Quian Quiroga, Christof Koch & Itzhak Fried On-line, voluntary control of human temporal lobe neurons. – Nature. – 467 , 1104–1108 (28 October 2010) doi:10.1038/nature09510.

По материалам: