Алексей Плетенец. О типах нейроинтерфейсов и технологиях из научной фантастики

Алексей Плетенец
Заместитель генерального директора Центра дополнительного образования Фонда развития Физтех-школ.

– Что такое нейротехнологии?
– В целом нейротехнологии можно разделить на две части. Первая — это технологии, направленные на изучение принципов работы мозга и нервной системы. Вторая — это технологии, уже основанные на знаниях работы нервной системы и мозга.

– В каких сферах используют нейротехнологии?
– В первую очередь на ум приходит медицина — большинство успешно реализованных проектов относятся именно к этой отрасли, например, создание управляемых протезов. Однако нейротехнологии также успешно используют в IT-сфере. Уже давно ведутся разработки искусственного интеллекта с применением искусственных же нейронных сетей — смоделированных копией нейросеток, которые находятся у нас в мозге.Если фантазировать о будущем, простор для использования нейротехнологий огромен, начиная с дополнительных органов чувств и заканчивая нейроинтерфейсами для обмена эмоциями. Вероятно, в будущем каждый из нас будет иметь «нейрофон» — аналог нынешнего смартфона. Мы сможем перебрасываться сообщениями, просто подумав об этом и выкладывать изображение, которое видим, лишь моргнув.

– Что такое нейроинтерфейс?
– Это система для обмена информацией между мозгом и каким-либо электронным устройством. К примеру, человек может прийти в больницу и надеть шапочку с электродами. Устройство будет изменять разницу электрических потенциалов между различными точками головы, анализировать ее, распознавать различные состояния и выдавать команды.Когда вы думаете о мандарине или представляете, что бежите, активируются разные участки мозга, и электрод как раз может измерить уровень активности определенной зоны. Техника выделяет эту активность среди шума, и если задать программе, что определенная активность является командой к действию, устройство будет выполнять его, как только человек подумает об этом.

– Какие бывают нейроинтерфейсы?
– Нейроинтерфейсы делятся на инвазивные и неинвазивные. Электроды от инвазивных устройств вживляются прямо в кору мозга. Для их установки необходима сложная операция, поэтому такие интерфейсы используют в крайних случаях. Например, их устанавливают тяжелобольным людям, которым не могут помочь другие методы.Также существуют неинвазивные интерфейсы, электроды от которых прикрепляют к коже головы. В свою очередь, они могут быть на сухих и мокрых электродах. К последним, к примеру, относится устройство Emotiv — портативный прибор, способный записывать мозговые волны. В нем есть 16 электродов с подушечками, которые нужно смачивать и лишь затем прикреплять к голове. Жидкость служит проводником электричества, и такая мера облегчает снятие данных. Однако у такого метода есть недостатки — мокрая голова и испорченная прическа. А вот нейроинтерфейсы на сухих электродах (подобные устройства выпускает компания NeuroSky можно надеть как наушники, и никаких дополнительных манипуляций не потребуется, однако точность таких устройств оставляет желать лучшего.

– Где может работать специалист в области нейротехнологий?
– Рынок нейротехнологий, не только российский, но и мировой, сейчас только формируется, и делает это весьма интенсивно. Тем не менее, на сегодняшний день большинство специалистов-нейротехнологов трудятся в лабораториях. Я бы выделил лаборатории при МГУ, МФТИ и БФУ имени И. Канта — там отличные специалисты.Скоро российский рынок труда ждут перемены. В нашем государстве была создана Национальная технологическая инициатива — программа мер по формированию новых рынков и созданию условий для глобального технологического лидерства России к 2035 году. Согласно ей, на ближайшие два десятилетия создание современного и конкурентоспособного рынка нейротехнологий становится одной из приоритетных задач РФ.Впрочем, и сегодня на российском рынке есть компании, сумевшие коммерциализировать разработки в области нейротеха. К примеру, компания «Нейроботикс» создала довольно удобный пользовательский нейроинтерфейс, представляющий собой не блок с кучей проводов, а портативную шапочку, которая подключается к компьютеру по радиоканалу. Также есть успешные компании, выпускающие бионические протезы (протезы, контролируемые головным мозгом человека или сигналом с остатка мышц — прим. сайта) и экзоскелеты (внешние каркасы для восполнения утраченных двигательных функций или увеличения силы мышц человека — прим. сайта).Еще одна успешная компания на рынке нейротехнологий — «Нейроматикс», которая занимается продажей несложных игровых нейроинтерфейсов, например, кошачьих ушек, которые могут принимать различное положение в зависимости от эмоций их владельца.

– Какое образование лучше получить, чтобы стать специалистом в нейротехнологиях?
– На сегодняшний день не существует факультета нейротехнологий, однако есть все основания полагать, что в ближайшее время отдельные направления появятся в вузах. Эта область находится на пересечении биологии, медицины и технических наук, поэтому важно, чтобы человек достаточно хорошо разбирался во всех этих дисциплинах.Базовое образование можно получить на факультете молекулярно-биологической физики МФТИ, на кафедре высшей нервной деятельности в МГУ, в БФУ им. И. Канта. У НИУ Высшей школы экономики есть хорошие программы для магистров и аспирантов.

– Какие знания из области медицины понадобятся выпускнику технического факультета, который хочет заняться нейротехнологиями?
– Ему нужно знать устройство центральной нервной системы, понимать, как работают мышцы, какие химические процессы происходят у нас в мозге. Однако досконально все изучить невозможно, поэтому важно уметь постоянно искать и усваивать новую информацию.

– Как вы пришли в нейротехнологии?
Мне предложили проект в сфере образования. Когда у нас появилась идея создать школу нейротехнологов, на мне были организаторские функции: общался с людьми, которые занимаются нейроразработками, знакомился с педагогами. Я всегда увлекался фантастикой и фэнтези. А технологии, о которых рассказывали мне специалисты школы нейротехнологов, словно сошли со страниц моих любимых книг.

– Будут ли в будущем нейротехнологические разработки коммерциализированы, или большинство из них останутся в лабораториях?
– Когда проект по созданию искусственной сетчатки только зарождался, система искусственного зрения виделась учёным лишь в самых общих чертах. Получаемая с первых устройств картинка была очень плохой, а производств — чрезвычайно затратным. Однако прошло время, технология совершенствовалась и становилась все дешевле, и сегодня человек с искусственной сетчаткой может играть в баскетбол! Или, к примеру, несколько лет назад смартфоны с сенсорными экранами стоили огромных денег и вызывали скептицизм, а теперь такое устройство есть практически у каждого, и купить его можно недорого. Думаю, нейротехнологии ждет такое же будущее — производство их будет становиться все дешевле, а сами они будут все продуктивнее.

– Сколько получают специалисты в области нейротехнологий?
– Зависит от того, где они работают. Сотрудник лаборатории при государственном учреждении может в начале своей карьеры получать 20–25 тысяч рублей, ну а в коммерческом секторе зарплаты могут достигать 150 тысяч.

– В какую индустрию может уйти специалист по нейротехнологиям, решивший попробовать себя в чем-то новом?
– Если специалист занимался техническим обслуживанием, он может полностью погрузиться в IT, в том числе стать разработчиком. Если же он работал над протезированием, созданием или обслуживанием каких-либо медицинских систем, то, скорее всего, его дальнейший путь — в инженеры. А если у человека есть базовое и техническое, и биологическое образование, он может заняться чем-то другим, не меняя отрасль.

– Существуют ли кружки, где школьники могут получить практические знания по нейротехнологиям?
– Наш Центр специализируется на дополнительном образовании школьников в наиболее перспективных научных направлениях: робототехника, биотехнологии и, конечно, нейротехнологии. Например, в августе 2015 года мы организовывали пятидневную школу, на которую набрали 40 детей. После лекций ребята приступили к практике: сделали таракана-киборга, управляемого силой мысли. Живому южноамериканскому таракану они вживляли чип, который позволял управлять его движениями, поворачивая насекомое влево или вправо. Этот чип подключался к компьютеру, к нему же подключался нейроинтерфейс, который мог распознавать четыре мысленных состояния. Ребята учились работать с нейроинтерфейсом, тренировали психоэмоциональное состояние, а после — управляли тараканом силой мысли.Кроме того, с 2015 года мы являемся федеральным тьютором нейротехнологического направления в «Кванториумах» — детских технопарках, созданных в рамках инициативы АСИ «Новая модель системы дополнительного образования». Преподавание в них уходит от классической схемы лекция — практика — результат. Главная цель — заинтересовать подростков и дать им возможно узнать то, что им интересно: показать какое-то явление, заинтересовать, научить строить гипотезы и делать эксперименты, чтобы их подтвердить. «Кванториумы» по нейротехнологиям уже работают в Ханты-Мансийске и в Набережных Челнах, а до конца 2016 года планируется открытие в Белгороде и Московской области. Надеемся, что в будущем «Кванториум» появится в каждом регионе России.

– Что вы могли бы посоветовать почитать и посмотреть подросткам, которые хотят больше узнать о нейротехнологиях?
– Советую посмотреть записи лекций Павла Балабана и Александра Каплана — это ведущие российские эксперты в сфере нейротехнологий. Также рекомендую научно-популярную книгу «От нейрона к мозгу» авторства Джона Николлса, Роберта Мартина, Брюса Валласа и Пола Фукса, а также отечественную литературу о нейронауках 70–80-х годов. Несмотря на то, что с момента ее издания прошло несколько десятилетий, многие из этих книг полезны и сейчас.Подросткам, владеющим английским языком, я также порекомендовал бы сайт американского стартапа Backyard Brains. Именно эта компания первая создала коммерчески доступного киборга, выпустив чип для таракана. У них есть свои курсы, записи экспериментов, собственное оборудование, и со всем этим можно бесплатно познакомиться на их сайте, и даже скачать схему какого-либо устройства и воспроизвести его в домашних условиях.