Дни ночных зубрежок сочтены.
Помните сцену из «Матрицы», где Нео, персонаж Киану Ривза, сидит в кресле, похожем на кресло дантиста, а его мозг подключен к корабельному компьютеру. Его глаза трепещут под закрытыми веками из-за сверхбыстрого обучения. Внезапно он открывает глаза, смотрит на Морфеуса и говорит: «Я знаю кунг-фу». Его наставник отвечает: «Покажи мне».
В следующей сцене Нео и Морфеус входят в тренировочную программу, смоделированную по образцу самой матрицы, и мы узнаем, что Нео не только внезапно овладел боевым искусством, но и стал мастером. За этим следует, пожалуй, одна из величайших сцен боевых искусств в истории научной фантастики.
Может ли когда-нибудь у нас появиться такая технология, которая поможет нам быстро учиться? Это зависит от того, что вы имеете в виду. У нас нет ничего компьютерного, что могло бы имитировать человеческий мозг. Черт возьми, мы еще даже не знаем всех аспектов мозга. Мы многого об этом не знаем.
Мы знаем, что мозг и компьютеры работают совершенно по-разному и фокусируются на разных вещах. Людям трудно запоминать, например, имена или длинные цепочки чисел, и то, и другое легко выполняется компьютерами. С другой стороны, когда вы спрашиваете компьютер, какое ощущение вызывает сонет, вам нужен удовлетворительный ответ.
Итак, вместо того, чтобы загружать навыки и информацию прямо в мозг, что, по мнению футуролога Рэя Курцвейла и других, когда-нибудь станет возможным, подразделение Министерства обороны США (DoD), известное как DARPA (Defense Агентство перспективных исследовательских проектов) пробует другой подход, который, по мнению некоторых, ничуть не менее странен.
Мы думаем о мозге как о центре обучения. Но есть целая сеть, периферическая нервная система (ПНС), которая тоже может быть задействована. ПНС соединяет другие части тела, такие как органы, мышцы и кожа, с центральной нервной системой (ЦНС) через спинной мозг. Он также регулирует множество функций организма, включая аспекты движения, ощущений и даже пищеварения.
Электрическая стимуляция ПНС уже используется для лечения депрессии и эпилепсии. Getty Images.
Некоторые исследования показали, что стимуляция ПНС может облегчить боль и ускорить заживление. Сегодня специалисты подключают роботизированные протезы к ПНС, чтобы пациенты могли контролировать их своими мыслями. Они также могут восстановить тактильную чувствительность. Теперь чиновники DARPA изучают систему, которая будет подавать слабые электрические разряды на определенный нерв, чтобы облегчить обучение. Программа называется Целевая нейропластическая тренировка (TNT).
Как это работает, электрические импульсы доставляются к периферическому нерву или нервам, чтобы способствовать росту нейронных связей внутри мозга. Цель состоит в том, чтобы выяснить, как обеспечить оптимальную стимуляцию, чтобы облегчить обучение.
Предыдущие исследования показали, что стимуляция периферических нервов через кожу безболезненна, но может активировать области мозга, связанные с обучением. Исследователи DARPA надеются, что неинвазивный метод не только ускорит тренировку и повысит производительность, но и вызовет меньше побочных эффектов, чем варианты на основе кофеина или фармацевтических препаратов.
Считается, что прямая транскраниальная стимуляция улучшает когнитивные способности. Getty Images.
Чиновники DARPA считают, что правильно направленные электрические импульсы могут вызвать высвобождение определенных нейрохимических веществ, ответственных за реорганизацию мозга в ответ на новый опыт. По сути, они взяли бы неврологический процесс и запустили бы его, чтобы сделать эти связи сильнее за меньшее время. Некоторые исследования показали, что электрическая стимуляция может улучшить словесную память и когнитивные функции.
Более 50 миллионов долларов будет выделено восьми командам, которые разработают технологическую платформу для улучшения обучения и, таким образом, сокращения затрат и времени, необходимых для обучения экспертов Министерства обороны США. Области применения включают обучение аналитиков разведывательных данных, криптографов и языковых специалистов, среди прочих. Дуг Вебер - руководитель программы TNT, сам биоинженер.
Он сказал IEEE Spectrum: «Обучение иностранному языку является одной из наших основных областей применения, потому что это требует очень много времени». Вебер сказал, что ожидает, что платформа обеспечит повышение уровня обучения на 30% за четырехлетний период.
В пресс-релизе Вебер сказал:
Этот естественный процесс синаптической пластичности имеет ключевое значение для обучения, но многое неизвестно о физиологических механизмах, которые связывают стимуляцию периферических нервов с улучшением пластичности и обучения. Вы можете думать о стимуляции периферических нервов как о способе возобновить так называемый «критический период», когда мозг становится более покладистым и адаптивным. Технология TNT будет разработана для безопасного и точного модулирования периферических нервов для контроля пластичности в оптимальные моменты процесса обучения.
Части блуждающего нерва. Автор HDThink (собственная работа) [CC BY-SA 4.0] через Wikimedia Commons.
Запланированы эксперименты над животными и людьми. В настоящее время исследователи из Университета Джона Хопкинса изучают, как нейростимуляция может повлиять на изучение языка. Профессор биомедицинской инженерии Сяоцинь Ван - один из них. Он говорит, что начнет испытания на людях всего через несколько месяцев.
Доктор. Ван будет изучать стимуляцию блуждающего нерва и ее влияние на запоминание слов. Это один из самых длинных нервов в человеческом теле, идущий от головы до кишечника и соединяющий по пути многие органы и ткани. В предыдущих исследованиях было доказано, что стимуляция этого нерва помогает бороться с депрессией и лечить эпилепсию.
Исследователи Университета штата Аризона изучают дополнительные военные навыки. Они видят, как стимуляция блуждающего нерва влияет на навыки стрельбы, разведки и наблюдения. Используя более всеобъемлющий подход, ученые из Университета Флориды изучают влияние стимуляции блуждающего нерва на принятие решений, пространственную навигацию и восприятие.
Невролог Дженнифер Л. Бизон входит в команду UF. Она сказала Science Alert: «Мы собираемся провести систематическую науку, чтобы понять, как эта стимуляция на самом деле управляет мозговыми цепями и, в конечном счете, как максимально использовать этот подход для улучшения познания».
Транскраниальная прямая стимуляция аналогична изучаемому здесь подходу. Именно здесь электричество доставляется прямо в мозг через череп.