Как меняется мозговая активность во время общения с окружающими?

Как меняется мозговая активность во время общения с окружающими? У людей, активно взаимодействующих друг с другом, синхронизируется мозговая активность. Фото.

У людей, активно взаимодействующих друг с другом, синхронизируется мозговая активность.

Человеческий мозг состоит из нейронов – мозговых клеток, которые взаимодействуют друг с другом посредством электрических сигналов. Активность нейронов лежит в основе наших мыслей, эмоций и поведения, вот почему мозговые волны меняются в зависимости от того, что мы делаем и чувствуем: при выполнении сложных когнитивных и/или физических задач электрические сигналы, вызванные активностью миллиардов нейронов, могут выравниваться по определенным частотам, подобно волне, где пик представляет собой всплеск нейронной активности, а спад – ее снижение. Самое интересное, однако, происходит, когда мы общаемся друг с другом. Результаты ранее проведенных исследований показали, что когда люди общаются или делятся впечатлениями, их мозговые волны синхронизируются. Но что это означает и почему так сильно интересует ученых?

Что такое мозговые волны?

Мозговые волны (или ритмы мозга)– это паттерны электрической активности, происходящие в головном мозге, которые имеют решающее значение для всех аспектов его функционирования. Эта активность как правило характеризуется комбинацией мозговых волн: в зависимости от того, что человек делает в данный момент, определенная мозговая волна будет доминировать над остальными.

Этот баланс важен: когда мозговые волны не сбалансированы должным образом, то могут возникнуть проблемы с физическим и психическим здоровьем. Так, повышенная активность мозговых волн нередко наблюдается у людей с определенными видами психических расстройств, а пониженная, как правило, возникает во время усталости или сонливости.

Что такое мозговые волны? Волны (ритмы) мозговой активности человека подразделяются учеными на пять основных видов: дельта, тета, альфа, бета и гамма. Фото.

Волны (ритмы) мозговой активности человека подразделяются учеными на пять основных видов: дельта, тета, альфа, бета и гамма.

Когда доминируют более медленные мозговые волны, мы можем чувствовать усталость, медлительность, вялость или мечтательность. Более высокие частоты доминируют, когда мы чувствуем себя взвинченными или сверхбдительными.

Мозговые волны были открыты немецким неврологом Хансом Бергером в середине 1920-х годов. И хотя Бергера хотел записать то, что, по его мнению, было психической энергией в мозге, в конце концов он сузил круг своих интересов и успешно произвел первую запись ритмов мозга: электроэнцефалограмму, или ЭЭГ.

С момента его открытия ЭЭГ использовались для получения полезной информации о психическом состоянии и функционировании человека, поскольку они могут привести к диагностике эпилепсии, нарушений сна, болезни Альцгеймера и других проблем, связанных с функционированием мозга.

Скорость мозговых волн измеряется в герцах (циклах в секунду), и они разделены на полосы, разделяющие медленные, умеренные и быстрые волны.
Существует пять различных типов мозговых волн, варьирующихся от низкой до высокой частоты:

  • Дельта-ритмы — самые медленные мозговые волны. Они генерируются в глубокой медитации и сне без сновидений.
  • Тета-ритмы также возникают во сне и во время расслабления. Они указывают на внутреннюю сосредоточенность – в этом состоянии мы видим сны и яркие образы.
  • Альфа-ритмы возникают в спокойные времена, указывая на то, что мозг находится в состоянии покоя.
  • Бета-ритмы – наиболее распространенный паттерн в нормальном состоянии бодрствования. Они возникают, когда человек бдителен и сосредоточен на решении проблем.
  • Гамма-ритмы являются самыми быстрыми и связаны с более высокими уровнями сознания.

Это интересно: Ученые предлагают делать биокомпьютеры из искусственно выращенных мозгов

Синхронизация мозговых волн

О том, что мы постоянно копируем жесты, позы и слова друг друга, известно давно, а происходит это подсознательно. Так, результаты многочисленных исследований показали, что при совместном просмотре эмоциональных фильмов частота сердечных сокращений синхронизируется. То же самое происходит, когда романтические партнеры спят вместе.

Синхронизация мозговых волн. Мозговая активность синхронизируется, подобно сердечной. Фото.

Мозговая активность синхронизируется, подобно сердечной

Некоторые ученые считают, что причина кроется в укреплении доверия и восприятии людей, которые похожи на нас – это побуждает нас вести себя сострадательно. Удивительно, но синхронизируются не только сердечные ритмы, но и ритмы мозга. Такие исследователи, как Том Фрезе, ученый-когнитивист из Окинавского института науки и технологий в Японии, считают, что результаты проведенных исследований могут перевернуть наши нынешние модели сознания.

Возможно, вы испытывали нечто подобное на себе, когда играли с кем-то музыку или слушали ее. Или, например, пытались решить проблему, работая в команде. Возможно, вам казалось, что вы работаете на одной частоте — на самом деле это, возможно, было недалеко от истины. Такая межмозговая нейронная синхронизация наблюдалась у людей, участвующих в значимых взаимодействиях, – говорит Фрезе.

Дело в том, что многие умственные задачи требуют, чтобы различные области мозга «разговаривали» друг с другом, позволяя передавать и интегрировать информацию. Некоторые ученые утверждают, что такая передача информации происходит, когда нейронные частоты из разных областей мозга выравниваются. Это называется фазовой синхронизацией.

Читайте также: Тайны нейротехнологий – можно ли использовать мозг как оружие?

Синхронизация мозговых волн. В обычном бодрствующем состоянии, когда мы с открытыми глазами наблюдаем мир вокруг себя, или сосредоточены на решении каких-то текущих проблем, эти волны, преимущественно в диапазоне от 14 до 40 Герц, доминируют в нашем мозге. Фото.

В обычном бодрствующем состоянии, когда мы с открытыми глазами наблюдаем мир вокруг себя, или сосредоточены на решении каких-то текущих проблем, эти волны, преимущественно в диапазоне от 14 до 40 Герц, доминируют в нашем мозге.

Подобные частоты, или колебания, измеряются в герцах (Гц). Существует несколько различных способов измерения этой активности, но наиболее распространенным методом является ЭЭГ (при которой небольшие металлические диски, размещенные на коже головы, измеряют электрическую активность).

Так, наблюдая за нейронной активностью людей, во время выполнения умственных задач в парах и группах с помощью ЭЭГ, функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) и функциональной спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (fNIRS), которые определяют кровоток в головном мозге, ученые заглянули в сознание людей.

Результатом наблюдений стало кое-что неожиданное: функциональные связи появлялись в мозге людей, когда они общались во время выполнения определенных задач. Другими словами, мозговые волны разных людей выравнивались, когда они сотрудничали.

Потенциальное объяснение: синхронизация мозговых волн усиливаются, когда люди работают вместе, но не у тех, кто соревнуется или одновременно выполняет идентичные задачи.

Синхронизация мозговых волн. Мозговые волны синхронизируются во время совместной работы и общения. Фото.

Мозговые волны синхронизируются во время совместной работы и общения

В одном из таких исследований, опубликованном в PLOS One в 2016 году, изучалась нейронная активность пилотов и вторых пилотов во время моделирования полета. В этом случае окружающая среда остается прежней, но уровень сотрудничества меняется на протяжении задания.

Пилоты и вторые пилоты демонстрировали высокий уровень синхронизации мозговых волн во время взлета и посадки (потому что им нужно было действовать как команда), но демонстрировали более низкий уровень на крейсерской фазе полета, когда два пилота действовали независимо.

В другом исследовании, проведенном в 2018 году, между испытуемыми ритмы мозга синхронизировались, когда им предлагалось вместе решить головоломку. Уровни синхронизации снижались, когда одни и те же испытуемые должны были решать одинаковые головоломки по отдельности или когда оба наблюдали, как другие решают одну из них.

Что касается субъективного опыта людей в таких исследованиях, то более тесное сотрудничество было связано с более высокими уровнями нейронной синхронизации, способствуя чувству вовлеченности, близости и сопереживанию.

Почему это важно?

Как в настоящее время понимает большинство нейробиологов, ни одна локализованная область мозга не несет единоличной ответственности за наш сознательный опыт. Вместо этого ряд исследователей полагает, что нейронная основа сознания — в частности, его непосредственный опыт – возникает в результате крупномасштабных взаимодействий между различными областями мозга посредством нейронной активности.

Почему это важно? Совместное прослушивание музыки способствует синхронизации мозговых волн. Фото.

Совместное прослушивание музыки способствует синхронизации мозговых волн

Учитывая эти знания, а также изменения, происходящие в ходе совместных социальных взаимодействий, Фрезе утверждает, что сдвиг в нашем понимании сознания оправдан, так как поддерживает ‘расширение сознания’.

Не пропустите: Что происходит с мозгом во время смерти?

Отметим, ученый не предполагает, что сознанию не хватает нейронной основы; однако нейронная активность индивида воплощается в его взаимодействиях с миром.

Когда мы осознаем, что «мы» разделяем мгновение с кем—то другим, это уже не обязательно означает, что мы фундаментально разделены головами – мы действительно могли бы быть двумя личностями, проживающими один и тот же опыт одновременно, – пишет Фрезе.

И все же, научное сообщество окончательно не принимает эти идеи. Многие исследователи утверждают, что мозгу требуются физиологические, локализованные связи для передачи информации. Язык мозга передается через анатомические связи, а не через области, говорящие друг с другом посредством фазовой синхронизации. А что вы думаете по этому поводу? Ответ, как и всегда, ждем в нашем Telegram-чате, присоединяйтесь!

Искусственный интеллект научили читать человеческие мысли

Искусственный интеллект научили читать человеческие мысли. Ученые разработали систему на основе искусственного интеллекта, которая читает мысли людей. Фото.

Ученые разработали систему на основе искусственного интеллекта, которая читает мысли людей

Чтение мыслей человека уже не кажется чем-то совсем фантастическим, как это было еще 10-20 лет назад. К примеру, уже давно существуют бионические протезы, которые управляются силой мысли, и даже интерфейсы мозг-компьютер. На их основе несколько лет назад были созданы мозговые импланты-декодеры, которые позволяют парализованным людям мысленно составлять слова или даже целые предложения. Однако эти устройства имеют ряд недостатков, поэтому не получили широкого распространения. Теперь же американские ученые предложили другой способ “сканирования мозга”, который не требует вживления в мозг имплантата. Вместо этого искусственный интеллект распознает мысли по активности мозга.

Почему интерфейсы мозг-компьютер несовершенны

Год назад голландские ученые разработали интерфейс мозг-компьютер (BCI), который способен переводить мозговую деятельность пациента в слова. Подробно о нем исследователи рассказали в журнале Nature Communications. Еще ранее подобный интерфейс мозг-компьютер создали китайский разработчики.

Эти приборы эффективно распознают слова, однако работают на основе электродов, которые имплантируются в мозг человека. Кроме того, интерфейсы сосредоточены на той части мозга, которая отвечает за движения ртом, совершаемые человеком, чтобы произнести то или иное слово. То есть, чтобы устройство распознало мысль, человеку необходимо пытаться ртом произнести ее.

Почему интерфейсы мозг-компьютер несовершенны. Интерфейс мозг-компьютер, предназначенный для озвучивания мыслей, имеет ряд недостатков, что усложняет его использование. Фото.

Интерфейс мозг-компьютер, предназначенный для озвучивания мыслей, имеет ряд недостатков, что усложняет его использование

Другие же способы считывания мыслей, к примеру, на основе электроэнцефалограммы (измерение активности мозга при помощью электродов, зафиксированных на голове), оказались менее эффективными. Они позволяли только расшифровать отдельные слова, но не способны построить связный текст.

Как работает устройство для чтения мыслей

Сотрудники Техасского университета в Остине разработали интерфейс на основе функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Она позволяет следить за активностью определенных областей головного мозга во время его функционирования, причем обладает высоким разрешением. Иногда данную технологию применяют для отслеживания кровотока в мозге. Ранее мы рассказывали, что при помощи фМРТ, в ходе одного из исследования ученые отслеживали уровень стресса у людей.

В данном же случае фМРТ следит за той частью мозга, которая отвечает за воображаемую речь человека. На каждое слово мозг человека реагирует особым образом. Поэтому задача ученых состояла в том, чтобы связать каждое слово с определенным паттерном мозговой активности. Для этого команда сканировала мозг трех людей в течение 16 часов, пока они слушали подкасты.

Как работает устройство для чтения мыслей. Искусственный интеллект распознает слова и фразы по активности мозга. Фото.

Искусственный интеллект распознает слова и фразы по активности мозга

Таким образом команда смогла создать определенный набор карт активностей мозга, вызванных разными словами, фразами или значениями фраз. Затем авторы обучили искусственный интеллект определять о чем думает человек на основе данных фМРТ. В отличие от разработок, которые существовали ранее, данная технология не распознает отдельные слова, а определяет общее значение каждой фразы или предложения.

Для построения текста на основе данных, полученных фМРТ и обработанных ИИ, исследователи подключили языковую модель нейронной сети GPT-1, которая была предшественницей ChatGPT. Постепенно им удалось обучить ИИ распознавать слова, фразы и предложения. Как сообщают авторы работы в журнале Nature Neuroscience, даже если разработанный ими ИИ ошибается в отдельных словах, он хорошо передает суть той речи, которую человек слышит или сам мысленно произносит.

Кроме того, система даже научилась озвучивать то, что человек видит перед собой. К примеру, в одном из экспериментов участники смотрели видео без звука, в котором дракон сбивает человека с ног. При этом система на основе активности мозга озвучила эту сцену как: “Он сбивает меня с ног”. Однако участников не просили мысленно озвучивать увиденное. В коротком ролике ниже показано насколько точно система распознает мысли.

Зачем читать мысли людей

По мнению исследователей, система когда-нибудь поможет общаться людям, которые утратили способность разговаривать и набирать текст, но при этом находятся в сознании. Такое иногда происходит после инсульта, черепно-мозговых травм или болезни вроде БАС, от которой страдал Стивен Хокинг. Однако, прежде чем это произойдет, ученым необходимо усовершенствовать технологию, а самое главное, сделать ее менее громоздкой и доступной.

Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.

Дело в том, что аппарат фМРТ может позволить себе далеко не каждый. Сам аппарат имеет очень большие габариты. Поэтому ученые работают над тем, чтобы научить систему работать с более портативными методами визуализации, такими как электроэнцефалограмма.

Компания Neuralink показала как чипированная обезьяна печатает на компьютере

Компания Neuralink показала как чипированная обезьяна печатает на компьютере. Neuralink Илона Маска готовится к тестированию мозгового имплантата Link на людях в 2023 году. Фото.

Neuralink Илона Маска готовится к тестированию мозгового имплантата Link на людях в 2023 году

Пока все наблюдают за Илоном Маском в Твиттере, команда Neuralink (также детище миллиардера) продолжает работу над усовершенствованием мозговых имплантатов. Ранее Илон Маск сообщил об успешном вживлении чипа в мозг обезьяны, благодаря чему последняя играла на компьютере и даже включала телевизор силой мысли. Напомним, что компания разрабатывает интерфейсы для мозговых чипов, которые, по ее словам, призваны помочь пациентам с ограниченными возможностями снова двигаться и общаться. Осуществить задуманное компании помогают животные, особенно обезьяны – на недавно опубликованных видео подопытная мысленно управляет курсором на мониторе, нажимая на кнопки виртуальной клавиатуры. До сих пор Neuralink тестировала устройство на овцах, свиньях и приматах но, по словам главы компании, через полгода готова приступить к испытаниям на людях. Новейшая разработка позволит печатать на компьютере и телефоне силой мысли, без использования рук.

На презентации Neuralink в 2021 году обезьяна по имени Пейджер силой мысли играла в видеоигру Pong, став настоящей сенсацией. Презентация 2022 года закрепила прошлогодний успех, показав как чипированная обезьянка напечатала на экране вопрос «Можно мне, пожалуйста, вкусняшек?», контролируя курсор с помощью мозга

Что разрабатывает Neuralink

Глава Twitter, Tesla, SpaceX, The Boring Company и Neuralink Илон Маск славится далеко идущими планами. Помимо отправки человека на Марс (что не очень реалистично) предприниматель намерен вывести на рынок мозговые имплантаты уже в 2023 году. Напомним, что Neuralink основана в 2016 году, а ее главной целью является создание безопасной имплантируемой системы и симбиоза человека с искусственным интеллектом (ИИ).

Но не стоит полагать, что над разработкой подобных технологий трудится всего одна компания. Ранее исследователи из Калифорнии успешно вживили в мозг парализованного после инсульта мужчины матрицу для считывания активности речевого центра, вернув ему способность общаться с людьми. Удивительно, но подобные технологии уже позволили людям с ограниченными возможностями «силой мысли» управлять курсором и печатать на виртуальной клавиатуре.

Что разрабатывает Neuralink. После успешных испытаний на животных, нейротехнологическая компания Маска планирует через полгода вживить чип первому человеку. Фото.

После успешных испытаний на животных, нейротехнологическая компания Маска планирует через полгода вживить чип первому человеку.

В 2004 году ученые провели испытания на людях с помощью крошечного устройства, оснащенного шипами и хирургическим путем помещенного в мозг. Эта система нейронного интерфейса получила название BrainGate, подробнее о котором можно прочитать здесь.

Более того, с Neuralink конкурирует несколько компаний, включая Synchron – ее Маск рассматривает для возможных инвестиций. В 2021 году Synchron получила разрешение проводить испытания на людях, внедрив тонкий датчик через артерию на шее пациента, тем самым показав, что установить чип можно не вскрывая черепную коробку (такой вариант предлагает компания Маска). Предприниматель и новый владелец Twitter намерен использовать готовый продукт Neuralink не только для медицинских целей (хотя его заявления о слиянии человеческого разума с ИИ звучат как минимум преждевременно).

Вмешательство в мозг

Итак, Neuralink занимается разработкой электронных устройств для имплантации в мозг, чтобы помочь людям с ограниченными возможностями восстановить утраченные навыки (в том числе зрение), а также победить ряд нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. Во время последней презентации глава компании также подчеркнул скорость, с которой сотрудники Neuralink разрабатывают свое беспроводное устройство.

Но несмотря на то, что Neuralink отстает от графика, предприниматель заявил о грядущих испытаниях на людях в 2023 году. Эксперты, однако, настроены не столь оптимистично: по словам нейрохирурга Пенсильванского университета Дэниела Йошора (который работал над созданием подобных электронных устройств), последняя презентация Маска не предложила ничего существенно нового по сравнению с предыдущими демонстрациями устройства.

Вмешательство в мозг. У пациента должен быть удален кусок черепа, а в ткань мозга имплантированы провода. Фото.

У пациента должен быть удален кусок черепа, а в ткань мозга имплантированы провода.

Это постепенный прогресс. Техническое обеспечение впечатляет, хотя значительного прогресса в восстановлении или усилении функций мозга не наблюдается, – отмечает Йошор.

Опрошенные Bloomberg исследователи указывают, что предложенный компанией Маска тип операции на головном мозге, требует большего вмешательства, чем у большинства конкурентов – операция, предложенная Neuralink, включает в себя вскрытие черепа и интеграции в ткани мозга мини-электродов. Миллиардер, однако, утверждает, что имплантат будет работать и за пределами лабораторий: «Мы хотим быть предельно осторожными и уверенными в безопасности устройства, прежде чем приступить к его внедрению человеческий мозг», – сказал Маск во время презентации.

Больше по теме: Чип в мозге помог парализованному мужчине снова начать говорить

Телепатическая связь by Илон Маск

Видео, на котором обезьяна управляет курсором на мониторе и нажимает на кнопки виртуальной клавиатуры мгновенно разлетелось по Интернету. Подобная «телепатическая» связь возможна благодаря преобразованию нейронных импульсов в данные, которые может интерпретировать компьютер. И так как обезьяна не умеет писать, она отслеживает подсвеченные желтым клавиши на экране, набирая текст на виртуальный клавиатуре.

Вживленный в мозг животного чип N1 регистрирует мозговую активность чтобы контролировать перемещение курсора по экрану. Этот результат едва ли сравним с прошлогодней игрой в Понг, однако система по-прежнему считывает нейронную активность, хоть и призвана не только считывать импульсы, но и отправлять полученные сигналы в мозг.

Не пропустите: Илон Маск представил робота Optimus: он похож на человека и стоит дешевле автомобиля

По мнению главы Space X, разработанная технология со временем станет мейнстримом и позволит людям обмениваться информацией с компьютерами. При этом амбиции Маска разделяют не все. Некоторые лидеры в данной области технологий внимательно следят за работой Neuralink и не в восторге от полученных результатов. Но так как Маск – фигура публичная и неоднозначная, практически все его действия рассматриваются под микроскопом.

Телепатическая связь by Илон Маск. Илон Маск хочет изменить мир и у него получается. Фото.

Илон Маск хочет изменить мир и у него получается

Учитывая специфику разрабатываемого продукта, компания Neuralink проводит испытания на животных (что, напомним, делают и ее конкуренты). И прежде чем приступать к испытаниям на людях, необходимо добиться одобрения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), с чем, ожидаемо, появились проблемы.

Вам будет интересно: Илон Маск придумал, как спасти людей от жары и аллергии

Neuralink обвиняют в жестоком обращении с животными

Пока Neuralink добивается одобрения правительства США на проведение испытаний на людях, компанию обвиняют в жестоком обращении с животными, причем во второй раз. Как сообщают СМИ, расследование началось из-за жалоб сотрудников на давление со стороны Маска и его требованиям ускорить разработку, что привело к череде неудачных экспериментов.

В распоряжении Reuters оказались документы Neuralink и интервью с нынешними и бывшими сотрудниками. Начиная с 2018 года на счету компании находилось не менее 1500 животных, включая овец, свиней и обезьян. Источники агентства называют цифру приблизительной, поскольку компания не ведет записи о количестве протестированных и погибших животных.

Neuralink обвиняют в жестоком обращении с животными. С помощью чипа можно успешно пользоваться компьютером, как это делают обезьяны второй год подряд. Фото.

С помощью чипа можно успешно пользоваться компьютером, как это делают обезьяны второй год подряд

Neuralink также проводила исследования с использованием крыс и мышей и по словам нынешних и бывших сотрудников, Маск приложил все усилия, чтобы ускорить процесс разработки Neuralink, который в значительной степени зависит от тестирования на животных, – сообщает новостное агентство.

Количество погибших животных, однако, не обязательно указывает на то, что Neuralink нарушает стандартную исследовательскую практику или законодательство США. Многие компании регулярно проводят опыты на животных, сталкиваясь в том числе с финансовым давлением рынка (и не только). Убийство животных в исследовательских целях и вовсе можно назвать обыденной практикой для проведения посмертных исследований.

Еще больше интересных статей о том, как Илон Маск меняет мир (и не только) читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен – там постоянно выходят статьи, которых нет на сайте!

Neuralink обвиняют в жестоком обращении с животными. Наука, к нашему великому сожалению, требует жертв. Фото.

Наука, к нашему великому сожалению, требует жертв

Отметим, что внимание властей США и общественности к компаниям Маска во многом обусловлено его медийностью. Многие бывшие и нынешние сотрудники компаний, возглавляемых миллиардером, утверждают что работать с ним нелегко. В чем мало кто сомневается – вряд ли многие решатся уволить 7000 сотрудников одним кликом, попутно обвалив акции других компаний (речь о недавно приобретенной Маском социальной сети Twitter). К тому же Маск впервую очередь бизнесмен, а это многое объясняет.