Послушные биотокам мозга

Сегодня уже ни у кого нет сомнений в том, что жизнедеятельность человеческого организма тесно связана с электромагнитными процессами. Нервные клетки несут электрические заряды, по нервным волокнам непрерывно проходят электрические импульсы, то сильные, то слабые. Пример напряженной электромагнитной активности представляет собой работа мозга. В мозгу непрерывно совершаются электромагнитные процессы. Если на лоб и затылок наложить металлические пластины, соединенные через усилитель с регистрирующим прибором, то можно зафиксировать непрерывные электромагнитные колебания коры головного мозга. При этом их ритм, форма и интенсивность находятся в прямой зависимости от состояния человека.

В результате многочисленных экспериментов ученых, исследовавших работу мозга, получены весьма любопытные данные об электромагнитных колебаниях. В мозгу сидящего спокойно с закрытыми глазами, не думающего ни о чем человека совершается около 10 колебаний в секунду. Когда же человек открывает глаза, мозговые волны исчезают и вновь появляются, когда глаза закрыты. Интересно и другое: когда, например, человек засыпает, ритм колебаний замедляется. По характеру колебаний можно весьма точно определить момент начала и конца сновидения.

При заболеваниях мозга характер электромагнитных колебаний меняется особенно резко. Все это лишний раз доказывает, что мозговые клетки находятся в состоянии постоянной активности и большие количества их "колеблются" вместе, подобно скрипкам огромного оркестра.

Предполагают, что электромагнитные колебания не просто сопутствуют работе мозга, а являются важнейшим моментом всей его жизнедеятельности. Поступающие в мозг нервные импульсы не идут проторенными путями, а меняют всю картину распределения колебаний в коре больших полушарий.

Характер электромагнитной активности мозга меняется с возрастом в течение всей жизни и обучения. При этом следует подчеркнуть, что каждому ощущению, каждой мысли отнюдь не соответствует свое собственное, определенное колебание. О чем думает человек, по форме электромагнитных колебаний ученые еще не научились определять.

Какие функции выполняют электромагнитные процессы в мозгу, мы также пока не знаем. Но они отчетливо показывают, что материальной основой нашего мышления являются электромагнитные процессы в наиболее высокоорганизованной материи, которую создала природа на нашей планете. Эта мысль подтверждается сегодня многочисленными примерами из жизни и практики.

Мы пока еще не знаем конкретно, каков механизм восприятия магнитных полей мозгом. Но современная биофизика уже достаточно исследовала многие вопросы, связанные с электромагнитными колебаниями и, в частности, с явлением передачи мыслей на расстояние.

...Лаборант надел на голову испытуемого легкий венок, свитый из тончайших металлических пластинок, а на правую руку - такой же легкий браслет.

- От Вас требуется только одно,- пояснил он,- думать и только думать...

- О чем?

- О том, как Ваша рука, скажем, сжимает какой-либо предмет.

- Начали! - последовала команда, и лаборант включил установку.

Странное дело, человек не нажимал никаких кнопок, не поворачивал ручек, а лишь мысленно представлял движение кисти своей руки. И железная "рука", приводимая в движение с помощью гидравлических и электрических устройств, в точности повторила мысленный приказ человека, подчиняясь его воле.

Как же действует это чудо автоматики? Работа такой "руки" основана на биотоках организма, т. е. токах, вырабатываемых в нервных клетках. Когда человек двигает рукой или ногой, в его мышцах возникают биотоки. Но человек может по своему желанию вызвать появление биотоков в мышце и регулировать их силу, не производя никаких движений. Достаточно лишь сигнала, приказа мозга: "Пусть мышцы сократятся". И обязательно возникает биоток определенной мощности.

Первая модель искусственной руки, управляемой биотоками, была создана в 1957 году. В последующие годы модель совершенствовалась. Участники проходившего в Москве 1-го Международного конгресса Федерации по автоматическому управлению стали очевидцами такой необычной картины. Пятнадцатилетний мальчик, лишившийся кисти руки, взял искусственной рукой кусок мела и написал на доске отчетливым почерком: "Привет участникам конгресса!" Кисть протеза, которой были выведены приветственные слова, казалась живой. Она сжималась и разжималась. Ее движениями управляли мышечные биотоки.

Искусственная рука дает возможность выполнять работу, которая под силу искусному мастеру. С ее помощью можно работать напильником и молотком, печатать на пишущей машинке, управлять мотоциклом и автомобилем. Ученые хотят, чтобы искусственная рука не только обрела большую силу и возможность воспроизводить движения пальцев, но и могла различать горячее и холодное, влажное и сухое, гладкое и шероховатое. В Центральном научно-исследовательском институте протезирования и протезостроения изготовлен макет руки с чувствительными к давлению датчиками, укрепленными на кончиках пальцев. Советский инженер А. Шнейдер разработал еще более совершенный протез руки, который способен посылать нервной системе сигналы о силе сжатия пальцев.

Для координации двигательных функций биоэлектрической руки в последнее время начинают использовать различные логические и вычислительные устройства. В протез закладываются программы различных движений, так что ряд сложных движений может осуществляться от одной команды.

Искусственные руки окажутся полезными не только инвалидам, но и здоровым людям, особенно шоферам, летчикам, космонавтам.

Биотоки можно усилить, после чего их можно передавать на большие расстояния по проводам и радио. Следовательно, искусственные руки будут работать там, где небезопасно или в тех местах, куда человеку не попасть. Искусственная рука, управляемая желаниями человека, может совершать сложные манипуляции с микроскопически малыми объектами под микроскопом, проникать в зоны атомных установок, не боясь повышенной радиации. Манипуляторы, управляемые биотоками, могут спуститься на дно морское и, получая биоэлектрические импульсы сквозь многометровую водную толщу, исследовать морское дно. С помощью мощных металлических захватов можно подготовить к подъему затонувший корабль. Контроль за действием стальных "рук" будет осуществлять подводный телеглаз. Все, что происходит в глубинах моря, можно будет увидеть на экране телевизора.

В процессах управления можно использовать биотоки различных мышц человека. Так, например, биотоки сердечной мышцы успешно управляют рентгеновским аппаратом, в результате чего можно получить снимок сердца в любой момент его сокращения. Они могут управлять и подачей хлороформа оперируемому.

Лицевые мышцы, расположенные в непосредственной близости от мозговых центров и обладающие малой массой (чем меньше масса мышцы, тем быстрей мышца срабатывает), можно подключить к вспомогательной тормозной системе автомобиля, срабатывающей в случае аварийной остановки.

Для аварийной, т. е. всегда неожиданной, остановки автомобиля больше всего подходят мышцы бровей. К обычным очкам водителя прикрепляются стальные пружины, к концам которых подведены серебряные контакты, прижатые к надбровным дугам. Проводники от контактов соединены с дифференциальным усилителем на транзисторах. Выходной сигнал с усилителя подается на мультивибратор, в цепи которого стоит быстродействующее реле. Последнее передает возбуждение контактору мощного электромагнита, установленного на педали тормоза автомобиля. В момент возникновения опасной ситуации водителю достаточно нахмурить брови, и машина остановится.

В настоящее время изучается возможность создания прибора, который мог бы преобразовывать движения глазного яблока человека в импульсы, командующие органами управления различными объектами. Для этих же целей можно приспособить и чувствительные нервные окончания, расположенные на поверхности тела человека.

Биоэлектрический метод открывает принципиальную возможность управлять технической системой, не двигая рукой, не напрягая мышц, не произнося ни слова. Человеку достаточно только пожелать, и неодушевленная материя подчинится невысказанному желанию.

Перед нами модель кольцевой электрической железной дороги, по которой бойко бегает маленький локомотивчик с вагончиком. В кресле у модели сидит человек. Стоит ему лишь подумать о том, чтобы поезд двинулся, как тот послушно пускается в путь. Стоит мысленно приказать, чтобы поезд остановился, и тот выполняет и эту команду. По желанию человека поезд меняет скорость движения. Все это не сказка, а быль. Модель такой игрушечной железной дороги построена инженерами Центрального научно-исследовательского института протезирования и протезостроения. Устройство, работающее на принципах биоточного управления, снимает один сигнал с мышц, сгибающих кисть, а другой - с мышц, которые ее разгибают.

Ученые, работающие в области биоэлектрических систем управления, делают попытки сравнить их с современными электронно-вычислительными машинами. Когда мы рисуем или пишем,- говорят ученые,- наша рука движется по определенной программе. В реализации этой программы могут одновременно участвовать десятки мышц, причем в волокнах каждой из них циркулируют текущие из мозга потоки импульсов. Мы следим глазами за тем, как движется рука или карандаш в нашей руке, и в мозг поступают потоки отдельных биоэлектрических импульсов, сигнализирующих о том, как выполняется заданная программа. Мозг сравнивает программу с ее реализацией и непрерывно отдает команды, обеспечивающие правильное движение руки.

Примерно по такой же схеме работают многие современные электронно-вычислительные машины. В каждой такой машине есть узел управления, который преобразует заданную человеком программу в совокупность импульсов, и устройства обратной связи, которые информируют узел управления о том, как реализуется программа. В узле управления заданная программа непрерывно сравнивается с ее реализацией. Потоки импульсов, постоянных по величине, но переменных по частоте, циркулируют по цепям управления. Такие системы называют замкнутыми или системами с обратной связью.

Конечно, сравнение электронной машины с мозгом, устройства обратной связи с нервными клетками, исполнительных двигателей с мышцами, автомата с живым организмом носит внешний, чисто условный характер. И вместе с тем именно кибернетический подход к природе, именно подобные аналогии послужили источником идеи биоэлектрического управления. Не случайно в системах биоэлектрического управления используют различные логические и вычислительные устройства.

Проблема биоэлектрического управления будет окончательно решена тогда, когда цепь, передающая информацию от человека к техническому устройству, будет сведена к минимуму звеньев. Биоэлектрическая система воздействия человека на механизмы будет, по прогнозам ученых, в ближайшее время применяться в управлении тракторами, прокатными станами, экскаваторами, станками, кранами и т. п.

Все это, конечно,- прогнозы на будущее. Насколько они реальны, покажет жизнь. Удивительную картину использования биоэлектрической техники в будущем нарисовал крупный советский специалист в области автоматического управления академик А. П. Благонравов. Он говорил, что уже вполне конкретно стоит вопрос о создании такого робота, который будет нашим двойником и по нашему желанию будет собирать для нас минералы на Марсе, или, скажем, поздравлять с победой нового чемпиона в Рио-де-Жанейро, в то время как мы сами будем находиться в Москве. Причем речь идет не о простом механическом роботе, способном выполнять заданную программу. Речь идет о создании такого робота, который будет повиноваться вашей мысли. Это не мистика, не фантастика!

Пока это в будущем. Но первые шаги на пути к этому чудесному будущему уже сделаны.

Успехи ученых в создании "умных", наделенных искусственным интеллектом роботов, позволят в самое ближайшее время решить многие научные и производственные проблемы и, в частности, осуществить переход на более высокий уровень автоматизации - к гибким производственным комплексам, цехам и заводам-автоматам - прообразам техники будущего.