Воистину wireless mouse!

Группа американских учёных продемонстрировала крыс с вживлёнными в мозг микроэлектродами, которыми можно дистанционно управлять посредством обычного ноутбука.

При всей эрудированности уважаемых читателей в сфере компьютерного "железа", лишь очень немногие, наверное, смогли предугадать, чему в действительности посвящена данная статья, озаглавленная столь традиционно чисто компьютерным выражением.

По сообщению издания National Geographic, группа американских учёных из Университета штата Нью-Йорк, возглавляемая Санджив Талваром (Sanjiv K. Talwar), продемонстрировала крыс с вживлёнными в мозг микроэлектродами, которыми можно дистанционно управлять посредством обычного ноутбука. При этом оператор может быть удалён от грызуна на расстояние до полукилометра. Исследователи полагают, что их изобретение может стать неплохой альтернативой используемым сегодня механическим устройствам.

С информацией о дистанционно управляемых роботах, созданных для исполнения самых различных функций – от военной разведки до удалённого наблюдения за собственным жилищем через Интернет – многие, вероятно, уже сталкивались.

Всё это, как правило, сложные и дорогостоящие механизмы, напичканные различной, часто специально для этого разработанной, электроникой. При всёй своей продуманности они продолжают страдать многими недостатками роботов – довольно неуклюжи, относительно медлительны, не способны самостоятельно решать проблемы по преодолению сложных преград и т.д. Для исполнения той или иной, даже простейшей, функции, кроме соответствующего механического "снаряжения", как правило, требуется разработка специального программного обеспечения для его координации.

Используя же крыс, как отмечает Талвар, предоставляется уникальная возможность воспользоваться естественными возможностями самого организма. Здесь нет необходимости планировать все детали выполнения задания – оператору достаточно дать необходимую команду, а конкретный путь её исполнение – уже задача самого животного. Благодаря проворности и сообразительности крыс появляется возможность осуществлять с их помощью практически любые задания, которые могут быть поставлены перед роботом.

Другим важным аргументом в пользу использования животных является их низкая себестоимость. По словам Талвара, общая стоимость микропроцессора, антенны и приёмника, необходимых для "снаряжения" одного животного, не превышает 40 долларов. Добавление видеокамеры, системы спутниковой навигации и другого возможного оборудования, конечно, повысит эту сумму, однако, в любом случае, окончательная себестоимость готового животного будет значительно ниже таковой робота, исполняющего аналогичные функции.

Суть манипуляций над крысами заключается в следующем. Три микроэлектрода вживляются в мозг животного – два в зоны, отвечающие за иннервацию правого и левого усов, а третий – в участок, раздражение которого вызывает у крысы чувство удовольствия. Сама операция вживления является относительно несложной и осуществляется посредством ограниченного хирургического вмешательства. Благодаря сильной живучести, животные уже достаточно скоро поправляются и могут жить с имплантантами, концы которых выведены на поверхность черепа, довольно продолжительное время.

После некоторого послеоперационного периода на спину животного подобно рюкзаку укреплялось необходимое оборудование, после чего исследователи приступали к тренировке. Сигнал, подаваемый на микропроцессор с лэптопа, вызывал раздражение сенсорной области мозга, связанной с правыми или левыми усами. В естественных условиях такой сигнал сообщает животному о том, что усы коснулись какого-то препятствия.

И вот – ключевой момент – если при искусственном раздражении животное двигалось в нужном человеку направлении, подавался сигнал на электрод, вживлённый в "область удовольствия". При неправильных действиях никакого подкрепления не было (как, в принципе, и наказания). Таким образом, осуществлялась обычная дрессировка, с той лишь разницей, что вместо пищевого подкрепления или "почесывания за ухом", в качестве награды выступал электрический сигнал, подаваемый непосредственно в мозг.

В ходе дрессировки было отмечено, что крысы быстро учатся и могут долго "помнить" о том, как именно следует отвечать на тот или иной сигнал. По словам Талвара, на полную дрессировку уходит менее 10 занятий. После получения стойких положительных результатов часть животных не тренировали на протяжении полугода, после чего опять "снаряжали" микропроцессором и передатчиком и испытывали на предмет остаточных признаков дрессировки. Было установлено, что даже спустя такой отрезок времени животные проявляли неплохие способности правильно отвечать на сигналы оператора.

После курса дрессировки учёные испытывали животных в лабиринтах, а также заставляли их перемещаться в зоны, которые они обычно избегают, например, открытые и ярко освещённые площадки, что успешно исполнялось.

Идея создания радиоуправляемых крыс родилась на основе другого, более раннего проекта Талвара, в котором животных пытались научить посредством вживлённых в мозг электродов управлять роботизированной рукой.

Авторы проекта полагают, что животные, прооперированные и дрессированные указанным способом, могут быть использованы для выполнения сложных и опасных для человека заданий – поиска людей под завалами, мин и иной взрывчатки, а также в борьбе с грызунами, для наблюдения, картирования подземных территорий и т.д.