Представьте, что мозг — это огромный город ночью. В каждом районе одновременно загораются и гаснут тысячи огней. На первый взгляд кажется, что это хаотичное мерцание. Но если долго наблюдать, можно заметить закономерности: когда человек радуется, «световой рисунок» один, когда тревожится — совсем другой.
Именно этому посвящено новое исследование, опубликованное в Nature Computational Science.
Учёные работали с 18 пациентами с эпилепсией, которым по медицинским показаниям уже были установлены электроды в мозге. Пока участники смотрели эмоциональные изображения и видеоролики, они постоянно оценивали свои чувства: насколько эмоция приятная или неприятная и насколько она сильная. Одновременно компьютер записывал электрическую активность мозга.
Затем исследователи обучили искусственный интеллект искать связь между этими сигналами и тем, что человек чувствует. В результате система научилась довольно точно определять эмоциональное состояние практически в реальном времени.
Самое интересное оказалось в другом. Раньше большинство подобных исследований анализировали только активность серого вещества мозга — там, где находятся тела нейронов. Но авторы решили добавить ещё и сигналы белого вещества — своеобразных «кабелей», соединяющих разные области мозга.
Оказалось, что именно по этим нервным магистралям проходит огромное количество информации об эмоциях. Когда модель учитывала и серое, и белое вещество одновременно, её точность заметно возрастала.
Ещё несколько лет назад считалось, что эмоции рождаются главным образом в отдельных структурах, например в миндалине. Новая работа показывает более сложную картину: чувство не живёт в одном участке мозга. Оно возникает благодаря согласованной работе целой сети, объединяющей кору, таламус, лимбическую систему и соединяющие их нервные пути.
Но возникает интересный философский вопрос.
Если компьютер способен определить, что человеку тревожно или радостно, значит ли это, что он «прочитал» его чувства?
Не совсем.
Алгоритм распознаёт закономерности электрической активности, которые обычно сопровождают определённые переживания. Это похоже на прогноз погоды. По облакам, влажности и давлению можно почти безошибочно предсказать дождь, но сами приборы не чувствуют ни запаха мокрой земли, ни прохлады первых капель.
Так же и здесь. Искусственный интеллект научился предсказывать эмоции, но это ещё не означает, что он знает, что такое радость, страх или любовь изнутри.
Для современной нейронауки это очень важный результат. Он хорошо согласуется с теориями предиктивной обработки, согласно которым мозг постоянно строит прогнозы о происходящем внутри организма и во внешнем мире. Эмоции при этом возникают не как отдельные «кнопки счастья» или «центры страха», а как результат непрерывного сравнения ожиданий мозга с тем, что происходит на самом деле.
Исследование имеет и ограничения. Все участники были пациентами с эпилепсией, поэтому нельзя автоматически переносить результаты на всё население. Кроме того, эмоции оценивали сами участники, а режим реального времени удалось проверить пока только у четырёх человек.
Тем не менее работа показывает, насколько быстро развивается область нейротехнологий. В будущем подобные системы могут помочь обнаруживать начало депрессии, тревожного приступа или эмоционального срыва ещё до того, как человек осознает происходящее. Это открывает новые возможности для лечения психических расстройств.
Но одновременно возникает новый этический вопрос: если технология однажды научится очень точно распознавать наши эмоции по активности мозга, где должна проходить граница между медицинской помощью и правом человека на неприкосновенность своего внутреннего мира? Именно этот вопрос, возможно, станет одним из главных вызовов нейронауки в ближайшие годы.
