Мозг: исполняемые и неисполняемые команды

[Toolt]

Механизм передачи мозгом сигналов к органам (в т.ч. мышцам) вроде бы изучен достаточно подробно. Хотя в литературе встречаются описания, противоречащие друг другу. Но сообщается, что уже проводятся успешные испытания бионических протезов, которые приводятся в движение силой мысли.
Не могу найти ответ на вроде бы простой вопрос: каким образом мозг определяет, какую команду исполнять, а какую нет? То есть, мы можем как угодно "категорически" приказывать руке подняться, но она останется неподвижной. И поднимется только в том случае, если команда будет "серьезной".
Пишут, что "фильтрацией" команд занимается мозжечок. То есть, мозжечок каким-то образом различает, когда его хозяин действительно хочет поднять руку, а когда просто хочет подумать об этом. Но каким образом это происходит, совершенно непонятно. Данный вопрос, скорее всего, имеет важнейшее значение во многих областях биологии и медицины, в частности, например, без его решения в принципе невозможно создание бионических протезов.

[Mihaylo]

Мы имеем дело с умозрительными рассуждениями: вы рассуждаете о том, как думаете.

У нас существует система формулирования мыслей, целей и т.п., не надо путать ее с системой непосредственной отдачи команд.

В общем на этом все умозрительные рассуждения следует закончить. Я вроде все объяснил, что тут непонятного? Есть желаемое и есть действительное, план и факт, цель и результат, это уже давно известно и нетрудно отличить одно от другого. Нужно принять дихотомию.

[Toolt]

Mihaylo в сообщении #1549247 писал(а):

Есть желаемое и есть действительное, план и факт, цель и результат, это уже давно известно и нетрудно отличить одно от другого.

Извините, кратко и непонятно. Что давно известно, и что и как отличить? Есть понятие "бионическое протезирование".Самые простые бионические протезы — механические: они сгибаются и разгибаются за счет оставшихся мышц. В более сложных используют датчики, которые реагируют на нервные импульсы и воспроизводят более сложные движения. Это еще более-менее понятно, "управляющий сигнал" снимается с мышц остатков конечности и такой сигнал является в этом случае уже конечным, "исполнительным". Еще более сложным вариантом является "целевая реиннервация", когда двигательные нервы, ранее направляющие сигнал в ампутированную конечность, переносят хирургически на участок какой-нибудь крупной мышцы, с которой "управляющий сигнал" передается уже в процессор протеза. Это тоже еще примерно понятно. Но в последние годы (с 2015 года) появились бионические "нейропротезы", которые соединены напрямую с двигательными центрами головного мозга, и "мысленный" сигнал передается процессору бионического протеза, минуя спинной мозг (например, пациент Bill Cochevar, 2017 г.). Насколько я понимаю (прочитав немножко об этом), проблема "некорректно исполняемых" бионическим протезом команд существует. Как я понимаю, пока ученые-разработчики таких протезов сами пока не очень хорошо представляют, как происходит разделение команд на "обязательные к исполнению" и "чисто мысленные". Пока вроде бы пациент сам путем длительных тренировок обучается этому. И проблема, видимо, остается, причем обсуждается даже юридический аспект об ответственности за нежелательные действия, выполняемые бионическим протезом. Обсуждается вопрос о необходимости автоматической (независимой от пациента) блокировке команд, напрямую противоречащих требованиям безопасности или закона (хотя трудно даже представить, как это реализовать, такую блокировку).

[Emergency]

Toolt в сообщении #1549278 писал(а):

...появились бионические "нейропротезы", которые соединены напрямую с двигательными центрами головного мозга, и "мысленный" сигнал передается процессору бионического протеза, минуя спинной мозг... ...пока ученые-разработчики таких протезов сами пока не очень хорошо представляют, как происходит разделение команд на "обязательные к исполнению" и "чисто мысленные"...

Наверное надо не миновать спинной мозг, а брать сигналы из него.

[Toolt]

Emergency в сообщении #1549316 писал(а):

Наверное надо не миновать спинной мозг, а брать сигналы из него.

Да, судя по литературе, есть различные варианты восстановления управления конечностями (парализованными или биомеханическими), в том числе и с использованием "здоровой части" спинного мозга. Например, в 2016 году парализованной обезьяне вернули способность ходить, путем передачи сигнала из головного мозга в спинной мозг ниже области повреждения.
Но имеются и успешные случаи радикального нейропротезирования, когда сигнал из головного мозга передается напрямую в парализованную (либо биомеханическую) конечность, минуя спинной мозг. Так, например, в 2016 году парализованному 24-летнему Йену Буркхарту провели имплантацию микроэлектродной матрицы в отдел коры головного мозга, управляющий движением руки. Декодированный сигнал передавался непосредственно мышцам предплечья. Буркхарт тренировался в течение года и научился простейшим движениям. Возможно, столь длительный период тренировок связан именно с необходимостью отделения "желаемых" мысленных команд от "случайных" и блокировки последних. Как это происходит - вопрос интересный. Постараюсь найти побольше информации об этом.
Признаюсь, что интерес не совсем теоретический. Пишу книжки, в одной есть эпизод, который хотелось бы описать более-менее научно. Кроме того, имеется парализованный родственник... Совсем молодой. Понятно, что пока такие сложнейшие восстановительные операции единичны, являются экспериментальными, и станут реально возможными, наверное, лет через 20, но хочется быть в курсе.

[Mihaylo]

Toolt в сообщении #1549328 писал(а):

Возможно, столь длительный период тренировок связан именно с необходимостью отделения "желаемых" мысленных команд от "случайных" и блокировки последних.

С чего вы взяли? Тренировка аналогична тому, как ребенок учится держать голову, переворачиваться на живот. Для успеха нужно как бы изучить статические и динамические свойства частей тела. С нуля это никак не прописывается в нейронах.

Неисполняемые команды - это ваше слово-изобретение, правильно "мысли" называется - они, конечно, "бегают", да, но они обычно неслучайны, как кажется. Мысли не надо путать с командами. Мысли - это зрительно-слуховом канале, сильно не разбираюсь в анатомии, но об этом говорит факт, что мы можем ощущать мысли зрительно, наслух и осязанием... А нейроны подальше от рецепторов и поближе к эффекторам (конечностям) уже не "думают", а больше исполняют [команды]. Мысли - это желаемое, команды - факт. Между этими сигналами целая нейросеть. Если угодно, то эта сеть и фильтрует мысли. Но я бы лучше выражался "преобразует", так как не всегда мысли - неисполняемые команды.

[Toolt]

Mihaylo в сообщении #1549431 писал(а):

Мысли - это желаемое, команды - факт. Между этими сигналами целая нейросеть. Если угодно, то эта сеть и фильтрует мысли. Но я бы лучше выражался "преобразует", так как не всегда мысли - неисполняемые команды.

То есть, когда ученые вживляют электроды в мозг пациента с целью восстановления способности управления конечностью (либо биомеханическим протезом), то помещают эти электроды не в те зоны мозга, где формируются мысленные образы, а в те зоны, которые уже как бы получили "отфильтрованный" нейросетью сигнал? И в этом случае исполнение "ошибочных" команд маловероятно? (Но все-таки, возможно, именно поэтому обсуждаются и вопросы ответственности за ошибочные действия роботизированной конечности). Понял. Спасибо.
Но в большинстве случаев любому действию (за исключением инстинктивных движений) предшествует мысленное представление этого действия. И если допустить еще более серьезную ситуацию, когда у пациента нарушена эта самая нейросеть, именно нарушена связь "мыслительных зон" с "моторными зонами", и единственным способом дать ему возможность двигаться - это улавливать и преобразовывать именно мысленный образ (пусть это пока абсолютная фантастика, но теоретически, это уже для книжки), то тогда такая проблема (ошибочных команд) появится? Наверное, так.

[Emergency]

Toolt в сообщении #1549441 писал(а):

То есть, когда ученые вживляют электроды в мозг пациента с целью восстановления способности управления конечностью (либо биомеханическим протезом), то помещают эти электроды не в те зоны мозга, где формируются мысленные образы, а в те зоны, которые уже как бы получили "отфильтрованный" нейросетью сигнал?

Они пытаются найти в мозге участки в которых появляется "потенциал действия" и тем или иным образом считывать его и использовать его как управляющий сигнал.
В самом упрощенном виде человека просят поднять руку и смотрят как изменилась активность разных зон мозга, а потом пытаются вычленить ту зону, которая непосредственно отвечает за поднятие руки.
Теоретически можно снимать активность любого участка мозга, а потом обучаться поднимать руку по сигналу из этого участка, но воспользоваться "готовым" участком намного проще.

[Vladimir-80]

Toolt в сообщении #1549278 писал(а):

обсуждается даже юридический аспект об ответственности за нежелательные действия, выполняемые бионическим протезом

Киберпанк в реальной жизни. Есть японский мультик "Призрак в доспехах" - будущее, протезы, импланты, хакеры взламывают мозг и управляют телами. В мультфильме это интересно, в реальности как-то не сильно привлекает.

[Toolt]

Emergency в сообщении #1549445 писал(а):

Они пытаются найти в мозге участки в которых появляется "потенциал действия" и тем или иным образом считывать его и использовать его как управляющий сигнал. В самом упрощенном виде человека просят поднять руку и смотрят как изменилась активность разных зон мозга, а потом пытаются вычленить ту зону, которая непосредственно отвечает за поднятие руки. Теоретически можно снимать активность любого участка мозга, а потом обучаться поднимать руку по сигналу из этого участка, но воспользоваться "готовым" участком намного проще.

Да, это очень подробно описано в работе "Restoring cortical control of functional movement in a human with quadriplegia" (Chad E Bouton... Nature, 2016 May 12), https://www.nature.com/articles/nature17435 (Есть бесплатный вариант для чтения, но очень длинная ссылка, на полстраницы).

-- 23.02.2022, 14:22 --

Vladimir-80 в сообщении #1549449 писал(а):

Есть японский мультик "Призрак в доспехах" - будущее, протезы, импланты, хакеры взламывают мозг и управляют телами. В мультфильме это интересно, в реальности как-то не сильно привлекает.

И тем не менее, скорее всего, это уже перспектива не такого уж отдаленного будущего. Возможно, речь может идти о 30-50 годах. А в каких-то случаях уже и сейчас это возможно. Хакеры уже сейчас способны взломать сервис Merlin.net Patient Care Network, управляющий работой кардиостимулятора.