Успокоить гиперактивного ребенка, помочь выучить математику, снять стресс, научиться управлять предметами силой мысли — это не фантастика, а когнитивные нейротехнологии в действии.
Кандидат психологических наук, доцент кафедры психологии факультета дошкольного, начального и специального образования Педагогического института НИУ «БелГУ» Мария Ситникова получила грант благотворительного фонда Владимира Потанина на разработку новой магистерской программы «Когнитивные нейронауки и нейротехнологии». О том, что скрывается за сложным названием, и почему в итоге речь пошла о вещах, касающихся практически каждого из нас — в интервью с Марией СИТНИКОВОЙ.
– Мария, название программы – «Когнитивные нейронауки и нейротехнологии» – не каждый запомнит с первого раза: не то что поймёт, о чём речь. Можно проще объяснить, о чём идёт речь?
– Когнитивные нейронауки – это комплекс таких наук, как когнитивная нейропсихология, психофизиология, нейробиоуправление, нейроинформатикя, биоинженерия, интеллектуальная роботехника и т.д. Все эти науки, как и наш проект, ориентированы на изучение устройства и принципов работы головного мозга и нервной системы человека, а также когнитивных процессов: восприятия, памяти, внимания, числового познания, родного и иностранного языков. Если коротко, то нейронаука пытается ответить на вопрос: как наше поведение связано с тем, что происходит у нас в мозге. Нейротехнологии предполагают разработку моделей и технологий развития когнитивных процессов, восстановления, сохранения и увеличения ресурсов нашего мозга, с одной стороны. А с другой, это разработка инновационных продуктов, таких как адаптивные системы обучения, ассистивные нейроустройства, нейрокомпьютерные интерфейсы, устройства для нейрофитнеса.
Нейротехнологии развиваются в нескольких направлениях: нейромедтехника — развитие нейропротезирования органов (протезы и искусственные части тела, интегрированные с нервной системой человека, включая искусственные органы чувств). Нейроразвлечения – развитие брейн-фитнеса — упражнений для мозга, создание игр с использованием нейрогаджетов, в том числе нейроразвивающих игр. Например, достаточно распространённая сегодня игра, где требуется удержать шарик потоком воздуха, управляемого «силой мысли». Принцип этой игры базируется на работе одно-двуканального электроэнцефалографа и умении человека произвольно расслабляться или концентрироваться . Из последних разработок нельзя не отметить с гордостью Нейрочат — устройство, при помощи которого могут общаться полностью парализованные и неспособные говорить люди.
Точечных разработок такого характера много, развиваются эти направления семимильными шагами, а собирать их и каталогизировать стали совсем недавно. Нейроассистенты — создание персональных электронных ассистентов (веб-сервисов или приложений, исполняющих роль виртуального секретаря) и гибридного человеко-машинного интеллекта. Всё это сегодня – уже не фантастика.
Нейрофитнес — есть и такое! – может стать альтернативой медикаментозному лечению депрессий, фобий, других стрессовых состояний. Например, поведение гиперактивных детей можно корректировать не с помощью препаратов-нейромодуляторов, а программируя головной мозг с помощью БОС (биологически обратной связи). Как это происходит: с ребёнком поддерживается постоянная связь в режиме реального времени по каналам биологической связи (ЭКГ, ЭЭГ, кожная реакция, дыхание). Для того, например, чтобы посмотреть любимый мультфильм, ребёнку необходимо поддерживать определённый уровень внимания. Как только он отвлекается – картинка разрушается, мультфильма нет. Так идут тренировки человека: расслабиться, сконцентрироваться, не реагировать на определённый стимул — в итоге создаются новые нейронные связи и, соответственно, формируются новые поведенческие реакции.
– Но здесь же рядом лежат техники обучения. Связаны ли как-то нейротехнологии с образованием?
– Да, направление нейрообразование — связано с разработкой и применением нейроинтерфейсов и технологий виртуальной и дополненной реальности в обучении, с разработкой образовательных программ с применением нейроустройств для усиления памяти, внимания и других когнитивных фукций. Ещё одно из направлений, близких к образованию — дифференцированный подход к обучению. Есть ряд проектов, с применением искусственного интеллекта (ИИ), нейросетей, когда система «мозг-компьютер» позволяет точно оценить реакцию человека на задания, а затем предложить ему уровень, который соответствует его подготовке: не слишком лёгкий, чтобы не вызвать скуку, но и не подавляющий мотивацию. При стандартной форме обучения ребенок часто соревнуется со сверстниками, ориентируется на то, как они выполнили задания, переживает, если у них получилось лучше. А в проектах с применением нейротехнологий у ребёнка сохраняется оптимальный уровень положительной мотивации: «у меня получается многое, но всё равно есть к чему стремиться». Сейчас наша команда, в которой есть и инженеры, и робототехники, и прикладные математики, разрабатывает такие технологии применительно к обучению математике. Фобия математики – это реальная проблема современной школы: сначала тревожность в отношении нерешённых примеров и неусвоенных понятий, которая формируется рано и быстро, перерастает в хроническую форму, а потом в «не люблю, не хочу, ненавижу».
– На какие специальности рассчитана программа магистратуры?
– Изучение нейронаук и нейротехнологий предполагает овладение инженерными и психофизиологическими компетенциями, поэтому программа адресована психологам, физикам, биологам, физиологам, медикам, программистам, прикладным математикам. Все они будут учиться работать в междисциплинарной команде. В магистратуре предполагается также формирование индивидуальной образовательной траектории при обучении через выбор специализации «Когнитивная нейропсихофизиология» или «Современные нейротехнологии». В первом случае ориентация идет преимущественно на научно-исследовательскую деятельность, во втором, на инновационно-прикладную деятельность. При этом образовательная программа будет выстроена таким образом, что будущие специалисты приобретают компетенции в обоих направлениях. Знания из непрофильного блока позволят специалисту видеть общую картину, понимать, зачем он в этом проекте. Предполагается, что магистерская программа будет запущена в следующий набор — на 2019–2020 годы.
– В России есть вузы, где уже существуют подобные программы?
– У нас в стране есть несколько магистерских программ по нейронаукам: в Высшей школе экономики, Томском и Уральском университетах, всё на английском языке. Уникальность нашей программы – существенное увеличение дисциплин инженерного блока при сохранении высокого уровня освоения компетенций в области нейронаук и психофизиологии. Одна из задач нашей программы – выйти на инновационные разработки, на нейротехнологии в действии, чтобы наши магистранты могли реально участвовать в «Умнике», создавать МИПы (малые инновационные предприятия). Конечно, чистая наука должна быть, без неё никакие технологии не смогут создаваться и совершенствоваться. Поэтому в рамках магистерской программы часть магистрантов будут задействованы в научно-исследовательской работе по направлениям создаваемой в университете НИЛ «Нейрообразование и когнитивная нейропсихология». Но в соответствие с НТИ (Национальная технологическая инициатива) направление НейроНет нацелено на создание инновационного продукта, готового к внедрению. Это позволит выйти на междисциплинарный уровень и преодолеть разрыв между наукой и инновациями, который, к сожалению, характеризует наше общество сегодня.
Кроме того, в университете работает Инжиниринговая школа, и открытие магистратуры по данному направлению обеспечит преемственность образовательной траектории: знакомство школьников с современным междисциплинарным направлением нейротехнологии (начиная с 8-9 классов) – получение профильного образования по направлениям: психология, биология, физика, информатика – обучение в междисциплинарной магистратуре по когнитивным нейронаукам и нейротехнологиям. Магистранты будут активно вовлекаться в руководство проектами школьников, в научно-исследовательскую деятельность студентов (в рамках подготовки курсовых проектов и ВКР по междисциплинарным направлениям), с одной стороны. С другой стороны, будут работать в НИЛ «Нейрообразование и когнитивная нейропсихология», СКБ проблем робототехники и мехатроники, Центре диагностики и психофизиологической коррекции на основе технологии нейробиоуправления.
– Существуют ли программы финансовой поддержки инноваций, частные или государственные? И планируете ли вы давать знания по созданию инноваций, коммерциализации научных разработок?
– Сейчас в России действует специальная программа «Национальная технологическая инициатива», поддерживаемая Президентом. Есть государственная поддержка инноваций, и есть средства на неё. Союз «Нейронет» выпустил каталог своих разработок, софинансируемых государством (на 70%). Фонд Бортника может профинансировать заинтересовавший проект полностью. Инновации в сфере нейротехнологий в России востребованы. Есть регионы, где идёт поддержка на уровне местных властей. Например, сейчас тестируется гаджет «Sleep Alert”, разработанный в одном из российских регионов: козырёк для водителей, который улавливает электрические импульсы мозга. И, когда водитель начинает засыпать, прибор подаёт сигнал тревоги — световые или звуковые сигналы. Мы, в перспективе также предполагаем разработки нейрогаджетов, с помощью наших специалистов, учёных и при поддержке руководства области, которые будут полезны в нашей области.
– Мария, тяжело ли было получить грант благотворительного фонда Владимира Потанина?
– Это не первая моя победа в грантовом конкурсе фонда В. Потанина. В 2009 году победа в конкурсе для молодых преподавателей стала для меня знаковой в плане профессиональной самореализации. Тогда моими профессиональными мечтами были стажировка в престижном европейском университете и преподавание психологии на английском языке. Победа в конкурсе стала заделом в реализации мечты. Я добилась желаемого: с 2012 года я преподаю психологию на английском языке, с 2015 года ежегодно прохожу научные стажировки в старейшем университете Германии, где и состоялось моё близкое знакомство с нейронауками в «действии». Там зародилась новая мечта – создать междисциплинарную нейролабораторию в своём родном университете. Она прекрасно вписалась в перспективные планы России, так как нейронаправление является сегодня одним из приоритетных в рамках Национальной Технологической Инициативы до 2035 года/
Людмила Фомичёва
