Крысы могут перемещать объекты в виртуальной реальности, используя только свои мысли

Ученые из исследовательского кампуса Janelia при Медицинском институте Говарда Хьюза (HHMI) сделали революционное открытие, показав, что животные, как и люди, обладают способностью к воображению. Используя новаторскую систему, объединяющую виртуальную реальность (VR) и интерфейс «мозг-машина» (BMI), исследователи из лабораторий Ли и Харриса проникли во внутренние мысли крыс, продемонстрировав, что эти существа могут мысленно представлять себе удаленные места и манипулировать объектами в виртуальной среде.

Исследование, проведенное под руководством Чонгси Лая (Chongxi Lai), постдока из лабораторий Харриса и Ли, проливает свет на удивительный факт, что крысы могут активировать мысленные представления мест без физического присутствия. Эта способность, имеющая решающее значение для запоминания прошлых событий и предвидения будущих сценариев, подчеркивает наличие у животных одной из форм воображения.

Альберт Ли, в прошлом руководитель группы в Janelia, а ныне исследователь HHMI в Beth Israel Deaconess Medical Center, отметил важность этого открытия, подчеркнув, что способность животных к воображению аналогична человеческой.

Исследовательский проект, начатый девять лет назад, был направлен на выяснение того, могут ли животные участвовать в когнитивных мыслительных процессах. В результате совместной работы лабораторий был разработан «детектор мыслей», работающий в реальном времени с использованием интерфейса «мозг-машина» (BMI), что позволило установить прямую связь между нейронной активностью и 360-градусной VR-ареной.

С помощью BMI исследователи смогли оценить, может ли крыса активировать определенные паттерны активности гиппокампа, по сути, представляя себе навигацию в определенном месте без физического перемещения в пространстве. Создав «словарь мыслей», который расшифровывал сигналы мозга крысы, исследователи смогли выделить паттерны активности, связанные с определенными местами в VR-арене.

В ходе выполнения заданий, получивших названия «Прыгун» и «Джедай», крысы продемонстрировали способность перемещаться в заданное место и манипулировать виртуальными объектами, полагаясь исключительно на свои мысли. Животные демонстрировали точный и гибкий контроль активности гиппокампа, сходный с когнитивными процессами, наблюдаемыми у человека.

Кроме того, исследование подчеркивает потенциальные возможности применения BMI для исследования активности гиппокампа, предлагая новый подход к изучению этой важнейшей области мозга. Полученные результаты также открывают возможности для разработки протезов, основанных на аналогичных принципах.

Это инновационное исследование не только расширяет наши представления о познании животных, но и открывает путь к развитию технологий нейронных интерфейсов, имеющих широкое значение для нейронаук и протезирования.

Chongxi Lai, Shinsuke Tanaka, Timothy D. Harris, Albert K. Lee. Mental navigation and telekinesis with a hippocampal map-based brain-machine interface. https://doi.org/10.1101/2023.04.07.536077