Все, что ей сейчас нужно было делать, - это думать о мелочах. Как маленький пинг-понг.

В течение нескольких недель Студницки, аспирант Флоридского университета, подавал и сражался с десятками игроков на корте для настольного тенниса. Ее соперники щеголяли научно-фантастическим обликом, колпачки с электродами стекали с их голов в рюкзак, когда они играли либо против Студницки, либо против машины для подачи мяча. Этот взгляд киборга был жизненно важен для цели Студницки: понять, как наш мозг реагирует на интенсивные требования скоростного вида спорта, такого как настольный теннис, и какую разницу имеет противник-машина.

Студницки и ее консультант Дэниел Феррис обнаружили, что мозг игроков в настольный теннис очень по-разному реагирует на людей или машины-соперников. Столкнувшись с непостижимостью машины для игры в мяч, мозги игроков сами собой напряглись в ожидании следующей подачи. В то время как при очевидных сигналах, которые собирался подать противник-человек, их нейроны гудели в унисон, по-видимому, уверенные в своем следующем шаге.

Полученные результаты имеют значение для спортивной подготовки, предполагая, что противники-люди обеспечивают реалистичность, которую нельзя заменить помощниками-машинами. И по мере того, как роботы становятся все более распространенными и изощренными, понимание реакции нашего мозга может помочь сделать наших искусственных компаньонов более натуралистичными.

“Роботы становятся все более вездесущими. У вас есть такие компании, как Boston Dynamics, которые создают роботов, способных взаимодействовать с людьми, и другие компании, которые создают социально-вспомогательных роботов, помогающих пожилым людям”, - сказал Феррис, профессор биомедицинской инженерии в Калифорнийском университете. “Взаимодействие людей с роботами будет отличаться от того, когда они взаимодействуют с другими людьми. Наша долгосрочная цель - попытаться понять, как мозг реагирует на эти различия”.

Лаборатория Ферриса долгое время изучала реакцию мозга на визуальные сигналы и двигательные задачи, такие как ходьба и бег. Он хотел перейти к изучению сложных, быстро меняющихся действий, когда Студницки с ее теннисным опытом присоединилась к исследовательской группе. Поэтому лаборатория решила, что теннис - идеальный вид спорта для решения этих вопросов. Но чрезмерные движения – особенно высокие подачи сверху – оказались препятствием на пути развития технологий.

“Итак, мы буквально свели все к настольному теннису и задали все те же вопросы, которые были у нас раньше по теннису”, - сказал Феррис. Исследователям все еще приходилось компенсировать меньшие движения в настольном теннисе. Таким образом, Феррис и Студницки удвоили 120 электродов в типичном колпачке для сканирования мозга, причем каждый дополнительный электрод обеспечивал контроль за быстрыми движениями головы во время матча по настольному теннису.

С помощью всех этих электродов, сканирующих мозговую активность игроков, Студницки и Феррис смогли настроиться на область мозга, которая преобразует сенсорную информацию в движение. Эта область известна как теменно-затылочная кора головного мозга.

“Это задействует все ваши органы чувств – зрительные, вестибулярные, слуховые – и дает информацию о создании вашего двигательного плана. Это было много изучено для простых задач, таких как дотягивание и хватание, но все они неподвижны”, - сказал Студницки. “Мы хотели понять, как это работает при сложных движениях, таких как отслеживание мяча в пространстве и его перехват, и настольный теннис идеально подходил для этого”.

Исследователи проанализировали десятки часов игры как против Studnicki, так и против ball machine. Когда игроки играли против другого человека, нейроны игроков работали в унисон, как будто все они говорили на одном языке. Напротив, когда игроки сталкивались с машиной для подачи мяча, нейроны в их мозге не были выровнены друг с другом. В мире нейробиологии это нарушение согласованности известно как десинхронизация.

“Если у нас на футбольном стадионе 100 000 человек, и они все вместе аплодируют, это похоже на синхронизацию в мозге, что является признаком того, что мозг расслаблен", - сказал Феррис. “Если у нас есть те же самые 100 000 человек, но все они разговаривают со своими друзьями, значит, они заняты, но не синхронизированы. Во многих случаях такая рассинхронизация является признаком того, что мозг выполняет много вычислений, а не сидит и бездействует”.

Команда подозревает, что мозг игроков был настолько активен во время ожидания роботизированных подач, потому что машина не дает никаких подсказок о том, что они собираются делать дальше. Ясно то, что наш мозг обрабатывает эти два опыта совершенно по-разному, что наводит на мысль о том, что тренировки с машиной могут не дать того же опыта, что игра с реальным противником.

“Я по-прежнему вижу большую ценность в тренировках с тренажером”, - сказал Студницки. “Но я думаю, что машины будут развиваться в ближайшие 10 или 20 лет, и мы могли бы увидеть более натуралистичное поведение игроков, с которыми они могли бы практиковаться”.