Ребекка Шварцлоуз – Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни (страница 48)

Например, если я направляю сообщение прямо в область V1 вашей зрительной коры, вы не можете его не увидеть. Закрывайте глаза или не закрывайте, ничего не изменится.

Цель большинства развивающихся ныне технологий для записи мыслей заключается в том, чтобы помочь людям с потерей слуха или зрения отчасти восстановить утраченные способности. Один пример – одобренная медиками и широко распространенная процедура кохлеарной имплантации. Кохлеарные имплантаты доставляют информацию о звуковых частотах к слуховому нерву глухих или слабослышащих людей. Эти имплантаты предполагают целенаправленное использование нескольких электродов во внутреннем ухе и не требуют проникновения в череп. Этот слуховой опыт отличается от обычного слуха, однако люди с подобными имплантатами обучаются использовать поступающую таким образом информацию.

По определению любая технология записи информации в мозг является инвазивной, поскольку подразумевает прямое воздействие на активность нейронов. Наиболее многообещающий метод записи мыслей заключается в непосредственном нашептывании информации мозгу через электроды – вживленные или расположенные на внешней поверхности. Вспомните о попытках Джайлса Бриндли – новатора в области записей в человеческом разуме. Он вживил радиоприемники и электроды в поверхность зрительной карты V1 слепой пациентки, надеясь вернуть ей зрение[282]. Когда он стимулировал зрительную кору женщины с помощью электродов, она видела фосфены. Большинство из них были различимы, и с их помощью пациентка могла различать простейшие очертания. Это было в 1967 году. Статья Бриндли с описанием результатов завершалась оптимистическим предсказанием: “Наши данные однозначно показывают, что путем усовершенствования нашего прототипа можно создать протезы, которые позволят слепым пациентам не только избегать препятствий при ходьбе, но также читать печатный или письменный текст, возможно, со скоростью, сравнимой со скоростью чтения зрячих людей”. Казалось, что коммерчески жизнеспособная версия устройства появится на рынке в кратчайшие сроки.

Понятное дело, она и не появлялась. Прошло более пятидесяти лет, но у нас нет одобренных медиками и доступных на рынке кортикальных зрительных протезов. Однако попытки их сделать были. Несколько исследовательских групп соревновались между собой за внедрение в жизнь предсказания Бриндли. В течение тридцати лет, до самой своей кончины в 2004 году, Уильям Доубелл руководил масштабными усилиями по разработке и тестированию такой технологии на людях. Его группа разработала подход, позволявший соединить маленькую видеокамеру, встроенную в стекла для очков, с компьютером, который управлял имплантированными электродами. Задача заключалась в превращении важнейшей зрительной информации, выявленной камерой, в паттерн стимуляции зрительной карты слепых людей с помощью электродов. Когда через электроды проходит электрический ток, слепой человек видит фосфены. Теоретически, исходя из картины появления фосфенов, он может получить информацию о локализации и форме предметов. Дженс Нойман – слепой пациент, которому в 2002 году были установлены два протеза Доубелла, – так описывал свой первый опыт их использования: “Я не мог разобрать ни форм, ни размеров предметов, когда смотрел на них. Я пользовался камерой скорее как тростью, чем как прибором для обнаружения предметов”[283].

В первые дни апробирования устройства Нойман потихоньку учился использовать эту необычную зрительную информацию. Он мог с помощью взгляда найти на столе телефон. Он также короткое время управлял кабриолетом “Форд Мустанг” на пустом паркинге: это событие было заснято на видео и живо обсуждалось в средствах массовой информации. Однако Нойман предположил, что смог бы выполнить оба задания и без прибора. Он слышал, куда положили телефон, еще до того, как смог зрительно обнаружить его с помощью фосфенов. А что касается машины, он просто продвинулся вперед и назад со скоростью пешехода. Он отметил, что если бы исследователи просто передавали ему инструкции на словах, он мог бы управлять машиной не хуже.

Некоторое время Нойман мог пользоваться устройством дома. У него было восемь детей, но он никогда не видел ни одного из них. Вот как он описывал использование устройства за семейным обедом: “Нескольких световых точек там, где сидел каждый из детей, мне было достаточно, чтобы понять, что мы готовы к еде. Я слышал, как каждый уселся на стул, и спинки стульев, раньше видимые как пунктирные линии, теперь превратились в подвижное скопление точек. Вот так выглядели мои дети – когда они смотрели на меня, их лица представали лишь в виде двух или трех фосфенов. Но это было лучше, чем ничего”[284].

В общем, практическая ценность устройства была невелика. Оно давало Нойману возможность лучше понимать, где находятся окружающие предметы, без необходимости ощупывать все руками или тростью. Но он не мог сказать, что это были за предметы. Фосфены не сливались в формы или лица, как он надеялся. А через несколько недель после первого использования имплантатов Нойман обнаружил, что его мерцающие фосфеновые звезды начинают бледнеть и исчезать. Однажды, включив устройство, он увидел лишь десяток фосфенов. Потом пять. А потом два. И ограниченная помощь, которую он получал от имплантатов вначале, полностью исчезла.

Нойман, как и многие другие пациенты, получившие экспериментальные кортикальные протезы, испытывал неудобства[285]. Многие пациенты Доубелла страдали от головной боли и хронического воспаления в месте имплантации электродов. У некоторых годами почти постоянно сочился гной. У многих, включая Ноймана, были судороги – распространенная опасность при стимуляции мозга. Эти осложнения демонстрируют практические трудности в чтении и записи мыслей в мозге. Имплантаты с проводами со временем приводят к развитию инфекции. Электроды могут повреждать клетки и кровеносные сосуды мозга, вызывая реакцию заживления, которая приводит к затягиванию электродов рубцовой тканью. Такая рубцовая ткань изолирует электроды, отделяя их от нейронов, которые они должны стимулировать или регистрировать; возможно, именно по этой причине устройство Ноймана вскоре перестало производить фосфены. Изменения контекста, такие как вариации эмоционального состояния пациента, могут влиять на работу нейронов, мешая работе декодера. Чтобы декодер правильно работал, систему приходится переустанавливать или заново калибровать, иногда несколько раз за один сеанс. Кроме того, во влажной и соленой среде мозга электроды постепенно начинают подвергаться коррозии. За несколько лет функциональность электродов имплантата снижается, и каждый электрод обменивается с соседними нейронами все более и более слабыми сигналами.

Несмотря на все эти ограничения, технология создания мозговых имплантатов развивается семимильными шагами. Современные имплантаты гораздо меньше по размеру и могут снимать показания одновременно с гораздо большего числа нейронов, чем десятилетия назад. Некоторые даже действуют без проводов. Короче говоря, хотя вскрытие черепа и вживление инородного тела в мозг всегда будет делом рискованным, в последующие годы имплантаты станут лучше и безопаснее. Современные исследования и развитие технологии в области зрительного кортикального протезирования помогут решить даже более глубокую проблему: фосфены не похожи на световое табло над входом в старомодный театр. Они не сливаются предсказуемым образом с образованием линий или форм, не говоря уже об очертаниях реальных предметов[286]. Одна из причин этого недостатка, вероятно, заключается в многомерности зрительных карт каждого человека. Устройства будущего могут обеспечить лучшие результаты благодаря высоко персонализированному подходу, который использует информацию об уникальных многомерных зрительных картах каждого пациента. Или устройства могут совершенствоваться за счет подачи зрительной информации в мозг какими-то иными путями. Например, интересные результаты дает новый метод с динамическим вычерчиванием букв и форм на поверхности зрительной коры с применением электрической стимуляции[287].

Зрительные кортикальные протезы могут получить широкое распространение даже при условии, что обеспечиваемый ими опыт отличается от обычного зрительного опыта (конечно, если они будут надежными и безопасными). Какими именно должны быть такие протезы, чтобы соответствовать требованиям пациентов и врачей, зависит от наличия альтернативных вариантов. Некоторые задачи можно решить дешевле и безопаснее за счет других чувств: понять, где стоит телефон, можно с помощью слуха, а почувствовать препятствие – с помощью трости. Люди научились оценивать окружающее пространство с помощью звука, используя эхолокацию, или прикосновения, используя устройства, которые можно переносить в руках или в одежде[288]. Системы воссоздания и распознавания речи, а также самодвижущиеся автомобили помогут слепым людям найти больше альтернативных решений для обретения самостоятельности и взаимодействия с окружающим миром. А это поднимет планку ожидаемого эффекта от применения зрительных протезов.

Хотя обычно технологии записи мыслей направлены на восстановление утраченных сенсорных способностей, в будущем область их применения не обязательно останется такой же традиционной. Почему нужно останавливаться на доставке зрительной информации к зрительным картам или слуховой информации к слуховым картам? Животные с имплантированными электродами могут учиться использовать информацию от таких чувств, которыми они не владеют в обычных условиях. Например, взрослым крысам в область соматосенсорной карты S1, отвечающей за вибриссы, были вживлены электроды, а к головам были присоединены устройства, регистрирующие инфракрасное излучение[289]. Инфракрасное излучение невидимо невооруженным глазом – как для людей, так и для крыс. Когда сенсор инфракрасного света регистрировал инфракрасное излучение, имплантат стимулировал соматосенсорную кору животного. Постепенно бионические крысы выучили, что могут получать пищевое вознаграждение, если узнают, какой именно инфракрасный сигнал включается.