Майкл Хорост - Всемирный разум

У Эрика, как и у меня, в голову были вживленны электроды. Его родители попросили меня объяснить ему, как работают мои кохлеарные импланты. Чтобы не лишать его последней надежды, я согласился. Однако сразу же почувствовал себя без вины виноватым, поскольку я был здоров, мог пользоваться телефоном, а также был способен встать с места и выйти наружу, когда все закончится. Но выйти из игры я все же не мог. Его отец сел рядом с Эриком – на случай, если мне понадобится помощь. Я снял с себя правый процессор и поместил его таким образом, чтобы он, как я надеялся, попадал в поле зрения парня. Закончив объяснять все тонкости работы, я спросил, все ли было понятно. Его взгляд немедленно устремился вверх, безошибочно сообщив: «Да, я все понял!» Несомненно, Эрик участвовал в разговоре, обращая внимание на все, сказанное собеседником.

Ибо единственное, что оставалось ему в его положении, – возможность обойтись без своего тела и подключиться к собственному мозгу иным способом. В декабре 2004 года в ту область мозга Эрика, которая, как показало fMRI, в процессе речи контролировала движения подбородка, губ и языка, хирургическим путем было внедрено особое устройство, названное нейротрофическим электродом (neurotrophic electrode). Оно представляло собой три тонких золотых электрода, заключенных в стекловидную оболочку. Верхняя его часть была перфорирована таким образом, чтобы аксоны и дендриты близлежащих нейронов могли проникнуть в него и добраться до самих электродов. Оказавшись внутри устройства, окончания аксонов и нейронов становились электрически изолированными от остального мозга, благодаря чему теперь можно было легко улавливать идущие по ним нервные импульсы [90] .

Существует особая карта-схема, показывающая, куда следует вживлять электроды. В 1909 году немецкий анатом и невролог Корбиниан Бродманн (Korbinian Brodmann) доказал, что головной мозг можно представить в виде схемы из 52 областей (зон), каждая из которых имеет свою функциональность. Примечательно, что и спустя 100 лет эта карта во многом верна. Например, область 17, расположенная в задней части мозга, в основном соответствует зрительной зоне коры, 41 и 42 – слуховой зоне, а 4 – в верхней части мозга – двигательной.

Наибольший интерес для нас представляет именно последняя, поскольку основная ее работа – контролировать совершаемые телом физические движения. Двигательная зона, в свою очередь, подразделяется на секторы, каждый из которых отвечает за двигательную активность соответствующих частей тела. Канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд (Wilder Penfield) в значительной мере дополнил карту-схему, о которой мы говорим. Результаты его работы отображены на диаграмме ниже. Именно здесь и обитают те странные эксцентричные человечки, которых мы называем сенсорными и моторными гомункулусами. Чтобы лучше понять, каким образом каждая из показанных на диаграмме долей соотносится с мозгом в целом, представьте, что зона 4 – это книга. Потянув ее за корешок, вы можете вынуть из ряда подобных или точно так же поставить обратно. Внешняя поверхность «книги» как раз и соответствует области 4. Скажем, если нужно послать сигнал мускулам, обеспечивающим глотание, необходимо простимулировать нижнюю часть данной области.

Карты-схемы подобного рода показывают хирургам, куда вводить электроды. В университете Карнеги-Меллон (University Carnegie Mellon) группа ученых под руководством Эндрю Шварца (Andrew Schwartz) имплантировала в двигательную зону головного мозга обезьяны 100 электродов в виде особой решетки. Устройство считывает команды, направляемые к верхним конечностям примата. Они же затем преобразуются в сигналы, поступающие на «руку» робота. Обезьяны способны управлять роботизированной конечностью в мере, достаточной для того, чтобы протянуть ее в нужном направлении, взять немного пищи и отправить ее в рот. (Собственные конечности приматов не повреждены, но блокированы в процессе эксперимента – чтобы заставить обезьян пользоваться манипулятором) [91] . В настоящее время эта же группа пытается разработать методику контроля конечностей на уровне «кисть – цапфа роботизированной руки» [92] . В университете Брауна научно-исследовательская группа во главе с Джоном Доногью (John Donoghue) применяет ту же самую электродную решетку, имплантируя ее в двигательную зону коры головного мозга парализованных пациентов – чтобы те получили способность управлять курсором компьютерной мыши и некоторыми другими объектами [93] . Мультиэлектродная решетка (Utah array) состоит из основания из кремниевых материалов размером 4 на 4 мм, в котором закреплены тонкие иглы длиной от 1 до 5 мм каждая. Последние покрыты специальным изолирующим составом – за исключением кончиков, которые должны улавливать и передавать сигналы. Сделано это для того, чтобы иглы могли служить проводниками, связанными с основанием решетки. Подобное устройство показано на иллюстрации ниже.

Как легко заметить, решетка имеет примерно такой же размер, как изображение лица президента Линкольна на одноцентовой монетке. Казалось бы, небольшая площадь. Однако вспомните, что она покрывает 16 квадратных миллиметров, а каждый кубический миллиметр мозгового вещества содержит миллионы нейронов. Длина игл в устройстве на иллюстрации – от 35 до 75 микрон, что сравнимо с длиной многих нейронов неокортекса. Кроме того, каждый кончик иглы может «шпионить» за группой нейронов, улавливая их электрические импульсы.

Хотел бы я знать, нет ли в неврологии своего принципа Гейзенберга (Heisenberg principle) [94] , приложимого к мозговым имплантам? Если да, то можно было бы учесть взаимовлияние изменения уровня возбуждения нейрона на процесс и результат измерений. Однако Стив Поттер (Steve Potter), нейроученый из Технологического института Джорджии (Georgia Tech), говорил мне, что толика отбираемого самим электродом заряда ничтожна. Как он выразился, «это все равно, что тыкать булавкой в колесо гоночного автомобиля».

Однако, если в каждом кубическом миллиметре расположены миллионы нервных клеток, то каким образом исследователи могут извлечь полезную информацию, обращаясь всего к нескольким десяткам нейронов? Выбрав в качестве образца некоторые из них, мы получим возможность продвинуться к пониманию того, чем заняты остальные. Представьте себе, как трава на лужайке «отображает» активность ветра. Если вы хоть однажды наблюдали за тем, как последний веет над полями, то не могли не заметить, что речь идет о сложном явлении: его порывы меняют скорость и направление и создают вихревые потоки.

Миллионы растений отображают турбулентное движение ветра с очевидной определенностью. Выбрав небольшой участок в качестве своего рода опытного образца, вы сможете судить об общих закономерностях движения воздушных масс. Однако с мозгом не все так просто, как в этом примере, поскольку различные нервные клетки реагируют на разные импульсы. Некоторые нейроны возбуждаются при движении руки вверх, но остаются совершенно спокойными, когда она опускается. Другие ведут себя противоположным образом. Поэтому приходится принимать во внимание так много нейронов, как только возможно, – а затем соотносить их общее поведение с известным результатом (например, с движением руки вверх).