Знание-сила, 2008 № 03 (969)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал

Издается с 1926 года

«ЗНАНИЕ-СИЛА»

ЖУРНАЛ, КОТОРЫЙ УМНЫЕ ЛЮДИ ЧИТАЮТ УЖЕ 83 ГОДА!

Александр Волков

Крымский город Саки. Сюда съезжаются со своими колясками «спинальники» со всего Союза. Молодцеватые, нервически веселые лица мужчин и женщин. Оживленные разговоры, пока еще не кончилось это лето, очередное лето надежды. А сколько людей могут только мечтать о том, чтобы когда-нибудь приподняться с кровати, проехать по городу не в праздничном экипаже — в коляске! Сколько мерит свое ожидание временем жизни, не в силах даже шевельнуть рукой или сказать хоть слово своим близким или врачу?!

Многие тысячи людей во всем мире оказываются полностью парализованы вследствие несчастного случая или тяжелой болезни. Непоправимо? Но ученые давно мечтают о том, чтобы научиться заменять поврежденные из-за травмы или недуга участки головного мозга электронными микросхемами. Если подобные операции войдут в практику, то слепым можно будет возвращать зрение, глухим — слух, а больным, прикованным к постели параличом, — способность жить почти полноценной жизнью, управляя одним усилием мысли окружающими их предметами — прежде всего компьютером и инвалидной коляской.

Сейчас более сотни научно-исследовательских групп в разных странах мира проводят эксперименты по подключению головного мозга подопытных животных или добровольцев к компьютеру, то бишь создают Brain- Computer-Interfaces, Интерфейс: компьютер-мозг. Цель: научить машину повиноваться мыслям человека.

Некоторые из проводимых опытов могут показаться на первый взгляд странными. Так, Теодор Бергер из Университета Южной Калифорнии, изучив с помощью сенсоров активность нервных клеток в головном мозге крыс — прежде всего в одном из его отделов, гиппокампе, хранилище воспоминаний, — удалил оттуда часть клеток и встроил их в искусственную сеть, состоявшую из электродов и миниатюрного процессора. В этом опыте Бергер намеревался выяснить, могут ли сообща работать клетки мозга крысы и его скромное подобие — кремниевая микросхема. «Главное, что меня интересовало, так это будет ли электронная микросхема реагировать на сигналы, адресованные клеткам гиппокампа. Ответ: да. Все функционировало отлично, — пояснял исследователь. — Этот опыт доказывает, что отдельные части мозга можно заменять микросхемой, и он будет работать, как прежде».

Так что, вполне возможно, со временем появятся нейропротезы, которые возьмут на себя функции поврежденных участков мозга человека. Последствия беды можно хотя бы смягчить — вернуть людям возможность общения с окружающими, в этом все больше уверены ученые, занятые исследованиями головного мозга. К нашей кладези памяти, к этому банку бесценных знаний, что каждый носит с собой, при усилии можно подобрать ключи, если научиться следить за активностью его нервных клеток и правильно истолковывать поступающие сигналы.

Если XIX век был временем величайших достижений исторической лингвистики, научившей нас понимать мертвые, казалось бы, языки многих древних культур, то век XXI может стать временем нейролингвистики — мы научимся понимать язык нервных клеток мозга, вроде бы такой же недоступный нашему разумению, как и наречия вавилонян или египтян. Скрытое навеки в глубинах мозга понемногу открывается исследователям, как предстало перед ними то, что было, как будто, утеряно навсегда в дали времен.

Выделяются два способа подслушивать то, что немо вспыхивает и гаснет в глубинах мозга. Первый — расположить «микрофон» непосредственно под сводом черепа. Так, американская фирма «Киберкинетикс» разработала микросхему, которую можно имплантировать в тот отдел коры головного мозга, что управляет нашими движениями. Ее миниатюрные электроды улавливают нервные импульсы, с помощью которых здоровые люди командуют своим телом, а затем процессор преобразует их в электрические сигналы, чтобы можно было управлять компьютером или рукой робота. «В принципе курсор монитора можно перемещать не с помощью компьютерной мыши, которую вы держите в руках, а лишь одним усилием мысли», — поясняет основатель фирмы Джон Донахью. Подобные микросхемы могли бы значительно облегчить жизнь людям, перенесшим инсульт, попавшим в тяжелую автомобильную аварию или страдающим от неизлечимого нервного заболевания.

В июле 2006 года журнал Nature даже вынес на обложку очередного номера портрет 25-летнего американца Мэтью Нэгла, самого знаменитого «киборга» мира. После полученного удара ножом тот сохранил способность лишь шевелить головой. Согласившись участвовать в эксперименте, проводимом университетом Брауна, Мэтью разрешил имплантировать себе в участок коры головного мозга, отвечающий за двигательные функции, микросхему фирмы «Киберкинетикс» размером 4 на 4 миллиметра. Сигналы передавались по кабелям, выведенным наружу и присоединенным к компьютеру. Над головой пациента на добрый десяток сантиметров возвышался разъем, из которого тянулись проводки. Процессор же, подключенный к нему, был размером со стол. Это оправдывалось лишь тем, что даже с необычным протезом Нэгл не мог бы подняться на ноги. Пациент прожил с ним более девяти месяцев, пока аппарат не вышел из строя. «Впервые нам удалось в течение столь длительного времени точно фиксировать активность нервных клеток мозга», — отмечает один из руководителей эксперимента.

Мэтью Нэгл

Компьютер обрабатывал полученные сигналы активности головного мозга и преобразовывал их в электронные команды. С их помощью Нэгл научился перемещать курсор компьютера, открывал электронную почту, включал телевизор, разжимал и закрывал захват механического протеза руки и играл в простые компьютерные игры, например, в «Тетрис», — все это лишь усилием мысли. Впрочем, точность команд иногда страдала: в среднем одна команда из пяти, отданных Нэглом, не выполнялась.

Машина четко выявляла противоречия и недостатки нашего мышления. Так, мало подумать «повернуть влево», чтобы курсор последовал этому воображаемому призыву. Компьютер ждет от человека реального, ощутимого намерения. Нужно мысленно пошевелить левой рукой, согнуть ее пальцы, напрячь мышцы, чувствовать, как компьютерная мышь прижимается к руке. Так что от одной лишь мысли о «левой руке» курсор еще неизвестно куда перемахнет, — может быть, вправо, если вы, отдавая приказ, невольно взглянули, например, на свою правую ногу и бессознательно, не отдавая себе отчета, представили, как она шевельнулась.