Дэвид Иглмен - Мозг: Ваша личная история

Пластичность мозга также определяет наше будущее, поскольку открывает дверь к изменению собственного организма. Для начала попробуем осознать необыкновенную гибкость вычислительного устройства под названием мозг.

Рассмотрим случай маленькой девочки по имени Кэмерон Мотт. В четырехлетнем возрасте у нее начались сильные судороги. Припадки были агрессивными: Кэмерон внезапно бросалась на пол, требуя, чтобы на нее надели шлем. У нее довольно быстро диагностировали редкое истощающее заболевание, которое называется энцефалитом Расмуссена. Врачи знали, что эта разновидность эпилепсии приводит к параличу и в конечном итоге к смерти, и поэтому предложили рискованное хирургическое вмешательство. В 2007 г. в результате операции, длившейся двенадцать часов, хирурги удалили почти половину мозга девочки.

Каковы же долговременные последствия удаления половины мозга? Они оказались на удивление незначительны. У Кэмерон одна половина тела слабее другой, но в остальном девочка практически не отличается от одноклассников. У нее нет проблем с пониманием речи, музыки, математики и литературы. Она хорошо успевает в школе и занимается спортом.

На изображении мозга Кэмерон белое пространство – отсутствующая половина мозга.

Неужели это возможно? Получается, что половина мозга Кэмерон оказалась просто лишней; вторая половина оперативно перестроилась и взяла на себя утраченные функции, так что вся деятельность сосредоточилась в половине мозга. Выздоровление Кэмерон подчеркивает эту удивительную способность мозга: он перестраивает себя, приспосабливаясь к вводу информации и требуемым действиям, к задачам, которые решаются в настоящий момент.

В этом смысле мозг совсем не похож на аппаратную часть компьютеров. Он «живой». Он перестраивает свои цепи. Мозг взрослого человека менее пластичен, чем мозг ребенка, но по-прежнему сохраняет поразительную способность к адаптации и изменению. Как мы видели в предыдущих главах, каждый раз, когда мы усваиваем что-то новое, будь то карта Лондона или умение строить пирамиду из стаканчиков, мозг меняет себя. Именно это свойство мозга – пластичность – позволяет соединить технологию с биологией.

Человек учится встраивать разнообразные механизмы непосредственно в свое тело. Возможно, вы этого не знаете, но уже сотни тысяч человек имеют искусственный слух и искусственное зрение.

При помощи такого устройства, как имплантат улитки, внешний микрофон оцифровывает звуковой сигнал и передает его прямо в слуховой нерв. Аналогичным образом имплантат сетчатки оцифровывает сигнал от видеокамеры и через электрод передает его в зрительный нерв в задней части глаза. Эти устройства вернули слух и зрение множеству глухих и слепых людей во всем мире.

Поначалу ученые сомневались, сработает ли такой подход. При появлении этих методов многие исследователи были настроены скептически: мозг – очень тонкий и точный механизм, и неизвестно, возможен ли содержательный диалог между металлическими электродами и живыми клетками. Способен ли мозг понять грубые, не биологические сигналы или они поставят его в тупик?

Как оказалось, мозг учится интерпретировать сигналы. Привыкание к имплантатам чем-то похоже на изучение нового языка. Поначалу незнакомые электрические сигналы лишены смысла, но в конечном итоге нейронные сети извлекают закономерности из поступающих данных.

Пластичность мозга позволяет использовать новые входные сигналы. Какие сенсорные возможности это открывает перед нами?

Мы приходим в мир со стандартным набором основных чувств: слухом, осязанием, зрением, обонянием и вкусом. К ним добавляются и другие, такие как чувство равновесия, способность ощущать вибрации и температуру. Наши органы чувств – это порталы, через которые мы получаем сигналы от окружающей среды.

Однако, как уже было показано в главе 1, эти органы чувств позволяют воспринимать лишь крошечную часть мира, который нас окружает. Все источники информации, для которых отсутствуют датчики, остаются для нас невидимыми.

Я рассматриваю наши сенсорные порталы как устройства типа «включай и работай». Суть в том, что мозг не знает, откуда он получает информацию, – более того, ему это безразлично. Независимо от источника информации мозг определяет, что с ней делать. В данной аналогии мозг играет роль вычислительного устройства общего назначения: он работает с тем, что получает. Идея заключается в том, что Природе требовалось всего один раз изобрести принцип работы мозга, а затем она могла развлекаться, придумывая новые каналы ввода.

В результате все эти сенсоры, которые мы знаем и любим, представляют собой просто внешние устройства, которые можно присоединять и отсоединять. Достаточно подключить их, и мозг может приступать к работе. Таким образом, эволюции не требуется постоянно переделывать мозг; достаточно совершенствовать периферийные устройства, а мозг сам разберется, как их использовать.

Имплантат улитки передает звуковые сигналы непосредственно в неповрежденный слуховой нерв. Слух возвращается не сразу: люди должны научиться понимать незнакомый язык сигналов, которые поступают в мозг. Вот как описывает свои ощущения Майкл Хорост, один из пациентов, которым вживили имплантат:

«Когда через месяц после операции устройство включили, первое услышанное мной предложение звучало как «Зззззз сзз сзвизз ур брфзззззз?», которое постепенно превратилось в «Что вы ели на завтрак?». После нескольких месяцев тренировок я мог снова пользоваться телефоном и даже разговаривать в шумных барах и кафе».

Принцип действия имплантата сетчатки аналогичен. Крошечные электроды имплантата заменяют фоторецепторы сетчатки, посылая слабые электрические импульсы. Эти устройства используются в основном при таких заболеваниях глаз, когда происходит дегенерация фоторецепторов на задней стенке, но клетки зрительного нерва остаются неповрежденными.

Несмотря на грубость входных сигналов, мозг находит способ извлечь из них смысл. Он выискивает закономерности, обращаясь к сигналам от других органов чувств. Если в поступающих данных обнаруживается некая структура, мозг выявляет ее, и через несколько недель информация начинает приобретать смысл.