Нексус - Рамез Наам

Дальнейшее оказалось еще более примечательным — мышь поняла, что ей даже не нужно нажимать на рычаг. Со временем выяснилось, что она может оставаться совершенно неподвижной, думая о том, чтобы получить воду, и вуаля — роботизированная рука ее доставляет.

Так вот, эта статья привлекла мое внимание. В течение нескольких лет Николелис со своей группой проделал то же самое с одним из видов обезьян с более сложными роботизированными руками, которые могли перемещаться в нескольких направлениях. Они даже пошли дальше, доведя эксперимент до его логического завершения, когда заставили обезьяну управлять подключенной через Интернет роботизированной рукой, находящейся в тысяче километров от нее.

Тем временем в Атланте ученый по имени Фил Кеннеди подал в Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами (FDA) просьбу разрешить имплантировать подобное устройство в мозг человека. Его первым пациентом был человек по имени Джонни Рей — пятидесятитрехлетний строительный рабочий и гитарист, игравший в стиле блюз. После обширного инсульта он оказался парализованным с ног до головы, лишенным возможности говорить или общаться каким-либо образом, кроме движения ресниц.

FDA одобрило этот эксперимент, однако обусловило свое согласие одним существенным требованием — система должна была быть беспроводной. Человеческий мозг — вещь весьма деликатная, входящие и выходящие из него провода создают риск инфекции. Понимая это, Кеннеди сконструировал свою систему таким образом, что ее можно было имплантировать в мозг пациента, а затем по беспроводной связи с помощью очень слабых радиоволн передавать сигналы на шапочку, надетую на полностью заживший череп пациента. Именно эта наружная шапочка должна была передавать энергию в имплант в его мозге.

Операция увенчалась успехом. Имплант был установлен в ту часть двигательной зоны коры головного мозга Джонни Рея, которая до инсульта использовалась для управления его правой рукой. Постепенно Джонни научился перемещать курсор на экране компьютера, думая о перемещении своей руки. С помощью этого курсора он мог печатать сообщения для своих друзей и родных, и это был огромный шаг вперед по сравнению с открыванием и закрыванием глаз. Позднее, когда его спрашивали» что он делает, чтобы использовать эту систему, Джонни печатал «Н-И-Ч-Е-Г-О». Он больше не думал о перемещении своей руки, и думал только о перемещении курсора. Его мозг воспринимал имплант как некую совершенно новую конечность.

Другие исследователи, работавшие в этой области, достигли больших успехов в работе с данными датчиков. Самый распространенный в мире нейронный протез преобразует аудиосигналы в непосредственную стимуляцию нервов головного мозга — это кохлеарный имплант. Им пользуются более двухсот тысяч человек по всему миру. Если у вас нет кохлеарного импланта или вы не знаете никого, кто им пользуется, он может показаться просто каким-то специализированным слуховым аппаратом. Но на самом деле разница здесь очень велика. Обычный слуховой аппарат улавливает аудиосигнал с помощью своего микрофона, очищает его от помех, усиливает, а затем воспроизводит с помощью маленького динамика в ухе пациента.

Но это работает лишь в том случае, когда пациент хоть что-то слышит. Если волосковые клетки внутреннего уха умерли, то никакого слуха у него не осталось. Можно направить в это ухо звук мощностью хоть в 120 децибел и ничего не добиться. А вот кохлеарный имплант может это обойти. Он улавливает аудиосигнал и преобразует его в нервные сигналы — особые электрические сигналы, которые стимулируют слуховой нерв. Конечно, он далеко не идеален, но все же дает людям, которые до этого были совершенно лишены слуха, возможность настолько хорошо слышать, что они могут беседовать с окружающими.

В середине 2000-х годов ученые начали проделывать то же самое со зрением. Исследователь по имени Уильям Добел- ли создал первый в мире нейронный зрительный протез и с помощью нейрохирурга имплантировал его в мозг человека по имени Йенс Науман, которых за двадцать лет до этого лишился глаз. Система была довольно проста: встроенная в очки цифровая камера улавливает изображения, которые обрабатываются простым компьютером. А затем направляются в зрительную кору — участок головного мозга, который отвечает за зрение — с помощью комплекта электродов, которые попадают в мозг через гнездо, расположенное на затылке. К Йенсу — тому пациенту, который первым получил этот протез, — не вернулось зрение, которым он обладал до того, как лишился глаз, но он получил зрение, которое дает ему возможность различать объекты и перемещаться между ними. На видеозаписи, которую я обычно демонстрирую, можно видеть, как Йенс на «Мустанге» с откидным верхом перемещается по автостоянке благодаря своему новому протезу, который позволяет ему видеть препятствия.

С тех пор направление исследований несколько сместилось, сосредоточившись на вводе данных в мозг путем стимулирования зрительного нерва за сетчаткой глаза, без проникновения дальше в мозг. Однако принцип остается тем же самым — мы можем получать данные датчиков и преобразовывать их в нервные импульсы, которые понимает мозг.

Мы также можем добиваться обратного. В 2011 году группа ученых Калифорнийского университета в Беркли во главе с Джеком Галлантом продемонстрировала, что с помощью функциональной установки МРТ (сканера головного мозга, позволяющего видеть происходящую в нем некоторую активность) можно реконструировать изображение, которое в данный момент видит испытуемый. Изображение очень нечеткое, но ведь это только начало. Мы можем не только посылать в мозг данные датчиков, но и извлекать их оттуда.

Все эти усилия позволяют сделать один поразительный вывод — в мозг входит и из мозга выходит очень мало данных. На данный момент даже самые сложные мозговые импланты — как тот, что был имплантирован в мозг Йенса, чтобы восстановить его зрение — имеют всего лишь 256 электродов. А вот мозг имеет около ста миллиардов нейронов, зрительная и двигательная зоны коры головного мозга располагают миллиардами нейронов. Просто поразительно, что с такими ограниченными объемами входных и выходных данных мы вообще можем получать что-либо полезное. Небольшая полоса пропускания данных объясняет, почему восстановленное зрение является таким зернистым, почему слух недостаточен для восприятия музыки и т. д. Тем не менее опыт прошедших лет позволяет надеяться на чрезвычайно быстрое развитие электроники.

И действительно, один из пионеров нейробиологии, старейший законодатель мод в этой области по имени Родольфо Льинас, который возглавляет факультет нейробилогии Нью-Йоркского университета, предложил способ вживить в мозг миллион и более электродов — с использованием нанопроволоки. Углеродные нанотрубки могут проводить электричество, поэтому их можно использовать для переноса сигналов. К тому же они настолько малы, что пучок из миллиона нанопроволок с легкостью проходит даже через самый малый из кровеносных сосудов мозга, оставляя много места для кровяных клеток, питательных веществ и т. д. Льинас предлагает вводить пучок из миллиона нанопроволок, чтобы затем отдельные проволоки распространялись через мозг как лесные заросли до тех пор, пока миллион нейронов в различных областях мозга не окажутся связанными между собой. Подобная система революционизирует наши возможности вводить и выводить из мозга информацию, позволяя осуществлять многое из того, что описано в этой книге.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});