Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга - Дэвид Иглмен

* * *

Многие годы Рене Декарта[33] волновал вопрос, как познать настоящую окружающую его реальность. Наши чувства, рассуждал он, частенько обманывают нас, и нам свойственно путать увиденное в сновидениях с пережитым наяву. Как узнать, вдруг злокозненный дьявол последовательно и целенаправленно обманывает меня, играет со мной, рисуя ложную реальность вместо той, какова она на самом деле? В 1980-х годах американский логик и философ Хилари Патнэм придал вопросу Декарта новое звучание: «Суть ли я мозг в сосуде?»68 Откуда вам знать, может быть, ученые изъяли из вашего тела мозг и попросту ловко стимулируют его кору, заставляя вас верить, что вы ощущаете прикосновение к книге, температуру своей кожи, видите свои руки? В 1990-е годы вопрос снова трансформировался: «Не в Матрице ли я нахожусь?» В новом тысячелетии вопрос ставится в русле гипотезы симуляции: «Не являюсь ли я компьютерной симуляцией?»

Эти вопросы традиционно оставались уделом философии, но в наши дни из философских аудиторий мало-помалу просачиваются в стены нейробиологических лабораторий. Здесь уместно вспомнить, что наш привычный чувственный опыт есть нечто большее, чем входные потоки сенсорной информации. Точно такой же результат дали бы сигналы, подаваемые непосредственно в мозг. В самом деле, все множество сигналов, которые воспринимаются нашими органами чувств, в конечном счете конвертируется в одну и ту же электрохимическую форму, что предполагает возможность в обход органов чувств напрямую индуцировать в мозге электрохимические сигналы. Проще говоря, устранить посредников. Зачем вталкивать визуальную информацию через уши или язык, если есть возможность подключиться непосредственно к центральному процессору?

Такой технологией мы сегодня располагаем. Уже существует практика имплантации электродов — обычно в небольшом количестве, от одного до считаных десятков, — в субкортикальные области мозга для лечения таких состояний, как тремор, депрессия и зависимости. Для передачи в кору мозга значимого сенсорного ощущения может потребоваться намного больше электродов (не исключено, что даже сотни тысяч), чтобы стимулировать все богатство паттернов мозговой активности (рис. 4.19).

Рис. 4.19. Введение новых потоков данных непосредственно в кору мозга позволило бы создать дополненную реальность нового типа. Торчащие из головы провода изображены для наглядности — технологии будущего связаны исключительно с беспроводной связью: кто же захочет таскать за собой «хвост» из спутанных кабелей, рискуя, что какой-нибудь раззява непременно о него споткнется, как о шлейф невезучей невесты?

Печатается с разрешения автора

Несколько исследовательских групп уже работают в этом направлении. В Стэнфорде нейробиологи разрабатывают метод внедрения в кору мозга обезьяны 100 тысяч электродов, и это (при условии минимального повреждения мозговой ткани) откроет нам новые замечательные подробности работы нейронных сетей. Ряд перспективных компаний, пока еще находящихся в стадии становления, рассчитывают повысить скорость коммуникаций с внешним миром путем быстрой записи и прочтения нейронных данных с помощью напрямую подключенных модулей.

Сложность возникает не в теоретическом плане, а в практическом. Когда вы помещаете электроды в мозговую ткань, она потихоньку старается вытолкнуть из себя инородные тела, как кожа на пальце — занозу. Но это не самая большая проблема. Есть трудности и посерьезнее: нейрохирурги не желают проводить подобные операции, поскольку всегда сохраняется риск инфицирования или смерти пациента на столе. И если исключить жизненно необходимое хирургическое вмешательство по медицинским показаниям (например, при болезни Паркинсона или тяжелой депрессии), неясно, захотят ли потребители подвергать себя рискам операций на открытом мозге ради удовольствия еще быстрее кропать текстовые сообщения друзьям. В качестве альтернативного решения можно было бы аккуратно запустить электроды в сосуды кровеносной системы мозга, однако здесь есть опасность повредить или — того хуже — перекрыть их.

И все же на горизонте для мозга вырисовываются перспективы получать и выдавать информацию на клеточном уровне, для чего имплантация электродов не понадобится. Еще одно-другое десятилетие, и массовая миниатюризация электроники коренным образом изменит технологии подачи сигналов непосредственно в мозг. Будущие возможности связаны с так называемой нейронной пылью. Это рассыпанные по поверхности мозга электронные имплантаты микроскопических размеров, которые записывают данные, посылают сигналы внешним приемным устройствам и передают слабые импульсы в мозг69.

Не будем забывать и о наноразмерной робототехнике. Представьте 3D-принтер с точностью на атомарном уровне. С помощью такого принтера можно спроектировать и построить молекулы сложного состава, по существу представляющие собой микророботов. Теоретически можно напечатать сотню миллиардов таких роботов, слепить из них крошечную пилюльку и проглотить. В соответствии с замыслом проектировщика эти нанороботы преодолеют гематоэнцефалический барьер, внедрятся в нейроны и при их возбуждении начнут испускать сигналы, а также принимать, чтобы заставить нейроны активироваться. Это позволит обращаться — считывать и направлять данные — непосредственно к миллиардам отдельных нейронов мозга. Можно также использовать преимущества генетического подхода: строить бионанороботов из белков посредством кодирования их в ДНК. Существует множество методов доставки информации напрямую в мозг, и через несколько десятилетий мы, надо надеяться, достигнем той стадии, когда можно будет индивидуально прочитывать и контролировать каждый нейрон. На этой стадии мозг напрямую станет служить нам устройством расширения сенсорного восприятия, а надобность в вибротактильных жилетах, поясах и браслетах отпадет.

* * *

Мы обсуждали способы доставки информации в мозг — вибрации на коже, легкие электрические разряды на языке, прямую активацию нейронов, — однако еще не ответили на важный вопрос: как будут ощущаться входные данные нового типа?

Вообразим новый цвет

Мозгу в его костяной темнице, напомню, доступны лишь электрические сигналы, бодро передающиеся туда-сюда специализированными клетками. Он лишен прямого доступа к тому, что слышат уши, видят глаза или осязают пальцы. Какой бы модальности ни были входящие сигналы (рожденные симфонией колебаний звуковых волн, фотонными узорами от сверкания снежинок на покрытой снегом статуе, молекулами аромата свежеиспеченного яблочного пирога или болью от осиного укуса), в мозг они притекают только в виде всплесков электрических импульсов в нейронах.

Доведись нам наблюдать участок мозговой ткани со снующими из стороны в сторону электрическими импульсами и спроси я вас, не зрительная ли это кора перед нами, а может, звуковая или соматосенсорная, вы бы не смогли ответить. И я не смог бы. Всё выглядит одинаково.