Человек 2.0. Перезагрузка. Реальные истории о невероятных возможностях науки и человеческого организма - Адам Пиорей

Однако позже Мерценич провел ряд экспериментов, которые очень пошатнули его мировоззрение. Уже будучи пост доком в Висконсинском университете в Мэдисоне, он вместе с коллегами изучал странное явление, которое иногда наблюдается после повреждения крупных нервов, передающих сигналы между головным мозгом и кожей. В отличие от центральной нервной системы, периферические нервы (в частности, те, что передают сигналы от кожи кистей рук) способны к регенерации после того, как их перережут. Однако при этом сигналы, поступающие к кисти по такому заново отросшему нерву, иногда оказываются «перепутаны,»: к примеру, если дотронуться до среднего пальца, который перенес повреждения нервов и затем восстановился, у вас может возникнуть ощущение, что вы прикоснулись к большому пальцу. Казалось, если это случилось один раз, то в дальнейшем так будет всегда.

Чтобы лучше понять происходящее, Мерценич и его команда с помощью специальных электродов регистрировали активность индивидуальных нейронов (эту технологию ученый освоил в Университете Джонса Хопкинса), чтобы составить карту той области коры, которая отвечает за обработку осязательной информации в мозгу нормальных мартышек-подростков. Затем перерезался периферический нерв, доставлявший сигналы от кисти руки обезьяны к данной области мозга — соматосенсорной коре. Собственно, в определенном месте разрезался целый пучок нервных волокон, идущих от трех пальцев руки и от ладони вверх по спинному мозгу к мозгу головному.

Затем Мерценич и его группа сшивали этот пучок волокон обратно, но так, чтобы разрезанные концы нервов не совсем соприкасались. Это позволяло нервам регенерировать и вновь соединяться друг с другом, но в произвольном порядке. Исследователи предположили, что после этого они смогут разобраться в том процессе, который порождает искажения в осязательном восприятии, возникающие после того, как нервы, идущие от этой части руки, оказываются «перекрещены».

Но когда Мерценич и его команда построили карту той же области мозга семь месяцев спустя, они изумились. При сращивании нервы и в самом деле перепутались, однако мозг создал новый порядок передачи сигналов. Он перекроил свою карту, чтобы учесть эти перекрещенные нервы, породив целое лоскутное одеяло сигналов, которого не было прежде. И он проделал это в возрасте, далеко выходящем за пределы того «критического периода», который многие исследователи принимали как данность. Короче говоря, мозг сделал нечто такое, что многие сочли бы попросту невозможным.

После этого, по словам Мерценича, он «осознал, что мозг пластичен и что он меняет сам себя». -

Но Мерценич начал понимать, насколько пластичен может быть мозг (и насколько далеко могут простираться последствия этого открытия), лишь года через два, уже после того, как он, закончив постдоковскую работу в Висконсинском университете, перешел в Калифорнийский университет в Сан-Франциско (КУСФ), став ассистентом на факультете отоларингологии и физиологии и сосредоточившись на исследовании уха. Вскоре он познакомился с хирургом Рабином Майкельсоном, которому хотелось соорудить прибор, способный помочь глухим вновь обрести слух, используя подход, который тогда пробовали применить и другие: этот подход был нацелен на то, чтобы сконструировать устройство, которое позже назовут кохлеарным имплантом. Хирург поинтересовался у Мерценича, не желает ли он ему помочь.

«Это был очень смелый искатель приключений, — позже вспоминал Мерценич. — Он нашел в Лос-Анджелесе инженера, чтобы тот помог ему сконструировать такой прибор и имплантировать его некоторым пациентам. Но у них не хватало знаний, чтобы усовершенствовать это устройство».

Мерценич решил, что подход Майкельсона — достаточно многообещающий, и подключился к этой работе. Природа наделила человеческое ухо способностью улавливать (с помощью крошечных структур, напоминающих волоски) вибрации, из которых и состоит звук, превращать их в электрические импульсы и по слуховому нерву передавать эти импульсы в мозг для обработки. Процесс первичного восприятия звука происходит в костной области уха, напоминающей по форме раковину и именующейся улиткой (слово «кохлеарный» в переводе с греческого как раз и означает «улиточный»): это врата, ведущие в ту зону мозга, которая занимается обработкой аудиосигналов.

Вместо того чтобы просто усиливать поступающие звуки (таков традиционный метод, применяемый в традиционных слуховых аппаратах), кохлеарные импланты используют пучки длинных нитеобразных электродов, которые напрямую стимулируют (попросту говоря, бьют током) слуховой нерв в определенном ритме, имитирующем череду электрических импульсов, которую порождают в слуховом нерве нормально функционирующие уши. Вначале Мерценич предположил, что для разработки хорошего кохлеарного импланта нужно постараться как можно точнее воспроизводить эту картину электрических импульсов, создаваемую движениями волоскообразных волокон в нормально работающем человеческом ухе.

Но это оказалось не так просто. Требовалось, чтобы устройство долгое время работало надежно и стабильно: его электроника должна была выдержать десятки лет непрерывной эксплуатации. При этом очень важны были и соображения безопасности: хирург должен был иметь возможность вставить прибор в нежный орган слуха человека, не повредив этот орган. Но главной проблемой стало именно то, что сам рисунок электрических импульсов, создаваемых в улитке и транслируемых по слуховому нерву в мозг (тем самым передавая звук), оказался чересчур сложным и детализированным, чтобы его можно было уловить с помощью существовавших тогда технологий. Великие амбиции Мерценича и его соратников по этой работе быстро потерпели крах: исследователям удавалось лишь приблизительно воспроизвести «изящные, утонченные узоры импульсов, которые дает неповрежденное внутреннее ухо».

«Это как играть на пианино локтем, — позже сказал мне Мерценич. — Невозможно по-настоящему контролировать детали и нюансы. Такой прибор кодирует информацию сравнительно грубым образом,».

Мерценич и его группа имплантировали пациентам первые модели своего устройства, и эти пациенты вскоре стали приходить к Мерценичу на плановые осмотры — быстро подтвердив худшие опасения исследователей.

«Они заявили, что это „жуткая дрянь“, — вспоминает ученый. — Они слышали приглушенные и перепутанные звуки, совершенно не поддающиеся интерпретации. Просто акустический мусор,».

Вместе со своей командой Мерценич попробовал несколько различных подходов, пытаясь усовершенствовать прибор. Однако ни тренировка пациентов, ни легкие изменения конструкции устройства, ни дальнейшие эксперименты не давали существенной разницы.

И все-таки они упорно продолжали экспериментировать. Им приходилось это делать: команда Мерценича уже имплантировала свои приборы многим людям — с немалыми усилиями и затратами. К тому же этим пациентам пока явно не светило ничего лучшего. Они страдали острой глухотой и были обречены существовать в невидимом конусе тишины, окруженном людьми, которые болтают, шутят, смеются. Они были исключены из этого мира. И они тоже не очень-то хотели, чтобы эксперименты прекращались. Поэтому они не собирались отказываться даже от столь несовершенных приборов. Так что импланты им не вынимали.