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

В этот период только его отец и его жена Мелисса могли более или менее разбирать, что означает та мешанина звуков, которую он издает, изо всех сил пытаясь шевелить губами. И даже эти два близких человека часто оказывались в тупике, не понимая больного. Его дети, тогда еще совсем маленькие, часто начинали при этом рыдать.

— Мама, что сказал папа? — спрашивали они умоляюще.

Когда в 1995 г. Дэвид наконец обзавелся синтезатором речи, всё переменилось. Устройство было снабжено несколькими различными голосами, как бы принадлежащими разным условным личностям. За семейным столом Дэвид развлекал детей, переключаясь от «Примерного Пауля» к «Гиганту Гарри» и обратно, а иногда набирая еще работающими пальцами слова «Доедай до конца» и изображая их про помощи самого зловещего из компьютерных голосов.

Но теперь, ближе к концу тысячелетия, тело Дэвида всё больше отказывалось служить ему, и он опасался, что скоро не сможет шевелить пальцами, чтобы печатать слова.

«Моя способность общаться и ободрять других — единственное, что делает переносимым этот проклятый ад», — напишет Дэвид позже.

Кеннеди поместил Дэвида в прибор для фМРТ, чтобы найти оптимальное место для внедрения электродов и проследить за деятельностью его мозга. Затем он нашпиговал электродами мышцы его рук, используя методику, которую Хью Герр и другие работающие в области биомеханики применяли для измерения активации клеток. Потом Кеннеди попросил Дэвида пошевелить пальцами и кистями рук — насколько это позволяли оставшиеся ему возможности. Привязав эту мышечную активность к месторасположению нейронов моторной коры, дающих при этом импульсы, Кеннеди выяснил, куда следует ввести электроды. Он поместил их в зону мозга, отвечающую за движения кистей рук, так что даже если бы Дэвид утратил моторные нейроны, способные передавать сигналы от его двигательной коры к пальцам, Кеннеди мог бы уловить эти сигналы непосредственно в мозгу пациента и по беспроводной системе передать их на компьютер.

Позже, когда Дэвид явился в больницу, один из нейрохирургов распилил его череп и вставил два электрода в стеклянной оболочке непосредственно в моторную область его коры, после чего вернул выпиленную кость обратно, замазал ее зубоврачебным цементом и отправил пациента домой — восстанавливаться.

Но всего через несколько недель после этой операции Дэвид начал испытывать чудовищные головные боли. Как выяснилось, в место разреза попала инфекция. Антибиотики помогли с ней справиться, но вскоре она вернулась. В итоге Дэвид подвергся еще четырем операциям. Их делали отнюдь не для установки электронных устройств, а для того, чтобы удалить электроды и спасти ему жизнь. Дэвид вспоминает: к тому времени, как всё это кончилось, разрезы у него на голове «напоминали какую-то карту автодорог, и во всех этих разрезах сидела инфекция».

Чтобы сохранить связь с внешним миром, Дэвид должен был найти другой спасительный путь. Стало ясно, что ему придется отыскать способ выжить до тех пор, пока наука не придумает новое, менее инвазивное решение. Это была устрашающая перспектива.

Между тем Кеннеди продолжал свои исследования. В 2004 г. он вживил электроды молодому жителю Джорджии по имени Эрик Рэмзи, который во время автомобильной аварии перенес катастрофический инсульт ствола мозга и в результате оказался изолирован от внешнего мира уже в шестнадцатилетнем возрасте. Рэмзи был совершенно не способен двигать чем-либо, кроме глазных яблок, что позволяло ему давать ответ «да» (глаза вверх) и «нет» (глаза вниз). Но внутри он полностью сохранял осознание происходящего и был очень даже жив.

Кеннеди решил пойти на один шаг дальше, чем с Дэвидом. Во время предоперационного обследования с помощью фМРТ ученый сумел точно выявить нейронные участки в области двигательной коры, которые неизменно активизировались, когда Рэмзи пытался произнести фразы типа «Это слон» или «Это собака». Исследователь предположил, что эти активизирующиеся участки соответствуют контрольным центрам, которые влияют на то, как мышцы губ, языка, челюсти и глотки движутся для того, чтобы издать эти звуки (Рэмзи мог лишь представлять себе эти движения). Кеннеди выбрал зоны, где эти сигналы представлены наиболее плотно, в качестве мишени: именно сюда он будет всаживать электроды.

На сей раз всё прошло гладко. Вместе с исследователями из Бостонского университета Кеннеди сумел записать отчетливые паттерны активизации 56 нейронов мозга Рэмзи, пока тот «произносил» различные звуки. Благодаря данным, полученным в ходе этой работы, Кеннеди и его коллеги по проекту печатали серьезные статьи в серьезных журналах вроде PLOS Опе или Neuroscience еще очень долго: в частности, такие публикации появлялись в 2009 и 2011 гг. Когда Рэмзи пытался «говорить», электрод, введенный в его мозг, улавливал импульсы, возникающие в его моторной коре, и передавал их на компьютер, который перемещал курсор в различные квадранты экрана, издавая при этом звуки, высота которых соответствовала положению курсора. Метод казался многообещающим. Но потом состояние Рэмзи еще больше ухудшилось, и он уже не мог участвовать в этих исследованиях.

К тому времени FDA отозвало свое разрешение на использование таких устройств в опытах с людьми, и на территории США новых испытуемых уже нельзя было законным путем подвергнуть этой процедуре. По словам Кеннеди, организация стала требовать от него более подробной информации о безопасности его экспериментов — в том числе и сведения о нейротрофических факторах, которые он использует для стимулирования роста нейронов. А когда Кеннеди отказался предоставлять эти данные, Управление отказалось дать добро на дальнейшее применение таких имплантов в работе с людьми.

Эта задержка очень замедлила исследования Кеннеди: новые устройства он сконструирует лишь в 2014 г.

Так что его идеи пришлось развивать другим.

* * *

Как и большинство работающих в этой области, Гервин Шальк с интересом следил за первопроходческими исследованиями Кеннеди. Но он отлично понимал те ограничения, которые накладывает использование единичных электродов. Шальк долгое время провел в царстве абсолюта — бесчисленных страниц компьютерного кода, инструкций, состоящих из простых логических утверждений по схеме «если — то». И ограниченность возможностей электродов, применяемых нейрофизиологами, всегда раздражала его. Даже самый технически совершенный набор электродов мог одновременно записывать сигналы лишь от нескольких сотен нейронов.

Но уже на рубеже тысячелетий Шальк повстречался на одной конференции с Эриком Лейтхардтом, молодым нейрохирургом из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, который использовал загадочную технологию под названием электрокортикография (ЭКоГ), или интракраниальная [внутричерепная] ЭЭГ (иЭЭГ), позволявшую исследователю извлекать сигналы непосредственно с поверхности мозга. Хотя эта методика тоже требовала хирургического вмешательства (чтобы приподнять верхнюю часть черепа и получить доступ к внешнему слою мозга), она все-таки не требовала, чтобы хирург проникал в саму кору и вставлял электроды непосредственно в серое вещество мозга, а значит, такая технология была гораздо менее рискованной. А поскольку электроды помещались непосредственно на поверхность мозга, не приходилось опасаться, что сигналы будут отражаться от черепной коробки, тем самым мешая определить точное происхождение этих импульсов. Конечно, разрешающая способность метода не позволяла так точно локализовать сигналы, как это удается сделать с помощью единичных электродов, вводимых непосредственно в мозг. Но Шальк — после более детального обсуждения метода с Лейтхардтом — пришел к выводу, что он может подобраться довольно близко к такой точности, если сумеет собрать данные с достаточно большого количества точек по всей верхней части мозга, а затем с помощью магии математики вычислит, где возникают различные сигналы.