Физика невозможного

К примеру, таким образом полностью парализованный человек мог бы управлять своим креслом исключительно при помощи мыслей. Или, если окажется, что человек способен получить на экране двадцать шесть надежно распознаваемых рисунков, он, вполне возможно, сможет печатать латиницей одним только усилием мысли. Конечно, это очень грубый метод передачи мыслей; кроме того, требуется немало времени, чтобы средствами биологической обратной связи научить человека управлять волновым рисунком собственного мозга.

Работы Нильса Бирбаумера из Университета Тюбингена в Германии, безусловно, приблизили тот момент, когда человек научится «печатать силой мысли». Бирбаумер использовал биологическую обратную связь, чтобы помочь людям, частично парализованным в результате повреждения нервной системы. Он сумел научить таких людей менять волновой рисунок работы мозга и таким способом печатать на экране компьютера простые предложения.

Обезьянам вживляли в мозг электроды и при помощи биологической обратной связи учили в некоторой степени контролировать свои мысли. После этого обезьяны могли при помощи мыслей управлять рукой-манипулятором через Интернет.

В Университете Эмори в Атланте провели еще более показательную серию экспериментов. Непосредственно в мозг парализованному в результате инсульта человеку внедрили стеклянную бусину, соединенную с компьютером тонким проводком. При помощи определенных мыслей парализованный человек мог посылать сигналы в компьютер и двигать по экрану курсор. После некоторой практики и тренировок с использованием биологической обратной связи пострадавший от инсульта научился сознательно управлять курсором. В принципе, управляя курсором на экране, человек может записывать мысли, включать приборы, водить виртуальные машины, играть в видеоигры и т. п.

Нейробиолог из Университета Брауна Джон Донохью сделал, возможно, самый важный шаг в создании системы взаимодействия мозга с машиной. Он сконструировал аппарат под названием «Брейнгейт», позволяющий парализованному человеку производить поразительное количество физических действий, используя одну только силу мысли. Донохью испытывал свое устройство на четырех пациентах. Двое из них страдали от травмы спинного мозга, третий перенес инсульт, а четвертый был парализован в результате амиотрофического латерального склероза [или болезни Лу Герига, той самой болезни, от которой страдает космолог Стивен Хокинг).

Один из пациентов Донохью — двадцатипятилетний Мэтью Нейгл, полностью парализованный ниже шеи, — сумел всего за день освоить совершенно новые для него навыки работы с компьютеризованной системой. Теперь он может переключать каналы телевизора, регулировать звук, сжимать и разжимать ладонь искусственной руки, рисовать грубый круг, управлять компьютерным курсором, играть в видеоигры и даже читать электронную почту. Летом 2006 г. этот человек появился на обложке журнала Nature и произвел в научном сообществе настоящую сенсацию.

Сердце прибора — крохотный кремниевый чип размером всего 4 мм, снабженный сотней крохотных электродов. Этот чип помещают сверху непосредственно на ту часть мозга, которая управляет двигательной активностью. Он наполовину проникает в кору мозга, толщина которой составляет около 2 мм. От чипа сигнал по золотым проводкам поступает на усилитель размером примерно с ящичек для сигар, а затем передается в компьютер размером примерно с посудомоечную машину. Там сигнал проходит обработку при помощи специального программного обеспечения, способного распознать некоторые рисунки мозговой деятельности и перевести их в механические движения.

В предыдущих экспериментах, где пациенты читали собственную ЭЭГ с экрана, процесс освоения биологической обратной связи был медленным и утомительным. Но если приспособить в помощь пациенту компьютер, умеющий распознавать рисунки мыслей, процесс обучения значительно ускорится. На первом занятии Нейгла попросили мысленно представить движение рукой вправо и влево, сгибание запястья, сжимание и разжимание руки в кулак. Донохью с радостью увидел, что, когда Нейгл представляет себе движение рук и пальцев, в его мозге действительно срабатывают разные нейроны. «Мои ощущения были просто невероятны — ведь можно было видеть, как клетки мозга изменяют свою активность. Тогда я понял, что это все может развиваться, что такая технология действительно будет работать», — вспоминает он.

(У Донохью есть личная причина для страстного интереса к такому экзотическому виду взаимодействия мозг — машина. Ребенком он провел некоторое время в инвалидном кресле из-за болезненного дегенеративного заболевания, так что он на собственном опыте знает, каково это — потерять возможность двигаться и стать совершенно беспомощным.)