Как работает ваш мозг. Внутри самого сложного объекта во Вселенной

Декодировать сигналы мозга и добраться до наших ощущений и движений – это одно. А что с воспоминаниями? Конечно, это все научная фантастика. Работа Сэма Дедуайлера определенно напоминает сцену из «Матрицы». Как Нео скачивает навыки мастера кунг-фу, так и Дедуайлер подключает мозг крысы к электронике и трансплантирует в ее мозг воспоминания, полученные от 30 крыс, уча ее тому, что она сама никогда не переживала. Исследование могло бы стать значимым открытием – но… «Все считали, что это научная фантастика, – говорит ученый. – Я думал, никто не поверит, пока я не проведу сотню контрольных опытов».

Так он и поступил. И в 2013 году, через десять лет после первого эксперимента, статью наконец опубликовали. Мгновенное кунг-фу все еще остается сценарием голливудских блокбастеров, но исследование может иметь огромное значение для людей с повреждениями мозга. Тот же тип нейронных имплантов, «подаривший» воспоминания многих крыс одной, мог бы восстановить утраченную функцию мозга после аварии, инсульте или болезни Альцгеймера.

У многих людей с потерей памяти поврежденные участки мозга не способны передать информацию от одного участка другому. Если бы удалось создать электронику, которая считывает сигналы одного участка, обходит поврежденные места и передает сигнал во второй участок, люди вернули бы себе способность формировать новые воспоминания и даже открыли бы доступ к драгоценным старым. Такой чип стал бы своего рода объездным путем мозга.

Прийти к этому не просто: подобному импланту требуется нейронаука, которая еще только формируется. Более того, новые технологии затрагивают этические вопросы, когда-то бывшие предметом научной фантастики. Мы – это наши воспоминания, и, вероятно, если избежать их повреждений, наша личность сохранится, – но если память превратилась в компьютерный алгоритм, остаетесь ли вы тем же самым человеком? Скоро придет время узнать: первые опыты с людьми уже на подходе.

Наша способность посылать сообщения в мозг и принимать их из него за последние два десятилетия сильно окрепла (см. даты в конце главы).

Но память тем сложнее, что требует координации между множеством участков мозга. Для перемещения между участками нужно устройство, которое зафиксирует активность одного набора нейронов, а затем при необходимости проиграет ее, стимулируя другой набор нейронов. Нет смысла напоминать, что это сложная задача. «Чтобы сделать когнитивное устройство, мы сначала должны понять, как выглядит память», – говорит Роберт Хэмпсон, работающий над когнитивными имплантами вместе с Дедуайлером в Баптистском медицинском центре Уэйк-Форест, штат Северная Каролина. Поиск следов воспоминаний в мозге осложняется многообразием типов воспоминаний: есть кратковременная «рабочая память», которая помогает вспомнить телефонный номер, прежде чем вы начнете его набирать; сенсорные воспоминания, включающие эхо только что сказанного; и долговременные воспоминания – факты, навыки и опыт. Дедуайлер и Хэмпсон заинтересованы именно в долговременных воспоминаниях.

Хотя следы воспоминаний отличаются, все долговременные воспоминания зарождаются в гиппокампе, «печатном станке» мозга. Поместите сюда имплант – и вы сможете записывать воспоминания по мере их формирования. Следующий шаг – выяснить нейронный код, соответствующий конкретному воспоминанию. Считается, что ключ от кода кроется в точном порядке срабатывания нейронов, например, одна синхронная разрядка нейронов передает вам понятие Эйфелевой башни, а другая, возможно, наслаивающаяся, представляет Париж в целом.

Взломать нейронный код

За последние пару десятилетий нейроученые постепенно начали находить способы взламывать этот код. В 1990-х годах Теодор Бергер из Университета Южной Калифорнии предпринял первые шаги, обратившись к системе со многими входами и выходами (Multiple Input, Multiple Output – MIMO). MIMO обычно используют в беспроводных коммуникациях для выделения сигнала среди шумов, и Бергер понял, что тот же принцип применим и для извлечения значимых сигналов из общего шума миллионов работающих нейронов. Поиски не помогли ему расположить к себе скептиков. «Долгое, долгое время люди называли его сумасшедшим», – говорит Эрик Лейтхардт, нейрохирург из Университета Вашингтона в Сент-Льюисе, штат Миссури.