Как работает ваш мозг. Внутри самого сложного объекта во Вселенной

Скопировать этот процесс с помощью MIMO – серьезная задача, которой Дедуайлер и Хэмпсон занялись в последние годы. Они научили макак запоминать расположение и форму картинки на экране, а затем выбирать то же изображение из гораздо большего количества картинок почти через минуту. Все это время через электроды в мозге макак программа записывала нейронные сигналы, которые формировались в префронтальной коре и гиппокампе. Затем обезьянам вводили препарат, лишая их способности формировать новые долговременные воспоминания, и животные вновь выполняли задание. Когда ученые электрически стимулировали нейроны теми же сигналами, которые записали при успешных попытках, обезьяны справлялись гораздо лучше. Введение кода стимулировало гиппокамп и префронтальную кору воспроизводить «правильные» воспоминания.

Что интересно, Дедуайлер и Хэмпсон нашли последовательности, соответствующие не точным изображениям, на которые смотрели обезьяны, а более общим их признакам, например, содержащие голубой цвет или лицо человека. «Мы думаем, именно так устроена память», – говорит Дедуайлер: вместо отдельных нейронных сигналов для каждого человека, места или вещи, с которыми вы сталкиваетесь, мозг разбивает входящую информацию на элементы. «Затем, чтобы вспомнить конкретный предмет, вам не нужно вспоминать его целиком», – говорит он. Предмет помогает воспроизвести сочетание элементов, а не точные детали.

Программе помогла пластичность мозга самих обезьян, предположил Даофень Чень из Национального института здоровья в Бетесде, штат Мэриленд. «Мозг старается встретить компьютер на середине пути, – считает он. – Это адаптивный процесс. Дайте мозгу достаточно информации – даже неидеальной – и он преобразует ее в то, что сочтет полезным».

По мере совершенствования технологии чипы для мозга, содержащие электроды и программы, подобные MIMO, возможно начнут передавать невероятно тонкие детали опыта. Ранульфо Ромо из Университета Мехико показал, что его чипы принимают сигналы, подхватывающие мельчайшие изменения в сенсорном восприятии, например определенную частоту вибраций на коже. В качестве подтверждения он даже использовал опыт по имплантированию входящих ощущений от одной обезьяны в мозг другой, как будто это телепатия. «Обезьяны интегрировали ложные восприятия как собственную рабочую память», – говорит Ромо.

Такое тонкое декодирование сенсорной информации могло бы иметь важные последствия и кроме восстановления данных в памяти. Например, иногда люди теряют способность разговаривать из-за повреждений мозга между областью Вернике и областью Брока. Чип, способный принять эти детальные сенсорные сигналы и транслировать их между двумя участками, мог бы, следовательно, вернуть речь (см. рис. 9.1).

Электронные импланты могли бы помочь людям с повреждениями мозга, записывая нейронные сигналы и проигрывая их в обход поврежденного участка

Рис. 9.1. Восстановление поврежденного мозга

Несмотря на достижения, главная неизвестная величина – это качество экспериментов. «Вы не можете поинтересоваться у животного, как он воспринимает воспоминание», – говорит Санчес. Вскоре все может поменяться. Проект «Восстановление активной памяти» под руководством Санчеса, выполняемый для Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA), пытается расширить исследования на эксперименты с людьми. По предварительным результатам, группа участников определила электрические сигналы простых воспоминаний при их формировании в гиппокампе волонтеров и смогла стимулировать воспоминание точным электрическим импульсом.

После того как волонтеры опробуют и помогут доработать разные виды программ и устройств, прототипы чипов передадут на клиническое тестирование. Такие исследования потребуют одобрения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (Food and Drug Administration – FDA) и информированного согласия волонтеров. Если FDA сочтет чип достаточно безопасным, его разрешат выпускать. DARPA надеется использовать полученные импланты для помощи солдатам, возвращающимся с войны с черепно-мозговыми травмами.

Некоторые исследователи-нейроинженеры считают возможным использовать похожие чипы для помощи людям с болезнью Альцгеймера и инсультами, в зависимости от уровня повреждений. Для более серьезных повреждений мозга Хэмпсон предполагает устройство с кнопками, которое надевается на пояс и помогает вспомнить конкретные места и их назначение. «Допустим, я на кухне, мне нужно вспомнить, где лежат приборы, – говорит он. – Пациент нажимает нужную кнопку, и воспоминание всплывает, потому что мы записали его код».