Ландшафты мозга. Об удивительных искаженных картах нашего мозга и о том, как они ведут нас по жизни

Хотя восстановление зрительных образов на основании наблюдений за активностью мозга производит впечатление и дает ученым некоторую информацию, оно не имеет практического смысла. Оно сильно отличается от восстановления преднамеренных движений на основании анализа активности нейронов моторной коры. Усовершенствования в области робототехники позволили создать подвижные протезы конечностей. Теперь ученые развивают технологию, которая раскодирует моторную активность мозга парализованных людей и направляет ее на использование вспомогательных устройств. Это наилучшее применение чтения мыслей – повышать возможности разума благодаря прочтению его содержания.

Рис. 34. Демонстрация чтения мыслей обезьяны. Изображения слева – лица людей, которые видела обезьяна, изображения справа – образы, расшифрованные на основании активности ее мозга. Источник: Cell, vol. 169, no. 6. Copyright © 2017 Elsevier Inc.

Один такой разум принадлежит Денису Дегрею. Он оказался парализованным ниже шеи с того момента, когда однажды дождливым утром пошел выносить мусор, поскользнулся и упал. Из-за паралича он лишился возможности делать многие простые вещи: самостоятельно есть и переодеваться, а также держать в руках книгу или писать. Однако благодаря экспериментальной методике Денис может использовать айпад[278]. В результате хирургической операции в участок его двигательной карты M1, отвечающий за движения руки, были вживлены электроды. Теперь с помощью этих электродов можно измерять активность мозга, которую анализирует декодер и посылает инструкции компьютеру, заставляя двигаться курсор. Это устройство позволяет Денису передвигать курсор и выбирать на экране буквы, которые он хочет напечатать.

Поскольку электроды вживлены в область моторной коры, отвечающую за руку, для управления курсором Денис использует двигательные образы. Вот что он рассказывает: “Для визуализации самым удобным для меня оказался образ биллиардного шара. Когда я кладу руку на шар и толкаю его вперед, курсор движется вверх. Я толкаю назад – курсор идет вниз. Влево и вправо точно так же. Как в старых видеоиграх”[279]. Декодер научился сопрягать активность мозга Дениса при создании этого двигательного образа со специфическими движениями курсора по экрану, превращая образ в видимое действие.

Ученые из той же компании нашли и другие способы использования мозговых имплантатов и чтения мыслей для помощи парализованным пациентам. Одним из этих людей был Билл Кочвар, оказавшийся парализованным ниже шеи после аварии на дороге, которая повредила спинной мозг. С тех пор он прикован к инвалидному креслу и полностью зависит от людей, которые его кормят, моют и поворачивают каждые два часа. Кочвар добровольно участвовал в различных исследованиях, направленных на восстановление подвижности парализованных людей. У него, как и у Дегрея, электроды вживлены в отдел моторной коры, ответственный за правую руку[280]. Через несколько месяцев ученые подключили электростимуляторы к мышцам его правой кисти, предплечья и плеча. Включение стимуляторов вызывает сокращение мышц и позволяет двигать кистью и предплечьем.

После некоторой тренировки Кочвар научился использовать мысленные образы для произвольных движений рукой. Декодер читает сигналы мозга и превращает их в инструкции для стимуляторов в мышцах кисти и предплечья. И стимуляторы начинают работать, заставляя нужные мышцы сокращаться в соответствии с инструкциями. В результате Кочвар способен совершать кистью хватательные движения и подносить рукой пищу ко рту. “Это удивительно, – рассказывает он, – я представляю, как двигаю рукой, и она это делает. Я могу двигать ею от себя и к себе, вверх и вниз”[281].

Но есть и сложности. Стимуляторы вызывают недостаточно сильное сокращение мышц правого плеча, чтобы преодолевать силу тяжести и поднимать руку полностью. Поэтому ученые поместили руку на подвижную опору, напоминающую автоматизированную петлю. Эта петля помогает поднимать и опускать руку и, как и стимуляторы в мышцах, находится под контролем мозга. Для выполнения этого движения требуется специальное поддерживающее устройство, так что Кочвар мог использовать имплантат только за специальным столом в больнице. Кроме того, декодеру понадобилось время, чтобы научиться понимать инструкции моторной коры. Кочвар тренировался несколько месяцев, прежде чем смог эффективно управлять системой. Но он был воодушевлен и впечатлен результатами. Поразительно, что полностью парализованный человек способен брать ложку и самостоятельно есть картофельное пюре.