Нексус

Операция увенчалась успехом. Имплант был установлен в ту часть двигательной зоны коры головного мозга Джонни Рея, которая до инсульта использовалась для управления его правой рукой. Постепенно Джонни научился перемещать курсор на экране компьютера, думая о перемещении своей руки. С помощью этого курсора он мог печатать сообщения для своих друзей и родных, и это был огромный шаг вперед по сравнению с открыванием и закрыванием глаз. Позднее, когда его спрашивали, что он делает, чтобы использовать эту систему, Джонни печатал «Н-И-Ч-Е-Г-О». Он больше не думал о перемещении своей руки, и думал только о перемещении курсора. Его мозг воспринимал имплант как некую совершенно новую конечность.

Другие исследователи, работавшие в этой области, достигли больших успехов в работе с данными датчиков. Самый распространенный в мире нейронный протез преобразует аудиосигналы в непосредственную стимуляцию нервов головного мозга — это кохлеарный имплант. Им пользуются более двухсот тысяч человек по всему миру. Если у вас нет кохлеарного импланта или вы не знаете никого, кто им пользуется, он может показаться просто каким-то специализированным слуховым аппаратом. Но на самом деле разница здесь очень велика. Обычный слуховой аппарат улавливает аудиосигнал с помощью своего микрофона, очищает его от помех, усиливает, а затем воспроизводит с помощью маленького динамика в ухе пациента.

Но это работает лишь в том случае, когда пациент хоть что-то слышит. Если волосковые клетки внутреннего уха умерли, то никакого слуха у него не осталось. Можно направить в это ухо звук мощностью хоть в 120 децибел и ничего не добиться. А вот кохлеарный имплант может это обойти. Он улавливает аудиосигнал и преобразует его в нервные сигналы — особые электрические сигналы, которые стимулируют слуховой нерв. Конечно, он далеко не идеален, но все же дает людям, которые до этого были совершенно лишены слуха, возможность настолько хорошо слышать, что они могут беседовать с окружающими.

В середине 2000-х годов ученые начали проделывать то же самое со зрением. Исследователь по имени Уильям Добелли создал первый в мире нейронный зрительный протез и с помощью нейрохирурга имплантировал его в мозг человека по имени Йенс Науман, которых за двадцать лет до этого лишился глаз. Система была довольно проста: встроенная в очки цифровая камера улавливает изображения, которые обрабатываются простым компьютером. А затем направляются в зрительную кору — участок головного мозга, который отвечает за зрение — с помощью комплекта электродов, которые попадают в мозг через гнездо, расположенное на затылке. К Йенсу — тому пациенту, который первым получил этот протез, — не вернулось зрение, которым он обладал до того, как лишился глаз, но он получил зрение, которое дает ему возможность различать объекты и перемещаться между ними. На видеозаписи, которую я обычно демонстрирую, можно видеть, как Йенс на «Мустанге» с откидным верхом перемещается по автостоянке благодаря своему новому протезу, который позволяет ему видеть препятствия.

С тех пор направление исследований несколько сместилось, сосредоточившись на вводе данных в мозг путем стимулирования зрительного нерва за сетчаткой глаза, без проникновения дальше в мозг. Однако принцип остается тем же самым — мы можем получать данные датчиков и преобразовывать их в нервные импульсы, которые понимает мозг.

Мы также можем добиваться обратного. В 2011 году группа ученых Калифорнийского университета в Беркли во главе с Джеком Галлантом продемонстрировала, что с помощью функциональной установки МРТ (сканера головного мозга, позволяющего видеть происходящую в нем некоторую активность) можно реконструировать изображение, которое в данный момент видит испытуемый. Изображение очень нечеткое, но ведь это только начало. Мы можем не только посылать в мозг данные датчиков, но и извлекать их оттуда.

Все эти усилия позволяют сделать один поразительный вывод — в мозг входит и из мозга выходит очень мало данных. На данный момент даже самые сложные мозговые импланты — как тот, что был имплантирован в мозг Йенса, чтобы восстановить его зрение — имеют всего лишь 256 электродов. А вот мозг имеет около ста миллиардов нейронов, зрительная и двигательная зоны коры головного мозга располагают миллиардами нейронов. Просто поразительно, что с такими ограниченными объемами входных и выходных данных мы вообще можем получать что-либо полезное. Небольшая полоса пропускания данных объясняет, почему восстановленное зрение является таким зернистым, почему слух недостаточен для восприятия музыки и т. д. Тем не менее опыт прошедших лет позволяет надеяться на чрезвычайно быстрое развитие электроники.