Слепая физиология. Удивительная книга про зрение и слух

Воспоминания Хауса и Кларка демонстрируют настойчивость и упорство, с которыми оба они преодолевали не только политические, но и технические проблемы, связанные с разработкой кохлеарных имплантатов. Они никогда не переставали работать над поиском решений. Улитка устроена тонотопически: волосковые клетки и слуховые нейроны у основания улитки (недалеко от того места, где она соединяется со средним ухом, в широкой части спирали) реагируют на высокие частоты, тогда как клетки на кончике реагируют на низкие частоты, и между ними расположены клетки, отвечающие за все промежуточные варианты. Чтобы увеличить набор частот, которые могут слышать и различать пациенты, Грэм Кларк хотел установить целый ряд электродов, которые могли бы покрывать большую часть спирали улитки и таким образом стимулировать разные ее участки^[173]. Однако, если цепочка электродов будет слишком гибкой, она не удержится на повороте в улитке, тогда как слишком жесткая цепочка не загнется по спирали. Эта проблема мучила Кларка до тех пор, пока в отпуске на пляже на него не снизошло озарение. Он взял несколько спиральных раковин улитки и попробовал вводить в них разные травинки и веточки. Оказалось, что лучше всего работали стебли, которые были гибкими на конце, но более жесткими у основания: гибкий кончик позволял стеблю завернуться, а жесткое основание не давало ему сломаться. Сегодня вводимые в улитку электроды обладают разной жесткостью – гибче на кончике и жестче у основания – и покрывают примерно один оборот с четвертью в улитке, которая загибается на два с половиной оборота.

Различные модели кохлеарного имплантата работают по схожему принципу. На внешней части, которая крепится за ухом, расположен микрофон, который принимает внешние звуки и преобразует их в электрический сигнал. Этот сигнал отправляется на речевой процессор, который преобразует сигнал в цифровой вид и разделяет его на разные частоты. В ходе дальнейшей обработки эти сигналы отправляются обратно на внешнюю часть устройства, откуда они посредством радиоволн передаются на внутренний чип, установленный под черепом, который посылает их на нужные электроды в улитке в соответствии с частотой звуков. Электроды, расположенные у основания улитки, возбуждают слуховые нейроны, отвечающие за высокочастотные звуки, а электроды, расположенные ближе к кончику, стимулируют нейроны, связанные с низкочастотными звуками. Речевой процессор обычно выполнен в форме слухового аппарата и точно так же сидит на ухе, однако некоторые производители встраивают его в ту часть, где расположены микрофон и катушка-передатчик. Водонепроницаемые речевые процессоры можно носить на руке. Магниты на внешней и внутренней частях устройства удерживают их на нужных местах^[174]. Такое устройство хорошо тем, что кохлеарный имплантат можно обновить, изменив программу на речевом процессоре, и для этого не нужно заменять внутреннюю частью устройства. Речевой процессор в имплантате каждого пациента настраивают таким образом, чтобы ему было наиболее комфортно и удобно пользоваться своим слухом.

Здоровая улитка содержит три тысячи организованных тонотопическим образом внутренних волосковых клеток, стимулирующих слуховые нейроны. В настоящий момент кохлеарный имплантат содержит не больше двадцати двух электродов, и не все их можно использовать одновременно для стимулирования смежных зон улитки. Поскольку соотношение внутренних волосковых клеток к электродам составляет больше, чем сто к одному, неудивительно, что люди с кохлеарными имплантатами различают частоты не так хорошо, как люди с нормальным слухом. Например, они могут не услышать разницу между нотами до и до-диез на фортепиано. Однако поразительно, насколько хорошо человек с кохлеарным имплантатом слышит в целом: многие могут понимать речь, не читая по губам, что позволяет им говорить по телефону, а те, кто получил имплантаты для обоих ушей, могут слышать речь в шумной обстановке и определять, откуда исходит звук. Многие глухие от рождения дети, которые получили имплантат на первом году жизни, хорошо ориентируются в слышащем мире. Совершенно поразительно, насколько эффективен оказывается кохлеарный имплантат – и это является живым свидетельством тому, как гибок и пластичен человеческий мозг.

Глава 12. Необъяснимое чувство