Слепая физиология. Удивительная книга про зрение и слух

В 1790 году Алессандро Вольта (именем которого был назван вольт) вставил по одному концу электрической цепи в каждое ухо и ощутил «в голове громкое “бум”», за которым следовал звук, похожий на «кипение густого супа»[163]. С учетом этого несколько шокирующего переживания он больше никогда не повторял этот эксперимент, но его наблюдения стали первым доказательством того, что наше восприятие звука по крайней мере отчасти связано с протекающими в нашей голове электрическими процессами.

Почти два века спустя, в 1957 году, Андре Джурно и Шарль Эрье провели в Париже первую прямую стимуляцию слухового нерва. Отоларинголог Эрье оперировал человека, который потерял оба слуховых органа внутреннего уха – улитки. Во время операции Эрье поместил катушку разработки Джурно на обрубок слухового нерва, который ведет от внутреннего уха к мозгу. Чтобы преобразовать внешние звуки в электрический сигнал, был использован микрофон, с которого сигнал через катушку-передатчик, установленную снаружи черепа, передавался на внутреннюю катушку и далее на слуховой нерв. Это приспособление позволило пациенту услышать внешние звуки[164].

Звуки формируются при вибрации объектов. Своими колебаниями объекты толкают (сжимают) и – реже – тянут воздух вокруг себя, из-за чего вокруг них распространяются волны. Если частота этих волн низкая, меньше двадцати колебаний в секунду, мы чувствуем их как вибрацию на коже, но если их частота находится в пределах от двадцати до двадцати тысяч колебаний в секунду, мы слышим их как звук. Природные звуки почти всегда сложны: каждый звук состоит из множества звуковых волн разной частоты (что мы воспринимаем как высоту звука) и амплитуды (что мы воспринимаем как громкость). Эти звуковые волны заставляют вибрировать наши барабанные перепонки, которые приводят в движение три косточки в среднем ухе – а они в свою очередь толкают овальное окно улитки во внутреннем ухе. От этого приходит в движение жидкость, заполняющая улитку, которая давит на базилярную мембрану, стимулируя внутренние волосковые клетки – наши слуховые рецепторы. Внутренние волосковые клетки сообщают информацию нейронам слухового нерва в улитке, которые передают ее по слуховому каналу в мозг. Все это помогает усилить звуковой сигнал даже от низкочастотных волн. Собственные слуховые органы пациента Джурно и Эрье не работали, поэтому во время операции ученые стимулировали его слуховой нерв напрямую.

По чистой случайности один пациент в Лос Анджелесе показал своему отологу, доктору Уильяму Хаусу, газетную заметку о работе Джурно и Эрье[165]. Доктор Хаус был заинтригован. Многие люди теряют слух, когда погибает большинство их внутренних волосковых клеток, или все эти клетки. Можно ли восстановить слух глухого человека, разработав приспособление, которое будет в обход самого уха стимулировать слуховой нерв напрямую? В 1961 году он установил своим двум пациентам первые кохлеарные имплантаты. Они работали по тому же принципу, что и устройство Джурно и Эрье, за исключением того, что электроды были установлены не на сам слуховой нерв, а в улитку. Внешние звуки приводили к тому, что электрод стимулировал слуховые нейроны по центру улитки, которые передавали информацию в слуховую кору головного мозга, и пациенты начинали слышать.

Однако ткани вокруг внутренней катушки у этих пациентов покраснели и начали отекать, и доктор Хаус, опасаясь, что их организм отторгает имплантат, предпочел его удалить. В то время он много оперировал и должен был поддерживать свою молодую семью, поэтому он несколько лет не мог продолжить работу над кохлеарными имплантатами. Но в 1972 году, разработав портативное устройство, он предоставил его одному из своих пациентов, Чарльзу Грейзеру. Электронику для этого устройства разработал Джек Урбан, с которым они давно работали вместе. Внешний стимулятор генерировал переменный ток, амплитуда которого повышалась и понижалась в зависимости от внешних звуков. Далее эта информация посредством радиоволн передавалась на электрод в улитке, который стимулировал слуховые нейроны. В свой первый день с этим кохлеарным имплантатом Грейзер, который потерял слух во взрослом возрасте, наслаждался самыми разными звуками, которые слышал во время утренней велопрогулки, и в тихой обстановке даже мог понять устную речь.