Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга

Затем ученые еще на шаг продвинулись в демонстрации возможностей коры. В 2000 году исследователи из Массачусетского технологического института перенаправили восходящие нервные пути от глаз хорька в слуховую кору, в результате чего она стала получать зрительные данные. К чему это привело? Слуховая кора скорректировала свои нейронные связи так, что они стали похожи на связи, характерные для первичной зрительной коры19. Животные с такими переподключенными нейронными связями воспринимали входящие в слуховую кору сигналы как нормальное зрение. Отсюда делаем вывод: судьбу коры определяют паттерны входных сигналов. Мозг гибко монтирует свою сеть, чтобы наилучшим образом представлять (и в конечном счете использовать как руководство) любые данные, какие ему доведется получить (рис. 4.10)20.

Рис. 4.10. Зрительные нервные волокна в мозге хорька были перенаправлены в слуховую кору, после чего она начала обрабатывать зрительную информацию

_{Печатается с разрешения автора}

Сотни исследований пересадки кортикальной ткани и переподключения входных сигналов подтверждают правоту модели, рассматривающей мозг как универсальное вычислительное устройство — машину, которая производит стандартные операции с притекающими данными, будь то вид резвящегося на лужайке кролика, звук телефонного звонка, вкус арахисового масла, запах салями или прикосновение шелка к щеке. Мозг анализирует поступившие данные и помещает в контекст «что я могу с этим сделать?». Вот почему незрячему могут быть полезны входные данные, даже когда они поступают от прикосновений к спине, от ушей или со лба.

* * *

В 1990-х годах Бах-и-Рита с коллегами задумали сконструировать устройство для незрячих габаритами поменьше, чем громоздкое стоматологическое кресло, и разработали совсем маленький прибор, который назвали BrainPort21. На лоб слепому человеку помещают видеокамеру, сигналы от которой в виде электрических импульсов передаются в помещаемую на язык плату с электродами размером чуть более 3 см² — «наязычный дисплей» (Tongue Display Unit, TDU) (рис. 4.11).

Рис. 4.11. Зрение посредством языка

_{Javier Fadul, Kara Gray, and Culture Pilot}

Электроды создают слабые разряды тока, коррелирующие с расположением пикселей, а язык ощущает покалывания, как от взрывной карамели-шипучки Pop Rocks (другая аналогия — пузырьки шампанского). Яркие пиксели кодируются в виде сильных покалываний в соответствующих точках на языке, пиксели побледнее — как покалывания умеренной силы, а черные не производят вообще никакого воздействия. BrainPort позволяет различать визуальные объекты с оптической резкостью примерно в 20/800 остроты зрения22. Пользователи говорят, что сначала воспринимают стимуляции как хаотичное смешение неузнаваемых краев и форм, но потом начинают распознавать их, что позволяет оценить расстояние между предметами, их форму, направление движения и размер23.

Мы воспринимаем язык прежде всего как орган вкуса, но не будем забывать, что он усеян множеством тактильных рецепторов (это они позволяют вам воспринимать текстуру пищи) и потому может служить превосходным машинно-мозговым интерфейсом24. Электродная плата на языке, как и другие визуально-тактильные устройства, напоминает нам, что зрение возникает не в глазах, а в мозге. При визуализации мозга у натренированных индивидов (слепых или зрячих) изменения электротактильных разрядов на языке активируют зону мозга, которая в норме задействуется для восприятия видимого движения25.

Как и в случае с соленоидной решеткой на спине, незрячие пользователи BrainPort со временем начинают чувствовать, что визуальная картинка обладает открытостью и глубиной и что объекты располагаются снаружи. Иными словами, их ощущения выходят за рамки осмысления происходящего на поверхности языка и перерастают в непосредственный опыт восприятия. Оно не описывается в понятиях «я чувствую на языке схему электрических разрядов, в которых закодировано, что “мимо меня прошла моя жена”», а создает непосредственное впечатление, что жена проходит через гостиную. Если у вас нормальное зрение, примите к сведению, что ваши глаза работают точно так же: электрохимические сигналы на сетчатке воспринимаются вами как образ приятеля, который машет вам рукой, образ проносящейся мимо Ferrari или алого воздушного змея на фоне небесной синевы. Даже притом что все это происходит на поверхности ваших сенсорных детекторов, вы воспринимаете это как происходящее снаружи. И не имеет значения, выступают ли детектором глаза или язык. Вот как описывает опыт пользования прибором BrainPort незрячий участник испытаний Роджер Бэм: