Текст книги "Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга"

Рис. 4.15. Двое малышей используют нагрудный вибрационный пояс

Syed Rahman and Emily Stevens

Помимо этого, дети и сами стали произносить больше звуков, поскольку у них впервые в жизни замкнулась петля обратной связи: они издавали некий звук и сразу ощущали входной сенсорный сигнал. Вы наверняка не вспомните, но именно таким образом сами в младенчестве учились пользоваться ушами: лепетали, гулили, хлопали в ладошки или били по деревянным прутьям кроватки – и ощущали обратную связь в этих странных штуках по обе стороны головы. Именно так вы учились расшифровывать входящие звуковые сигналы: сопрягали собственные действия с их последствиями. Теперь представьте, что нагрудный пояс надет на вас самих. Вы громко произносите начало панграммы (стандартной проверочной фразы «Шустрая бурая лисица…», содержащей все буквы английского алфавита[137]137
  Полностью панграмма выглядит так: The quick brown fox jumps over the lazy dog – шустрая бурая лисица прыгает через ленивого пса. Прим. пер.


[Закрыть]) и в тот же момент кожей ощущаете эти слова. Ваш мозг учится связывать звук и тактильное ощущение и понимать непривычный вам язык вибраций[138]138
  Позволю себе небольшое отступление: как вы могли заметить, индивиду с врожденной глухотой свойствен свой «акцент». Думаете, это нечто вроде дефекта речи? Вовсе нет. Дело в том, что абсолютно глухой от рождения человек учится произносить слова, наблюдая и копируя артикуляцию говорящих людей. В принципе, для глухих вполне действенный способ учиться говорить – подражание движениям губ говорящего. Правда, в этом способе есть один изъян: глухой человек не может видеть, как у того двигается язык, и, значит, не может скопировать его движения. Попробуйте произнести обычную фразу, не двигая языком, и ваши слова будут звучать так же, как их произнес бы глухой индивид. Наше устройство любопытно тем, что дает возможность преодолеть этот скрытый недостаток. Оно позволяет пользователю уловить разницу в том, как звучит слово, когда его произносит другой человек, с его звучанием в собственном исполнении и тем самым обрести возможность пробовать разные варианты произношения, пока не добьется правильного звучания.


[Закрыть]. Как мы увидим чуть ниже, лучший способ прогнозировать будущее – самим создавать его.

Кроме того, мы разработали тактильно-звуковой заместитель в виде браслета на запястье (Buzz), у которого всего четыре моторчика. Степень разрешения у него ниже, но для многих людей с учетом их образа жизни он более практичен. Пользователь Филипп рассказал нам о своем опыте ношения браслета Buzz на работе в ситуациях, когда он забывал выключить воздушный компрессор:

«Я по обыкновению оставляю его включенным, пока хожу туда-сюда, и тогда коллеги говорят: “Смотри-ка, ты опять не выключил компрессор”. А теперь я ношу Buzz и чувствую: что-то работает. И сразу проверяю, не включен ли компрессор. И уже сам напоминаю коллегам, что они забыли вырубить его. А они каждый раз искренне удивляются: “Постой, а ты-то откуда знаешь?”»

Филипп сообщает, что может определить, когда лают его собаки, в кране журчит вода, звонит входной звонок или жена зовет его (раньше она никогда не произносила его имя, а сейчас это вошло у нее в привычку). Беседуя с Филиппом через полгода после того, как он начал пользоваться устройством Buzz, я тщательно протестировал его внутренний опыт: воспринимает ли он работу Buzz на своем запястье как вибрации, которые следует расшифровать, или же улавливает звуковые сигналы напрямую? Проще говоря, когда на улице завывает сирена скорой помощи, ощущает ли он это как вибрацию на коже, обозначающую включенную сирену, или же сразу знает, что где-то там к больному спешит скорая помощь. Филипп ясно дал понять, что верен второй вариант: «Я воспринимаю звук, который у меня в голове». Точно так же, как вы при виде акробата получаете мгновенное представление, что перед вами акробат (а не оцениваете, какие фотоны уловили ваши глаза), или сразу понимаете, что пахнет корицей (вместо того чтобы сознательно анализировать молекулярный состав химического вещества, раздражающего слизистую вашего носа), так и Филипп слышит окружающую реальность.

* * *

Идея конвертировать звук в тактильное ощущение не нова. В 1923 году психолог из Северо-Западного университета Роберт Голт узнал о слепоглухой десятилетней девочке, утверждавшей, что она может чувствовать звук кончиками пальцев, как Хелен Келлер (1880–1968, американская писательница и политическая активистка, лишилась зрения и слуха из-за перенесенной в детстве болезни, но научилась полноценно общаться). Не поверив девочке, Голт провел ряд экспериментов. Он затыкал ей уши и плотно оборачивал голову шерстяным одеялом (предварительно удостоверившись на своем аспиранте, что он действительно не слышит ни звука). Девочка клала пальцы на мембрану портофона (устройства для передачи звука), а Голт разговаривал с ней, сидя в шкафу. Девочка могла улавливать звуки его речи исключительно за счет вибраций мембраны, ощущаемых ее пальцами. Вот что сообщает Голт:

«После каждого предложения или вопроса одеяло поднимали и она повторяла ассистенту сказанное мной с незначительными не искажающими смысла вариациями. Полагаю, мы имеем удовлетворительное подтверждение, что она понимает звук человеческого голоса через ощущаемые кончиками пальцев вибрации».

Голт упоминает также, что его коллега преуспел в передаче звуков речи через четырехметровую стеклянную трубку. Натренированный участник его эксперимента с плотно закупоренными ушами прикладывал ладонь к концу трубки и определял, какие слова были произнесены с противоположного конца. Опираясь на такого рода наблюдения, исследователи попытались сконструировать приборы для преобразования звука в осязательные ощущения, но слишком большие габариты и очень слабая вычислительная мощь тогдашних технических средств не позволили произвести нечто, имеющее практическую пользу.

В начале 1930-х годов педагог одной из школ Массачусетса разработал методику для двух слепоглухих учеников, мальчика и девочки. Для общения им требовалось читать по губам говорящих, что не представлялось возможным, поскольку оба от рождения были еще и незрячими. Методика же предлагала помещать руку на лицо и шею говорящего. Большим пальцем следовало слегка касаться его губ, а остальными пальцами, развернутыми веером, – щеки и шеи, что позволяло чувствовать движение губ, вибрации голосовых связок и даже токи выдыхаемого ноздрями воздуха. Методика получила название Tadoma – Тэд и Ома. Впоследствии этой методике обучили тысячи слепоглухих детей, и они так искусно овладели ею, что понимали речь почти так же хорошо, как их сверстники с нормальным слухом[139]139
  Alcorn S (1932). The Tadoma method, Volta Rev 34: 195–198; Reed CM et al. (1985). Research on the Tadoma method of speech communication, J Acoust Soc Am 77: 247–257.


[Закрыть]. Главное, что нам следует уяснить, – при таком подходе вся информация поступает к получателю через осязание.

В 1970-х годах слабослышащий изобретатель Дмитрий Каневский предложил двухканальное вибротактильное устройство, где один канал предназначался для низкочастотного диапазона, а другой – для высокочастотного. Два вибромотора помещались на запястьях. К 1980-м годам в Швеции и США появилось множество подобных разработок, подтверждавших мощь и плодотворность научного подхода, опирающегося на силу живых связей. Но, как и прежде, громоздкость подобных устройств, а также ограничение числа вибромоторов (чаще всего предусматривался всего один) оставались камнем преткновения и препятствовали их широкому практическому применению[140]140
  Ограниченные вычислительные возможности вынуждали разрабатывать технологию замещения звуковых ощущений тактильными с использованием полосового фильтра звуковых частот, причем отфильтрованный звук «проигрывался» на коже посредством вибраций соленоидов. Они работали на фиксированной частоте, составлявшей менее половины пропускной полосы некоторых каналов, из-за чего возникали помехи. Современные возможности позволяют производить вычисления намного быстрее и дешевле. Желаемые математические преобразования осуществимы в режиме реального времени фактически без затрат и без необходимости заказывать специальные интегральные микросхемы (ИМС). Литийионные батареи позволяют поддерживать большее число датчиков вибрации, чем в ранних разработках устройств. О разработках слуховых устройств (аппаратов) на основе замещения звука осязанием см. Summers and Gratton (1995); Traunmuller (1980); Weisenberger et al. (1991); Reed and Delhorne (2003); Galvin et al. (2001). См. также Cholewiak RW, Sherrick CE (1986). Tracking skill of a deaf person with long-term tactile aid experience: A case study, J Rehabil Res Dev 23 (2): 20–26.


[Закрыть]. Сегодня мы можем с наибольшей пользой применять достижения прогресса при обработке сигналов, сжатии аудиосигнала, накоплении и хранении энергии вкупе с появлением недорогих носимых на теле вычислительных устройств достаточной мощности, чтобы в реальном времени производить сложную обработку звуковых сигналов.

Более того, наметился прогресс и в самом подходе к подобным заместительным устройствам. Для сравнения вспомним кохлеарные имплантаты (наподобие того, каким пользовался Майкл Хорост, с которым мы познакомились в начале главы), установка которых стоила порядка $100 000[141]141
  Turchetti et al. (2011). Systematic review of the scientific literature on the economic evaluation of cochlear implants in paediatric patients, Acta Otorhinolaryngol 31 (5): 311.


[Закрыть]. А современные технологии позволяют скорректировать нарушения слуха за несколько сотен долларов, что открывает возможности для решения этой проблемы в глобальном масштабе. К тому же имплантация подразумевает инвазивную хирургию, тогда как вибротактильный браслет достаточно по утрам надевать на запястье, как наручные часы[142]142
  Индивидам с уже вживленным кохлеарным имплантатом ношение вибротактильного устройства помогает в среднем на 20 % улучшить способность распознавать средовые шумы: например, собачий лай, стук в дверь, сигналы автомобилей (данные внутренних исследований в рамках проекта Neosensory).


[Закрыть].

* * *

Преимущества осязательной системы разумно использовать по множеству причин. Например, возьмем малоизвестный факт, что людям после ампутации ноги приходится прилагать неимоверные усилия, чтобы научиться использовать протез при ходьбе. Но почему, учитывая высокое качество современных технологий протезирования, ходить на протезированной ноге так сложно? Ответ прост: мозг попросту не знает, где она располагается. Здоровая нога непрерывно транслирует мозгу огромный объем данных, информируя, в каком положении она находится, насколько согнута в колене, каково давление на голеностоп, каковы наклон и поворот стопы. Протез же нем как рыба, от него не поступает никаких сигналов, и потому мозг не представляет, как расположена и как двигается эта «неродная» конечность. Мы установили на протез датчики давления и угла наклона/поворота, транслирующие сигналы вибротактильному жилету Neosensory Vest. Благодаря этому индивид может чувствовать положение протеза так же, как чувствует положение здоровой ноги, и легко научиться ходить с ним (рис. 4.16).

Рис. 4.16. Поток данных от протеза передается на кожу туловища

Печатается с разрешения автора

Данная методика применима и в случае, когда теряется чувствительность живой ноги – так происходит при болезни Паркинсона и ряде других заболеваний. В этом случае мы помещаем в носок датчики, измеряющие параметры движения и давления на конечность, а данные с них передаются браслету Buzz. Благодаря этому пользователь понимает, в каком положении его стопа, опирается ли он на нее в настоящий момент и насколько ровна опорная поверхность.

Тактильные ощущения можно использовать также для решения проблем с равновесием. Помните наязычный электродный дисплей в разработках Пола Бах-и-Риты? Этот дисплей способен на большее, чем просто замещать зрение. Рассмотрим случай консультанта по реабилитации Шэрил Шильтц, которая утратила чувство равновесия после того, как вестибулярный аппарат в ее внутреннем ухе повредился из-за лечения антибиотиками. Шэрил лишилась возможности вести нормальную жизнь, поскольку уже не могла постоянно поддерживать тело в равновесии и постоянно падала. Она узнала о новой разработке, которая могла бы помочь ей: ученые создали шлем, оборудованный датчиками для отслеживания наклона головы[143]143
  Danilov YP et al. (2007). Efficacy of electrotactile vestibular substitution in patients with peripheral and central vestibular loss, J Vestib Res 17 (2–3): 119–130.


[Закрыть]. Полученные данные передавались наязычной плате: когда голова была ориентирована строго прямо, сигнал электростимуляции ощущался по центру платы, при наклоне вперед перемещался к кончику языка, при наклоне назад – соответственно к его задней части. Наклон головы в ту или иную боковую сторону передавался смещением электрического сигнала вправо или влево. Таким образом устройство позволяло человеку, начисто лишившемуся чувства равновесия, получать представление о наклоне своей головы через ощущения на языке.

Шэрил записалась добровольцем на испытание устройства, но с изрядной долей недоверия. Однако эффект проявился немедленно: пока на голову был надет шлем, мозг понимал информацию, поступавшую неведомыми ему путями, а Шэрил в свою очередь сохраняла равновесие головы и тела. После нескольких сеансов Шэрил вместе с командой разработчиков обнаружили остаточный эффект: если она носила шлем в течение десяти минут, то могла нормально сохранять равновесие в течение еще десяти минут после того, как снимала его. Женщину настолько впечатлил этот эффект, что после первых экспериментов она бросилась благодарно обнимать разработчиков.

Кстати, новости оказались еще лучше, чем она предполагала. Поскольку в результате использования платы мозг Шэрил перестраивал свои нейронные подключения, после снятия шлема продолжительность благоприятного остаточного эффекта постепенно увеличивалась. Мозг догадывался, как принимать шепот неповрежденных сигналов и усиливать их, руководствуясь сигналами, поступающими от шлема. Через несколько месяцев Шэрил смогла значительно сократить время его ношения. Наязычная плата сработала как нейронная подстраховка и помогла Шэрил натренироваться в распознавании остаточных шепотков-сигналов от вестибулярной системы и тем самым развить необходимые навыки, чтобы отказаться от шлема.

* * *

Сенсорное замещение открывает новые просторы для компенсации утраченных сенсорных ощущений[144]144
  По поводу сенсорного замещения замечу: выбор наилучшего варианта для индивида – ретинальный чип или сенсорное замещение – зависит от первопричины слепоты. Ретинальный чип станет идеальным решением для страдающих различными формами дегенерации фоторецепторов (например, такие как пигментная дистрофия сетчатки или возрастная макулярная дегенерация (дегенерация желтого тела)), поскольку эти патологии не затрагивают нижележащие элементы зрительной системы и те сохраняют способность принимать сигналы от имплантированных электродов. Другие формы слепоты не позволяют применять ретинальный чип: если проблема (скажем, отслоение сетчатки) коренится в другой части глаза или возникла в результате повреждения в нижележащих элементах зрительной системы (например, опухоль или повреждение ткани в результате инсульта), от ретинального чипа толку не будет. В подобных случаях правильным решением станет сенсорное замещение или подключение вспомогательного устройства напрямую в мозг, ниже поврежденного участка. Обратите также внимание, что ряд ученых исследуют перспективы комбинации устройств сенсорного замещения с имплантацией подключаемых модулей (в мозг или сетчатку глаза); идея в том, что сенсорное замещение помогает зрительной коре интерпретировать данные, поступающие от протеза, – иными словами, служит руководством по дешифровке информации.


[Закрыть]. Однако это лишь первый шаг, и нас ждут другие, более широкие возможности за пределами сенсорного замещения, а именно расширение сенсорного восприятия. А что, если мы сможем развить наши нынешние способности к чувствованию, обострить их, расширить и активизировать? И не только восполнять утраченные, но и качественно улучшать те, что даны нам от природы?

Улучшаем периферию

Терапевтические приспособления разрабатывают для того, чтобы устранить тот или иной дефицит и вернуть положение к норме. Но зачем на этом останавливаться? Предположим, хирургия дала положительный результат или вспомогательное устройство успешно установлено, – и это прекрасно. Но почему бы еще чуть-чуть не поколдовать, чтобы наделить человека сенсорными дарованиями, не предусмотренными природой для нашего вида? Это не просто теоретизирование: вокруг нас множество примеров сверхмощных чувствительных способностей человеческого мозга.

* * *

В 2004 году музыкант и художник Нейл Харбиссон с врожденной монохромазией (отсутствием цветовосприятия) под впечатлением от перспектив в замещении зрительного восприятия звуковым вживил в костную ткань черепа eyeborg (глазборг) – устройство, которое анализирует цвета и преобразует их в звуковые волны. Звук подается на участок черепа за ухом за счет костной звукопроводимости (рис. 4.17).

Рис. 4.17. Слева: Нейл Харбиссон восполняет врожденную монохромазию вживленным в череп электронным глазом. Справа: его «сонохроматические шкалы»[145]145
  Нейл Харбиссон разработал шкалы цветового звука – соответствия цветов музыкальным звуковым волнам. Прим. пер.


[Закрыть] переводят распознаваемые камерой цвета в звуковые частоты. Расширение восприятия за счет включения самых высоких и самых низких частот позволяет его звуковой системе преодолевать естественные границы чувствительности зрительной системы

Lars Norgaard

Теперь, не имея возможности зрительно воспринимать цвета, Нейл слышит их. Он ловит в поле зрения устройства любой окрашенный объект и описывает, какие в нем присутствуют цвета[146]146
  Узнать об опыте Нейла из первых рук можно, послушав его выступление на TED-конференции. Инновации последних лет включают расширение возможностей глазборга по кодированию насыщенности цветов за счет перепадов громкости звука. Само устройство преобразовали в чип, который теоретически можно имплантировать. Чтобы получить представление о достижениях других исследовательских групп, см., например, об устройстве Colorophone здесь: Osinski D, Hjelme DR (2018). A sensory substitution device inspired by the human visual system, in 2018 11th International Conference on Human System Interaction. (HSI: 186–192), IEEE.


[Закрыть]. Например: «Вот тут зеленый. А здесь – пурпурный».

Более того, камера его глазборга улавливает световые волны за пределами воспринимаемого человеческим глазом спектра, и при переводе цветов в звуки Харбиссон способен кодировать (и воспринимать в окружающем пространстве) инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, как это делают змеи и пчелы.

Когда Харбиссону понадобилось обновить фото на паспорте, он отказался снимать глазборг, утверждая, что это его неотъемлемая часть, такая же, как любая другая часть тела. В паспортной службе возражения Нейла оставили без внимания: согласно служебному протоколу на официальных фотографиях не допускается присутствия электронных устройств. После отказа в отделение паспортной службы посыпались письма в поддержку Нейла Харбиссона от его врача, друзей и коллег по цеху. И спустя месяц он был сфотографирован на паспорт вместе с глазборгом. По горячим следам своего успеха Нейл заявил, что стал первым официально признанным властями киборгом[147]147
  Вдохновленные успехом глазборга, а также других проектов, Нейл Харбиссон с коллегой основали некоммерческий фонд Cyborg Foundation, задача которого – сочетать новейшие технологии с человеческими телом.


[Закрыть].

Идею усиления сенсорного восприятия ученые продвинули еще на шаг вперед, экспериментируя с животными. Мыши, например, не способны различать цвета, но с помощью методов генной инженерии можно сконструировать им фоторецепторы, обеспечивающие цветное зрение[148]148
  В частности, они встраиваются в человеческий фотопигмент. Jacobs GH et al. (2007). Emergence of novel color vision in mice engineered to express a human cone photopigment, Science 315 (5819): 1723–1725.


[Закрыть]. Дополнительный ген дал мышам способность различать цвета. Точно так же можно усовершенствовать зрение обыкновенной беличьей обезьяны, которая в норме имеет два типа цветовых рецепторов и потому не различает зеленый и красный цвета. Но стоит снабдить их дополнительным цветовым фоторецептором, как зверьки получают в пользование цветовосприятие такого же уровня, как у людей[149]149
  Mancuso K et al. (2009). Gene therapy for red-green colour blindness in adult primates, Nature 461: 784–788. Исследователи вводили за сетчатку обезьян вирус, содержащий ген чувствительного к красному цвету белка опсина. После 20-недельной практики животные научились пользоваться цветным зрением и различать с его помощью прежде неразличимые ими цвета. Одну обезьяну назвали Дальтоном – по имени британского химика Джона Дальтона, в 1794 году первым описавшего случай цветовой слепоты.


[Закрыть]. А если точнее – типичного для человека уровня восприятия цветов.

Как выяснилось, у незначительной части женщин вместо трех типов цветовых фоторецепторов имеются четыре, и, следовательно, их мозг сумел пустить в дело эту дополнительную информацию и сформировать новый тип чувственного опыта, который позволяет воспринимать большее число уникальных цветов и новые смешанные цвета[150]150
  Jameson KA (2009). Tetrachromatic color vision, in The Oxford Companion to Consciousness, ed. P Wilken, T Bayne, and A Cleeremans (Oxford: Oxford University Press).


[Закрыть]. При подключении нового периферийного устройства полезная информация вносит свой вклад в работу мозга.

* * *

Иногда расширение сенсорных возможностей происходит ненамеренно. Многим людям проводят операции по удалению катаракты и устранению помутнения роговой оболочки глаза[151]151
  Автор пишет о двух разных вариантах снижения зрения. Помутнение хрусталика называют катарактой. Роговица мутнеет в результате целого ряда повреждений и болезней. Роговицу, как и хрусталик, могут заменять. Прим. ред.


[Закрыть] путем ее замены на синтетическую. Как выяснилось, естественная роговица блокирует ультрафиолетовый свет, а заменяющая ее искусственная пропускает. В итоге пациенты с пересаженной роговицей открывают у себя новую способность воспринимать глазом цвета электромагнитного спектра, которых раньше видеть не могли. Так, инженеру Алеку Комарницкому пересадили искусственную роговицу, и теперь он замечает вокруг некоторых объектов ореол синевато-фиолетового цвета, который никто, кроме него, не видит[152]152
  Аккомодирующая линза Crystalens (пр-ва компании Bauch + Lomb). См. Cornell PJ (2011). Blue-violet subjective color changes after Crystalens implantation, Cataract and Refractive Surgery Today. Подробнее о том, как ощущается некоторое расширение зрительного восприятия за счет ультрафиолетового диапазона, см. пост в блоге Алека Комарницкого по ссылке: www.komar.org/faq/colorado-cataract-surgery-crystalens/ultra-violet-color-glow. Кстати, обратите внимание, что излучение большинства коммерческих светильников «черного света» (вроде лампы Вуда) на самом деле почти исключительно сосредоточено в наиболее длинноволновой части ультрафиолетового диапазона. Скорее всего, именно поэтому – если вам не имплантированы искусственные линзы – вы воспринимаете этот свет как слабо отливающий фиолетовым.


[Закрыть]. В первый раз он заметил такое на следующий день после операции, взглянув на шорты сына с символикой бейсбольной команды Colorado Rockies. Для всех шорты были черными, однако Алек увидел, что ткань испускает синевато-фиолетовое свечение. Когда пытливый инженер поместил на оперированный глаз ультрафиолетовый фильтр, цвет шорт сразу сделался черным, каким его видели все остальные. Если в помещении включить лампу «черного света» (излучающую только ультрафиолетовый свет), вы ничего не увидите, зато для Алека помещение зальется ярким пурпурным свечением. Новоявленная сверхспособность, позволяющая воспринимать цвет за пределами видимого человеку спектра, обогащает зрительный опыт Алека новыми впечатлениями, когда он любуется закатами, цветами в саду или смотрит на огонь горелок газовой плиты.

В штаб-квартире нашего проекта Neosensory инженер Майк Перротта как-то раз подключил к одному из вибротактильных браслетов инфракрасный сенсор. Вечером, надев для пробы этот браслет, я пошел между зданиями по неосвещенной улице и вдруг почувствовал вибрации на запястье. Сначала я ничего не понял. Откуда тут, на улице, взялось инфракрасное излучение? Наверное, это ошибка кодировки или с самим браслетом что-то не в порядке, подумал я. Но все же пошел в направлении сигнала, и чем дальше шел, тем больше он усиливался. В итоге сигнал привел меня прямехонько под инфракрасную камеру наблюдения, окруженную светом от инфракрасных светодиодов. Мы обычно не видим уличных камер ночного наблюдения, подглядывающих за нами, зато они немедленно обнаруживаются, если у вас на руке окошко в эту часть светового диапазона.

Аналогичным образом зрительный опыт расширяют и у животных. Так, в 2015 году ученые Эрик Томсон и Мигель Николелис подключили детектор инфракрасного света напрямую к мозгу крысы и убедились, что она научилась использовать новую возможность. Крыса выполняла тестовые задания, в которых от нее требовалось видеть инфракрасное излучение и руководствоваться им при выборе предлагаемых вариантов действий. Когда к соматосенсорной коре животного подключили один детектор, у нее ушло сорок дней, чтобы научиться выполнять задание. Еще в одном эксперименте Томсон и Николелис имплантировали другой крысе три дополнительных электрода, и она обучилась выполнять задание всего за четыре дня. А потом имплантировали инфракрасный детектор уже непосредственно в зрительную кору, и этой крысе понадобился всего день, чтобы освоить задание.

Входящий инфракрасный сигнал на поверку оказался просто еще одним типом данных, которыми может воспользоваться мозг крысы. Не играет роли, какими путями поступают в мозг данные; главное, чтобы поступали. Что важно: добавление инфракрасного детектора никоим образом не нарушило нормального функционирования соматосенсорной коры; как и до имплантации, крыса свободно пользовалась усиками и лапками, чтобы ориентироваться в пространстве. Наоборот, новое чувство легко добавилось к уже имевшимся. Руководитель исследований, только что получивший ученую степень научный сотрудник Эрик Томсон не скрывает, насколько его воодушевляют результаты и значение проведенных экспериментов:

«Изумительно, не устаю поражаться! Мозг, что и говорить, всегда жаден до новых источников информации, но сам факт, что он реально освоил источник нового, чуждого ему типа, да еще с такой быстротой, открывает благоприятные перспективы в области нейропротезирования».

* * *

В силу причуд нашего долгого, извилистого эволюционного пути мы приобрели глаза числом две штуки, расположенные в передней части головы и дающие нам угол обзора примерно в 180°. Угол обзора фасеточных глаз мухи, в отличие от наших, составляет практически 360°. А что, если мощь современных технологий поможет и нам наслаждаться панорамным зрением?

Именно такой фокус удался группе ученых во Франции: они спроектировали шлем FlyVIZ с круговым обзором на все 360°. На шлеме установлена видеокамера, которая сканирует окружающее пространство по кругу и в сжатом виде передает на дисплей перед глазами пользователя[153]153
  Ardouin J et al. (2012). FlyVIZ: A novel display device to provide humans with 360° vision by coupling catadioptric camera with HMD, in Proceedings of the 18th ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology: 41–44; Guillermo AB et al. (2016). Enjoy 360° vision with the FlyVIZ, in ACM SIGGRAPH 2016 Emerging Technologies (New York: ACM), 6.


[Закрыть]. Как отмечают конструкторы FlyVIZ, когда человек первый раз надевает шлем, ему приходится перетерпеть период адаптации к нему (головокружение, тошнота). Однако это состояние длится на удивление недолго: через какие-то 15 минут он привыкает к шлему и уже может взять предмет, с какой бы стороны ему его ни протягивали, увернуться от того, кто старается незаметно подкрасться к нему сзади, и даже поймать брошенный сзади мяч (рис. 4.18).

Рис. 4.18. Вот каково иметь угол обзора 360°

Jerome Ardouin

А что, если вы сможете не только видеть на 360°, но и распознавать предметы и объекты, в обычном случае невидимые, например в темноте ощущать присутствие людей вокруг вас?

Представим, что команду наемников забросили на некую территорию для отлова враждебных роботов-антропоморфов. Что, выглядит как сцена из сериала телеканала HBO «Мир Дикого Запада»? Ну, в общем-то так оно и есть: привлеченный в качестве научного консультанта, я предложил для данного сюжета нашу технологию. В конце первого сезона восстают хосты (андроиды), поставленные выполнять безграничные прихоти гостей парка, и в начале второго сезона на расправу с мятежниками посылают группу элитного спецназа. Отважные спецназовцы одеты в наши «специально обученные» жилеты, которые позволяют им чувствовать местоположение хостов-андроидов – затаились ли те во тьме, крадутся ли за изгородями, прячутся ли в самых неожиданных местах, находятся ли слева на расстоянии 180 метров, прямо за спиной или по ту сторону стены. Хотя действие сериала отнесено на 30 лет вперед, современные технологии позволяют проделывать подобные штуки уже сейчас и тем самым расширять пределы возможностей наших прекрасных, но, увы, не всевидящих глаз, дарованных нам природой.

* * *

Сюжетную интригу «Мира Дикого Запада» я вспоминал через несколько месяцев после нашей совместной работы с Google, когда мы проводили очень крутой эксперимент с незрячими людьми. Некоторые из офисов компании оборудованы лидарами (световыми радарами), это вращающееся устройство вы наверняка видели на некоторых автомобилях. В офисном пространстве лидар позволяет отслеживать местонахождение любого движущегося объекта – в данном случае сотрудников, перемещающихся по офису.

Мы подключились к потоку информации с лидаров и направили его на жилет Vest. Потом привели в офис незрячего парня по имени Алекс. Надели на него жилет – и пожалуйста: подобно спецназовцам из «Мира Дикого Запада», он сразу же стал чувствовать местоположение передвигавшихся по офису сотрудников, причем при полном круговом обзоре, как будто из незрячего превратился в джедая. Алекс мгновенно обрел эту способность, и это, заметьте, при нулевой кривой обучения.

Помимо того что мы продемонстрировали, насколько легко расширить наши чувства, отметим, что приобретенный Алексом опыт хорошо подкрепляет модель «Мистер Картофельная Голова». Подключите к мозгу новый поток данных, и он тут же сообразит, как использовать эту информацию в своих интересах. Алексов жилет, камера на шлеме FlyVIZ, а также крыса с вживленным инфракрасным детектором иллюстрируют, насколько неуместно само понятие традиционности, когда дело касается биологии. Мы можем улучшать себя и расширять свои способности, выходя за пределы, установленные генетикой.

Расширение чувств не ограничивается зрением. Возьмем, например, слух. Уже сегодня вспомогательные устройства – начиная со слуховых аппаратов и заканчивая вибротактильными браслетами Buzz – способны вывести нас за границы нормального слухового восприятия. А почему бы нам не раздвинуть его до ультразвукового диапазона, чтобы улавливать звуки, доступные пока только слуху котов и летучих мышей? Или обрести восприятие инфразвука, с помощью которого общаются слоны?[154]154
  Wolbring G (2013). Hearing beyond the normal enabled by therapeutic devices: The role of the recipient and the hearing profession, Neuroethics 6: 607.


[Закрыть] При таком прогрессе технологий слухового восприятия у нас нет разумных причин ограничивать входящие аудиоданные о мире рамками чувств, по воле эволюции закрепленных за нашим видом.

То же можно сказать об обонянии. Помните, я упоминал бладхаунда с его способностью чуять запахи, и близко не доступные человеческому обонянию? А теперь представим, что сконструирован комплект молекулярных детекторов, позволяющий обнаруживать и распознавать различные субстанции. Тогда не понадобятся натасканные на наркотики полицейские собаки с особо тонким нюхом: благодаря расширению обонятельной способности вы сможете сами улавливать и анализировать запахи с неменьшей тонкостью и точностью.

* * *

Подобные проекты распахивают перед нами новые окна в мир, делая видимым то, что сегодня выпадает из нашего поля зрения. А что, если помимо вывода сенсорных возможностей за пределы нормы мы смогли бы создать абсолютно новые типы чувствования? Или научились бы напрямую воспринимать магнитные поля либо потоки данных в Twitter? Потрясающая гибкость мозга предлагает нам возможность переводить потоки этих данных непосредственно в восприятие. Рассмотренные нами принципы позволяют задуматься о чем-то большем, чем сенсорное замещение или расширение сенсорного восприятия, и оценить возможности дополнения нашей сенсорики новыми чувствами[155]155
  Eagleman DM. Can we create new senses for humans? TED talk, March 2015, ted.com. См. также Hawkins, Blakeslee (2004).


[Закрыть].

Наколдуем себе новый сенсориум

Знакомьтесь: Тодд Хаффман, биохакер. Его волосы вечно окрашены в тот или иной цвет – красный, зеленый или синий; в остальном же с виду он деревенщина деревенщиной. Несколько лет назад Тодд заказал по почте миниатюрный неодимовый магнит[156]156
  Неодимовый магнит – мощный постоянный магнит, состоящий из сплава редкоземельного элемента неодима, бора и железа. Это самый мощный сегодня магнитный материал нового поколения, нашедший широкое применение во многих отраслях науки и техники, а также в быту. Прим. ред.


[Закрыть]. Получил его, обработал антисептиком, а затем простерилизовал скальпель и свою руку и имплантировал магнитик в мизинец.

С тех пор Тодд чувствителен к магнитным полям. Магнит в его пальце улавливает, например, электромагнитное излучение бытовых приборов, а нервные волокна регистрируют эту реакцию. В результате информация, невидимая глазу обычного человека, поступает в мозг Тодда через чувствительные волокна его пальцев.

В первый раз он осознал, насколько расширился образ воспринимаемого мира, когда схватился за сковороду на электрической плите. Оказалось, что сковорода создает магнитное поле (поскольку плита не была заземлена, а значит, электричество не уходило в землю). Тодд был не в курсе этой пикантной подробности относительно своей плиты, но теперь сполна ощутил столь чувствительную обратную связь.

Вытянув руку, Тодд мог обнаружить электромагнитный пузырь, исходящий из силового кабеля трансформатора (подобным устройством оборудован и ваш лэптоп). Тодд как будто трогал этот невидимый пузырь и круговыми движениями руки даже мог определить его форму. Сила магнитного поля для Тодда определяется тем, насколько активен магнитик в пальце: на разные частоты магнитных полей он реагирует по-разному, и Тодд, соответственно, приписывает разным трансформаторам разные качества в таких понятиях, как фактура или цвет.

Биохакер Шеннон Ларратт в одном из интервью рассказывал, что чувствует, как течет по проводам электрический ток, и потому может диагностировать аппаратные неполадки без вольтметра, а только с помощью пальцев. По его словам, если удалить ему имплантаты, он почувствует себя слепым[157]157
  О Хаффмане: в беседе с автором; о Ларратте: интервью из Dvorsky G (2021). What does the future have in store for radical body modification? Обратите внимание, что Ларратту все же пришлось удалить магниты, поскольку с них сошло покрытие.


[Закрыть]. Словом, мы приобретаем возможность обнаруживать грани мира, прежде недоступные нашим чувствам: оказывается, ореолом из осязаемых форм окружены микроволновые печи, вентиляторы в корпусе компьютеров, акустические колонки, подземные силовые трансформаторы.

А что, если бы мы могли чувствовать не только магнитные поля вокруг различных объектов, но и магнитное поле Земли? Животные обладают такой способностью. Черепахи, например, всегда возвращаются на побережье, где вылупились, чтобы самим отложить там яйца. Перелетные птицы каждый год мигрируют из Гренландии в Антарктику, а потом неизменно возвращаются в те же места, откуда улетали. И почтовые голуби, доставляя послания, ориентируются в пространстве и находят дорогу к адресатам лучше и точнее, чем курьер-человек.

Российский ученый-зоолог XIX века Александр фон Миддендорф заинтересовался «магией» этих животных и в 1885 году предположил, что они руководствуются внутренним компасом: «Подобно магнитной стрелке корабельного компаса, эти воздухоплаватели обладают внутренним магнитным чутьем, которое может быть связано с гальваническим магнитным полем мира»[158]158
  Nordmann GC, Hochstoeger T, Keays DA (2017). Magnetoreception – a sense without a receptor, PLoS Biol 15 (10): e2003234.


[Закрыть]. Проще говоря, птицы используют магнитное поле планеты, чтобы прокладывать свои маршруты.

Ученых из Оснабрюкского университета с 2005 года интересовал вопрос, смог бы человек при помощи носимого на теле устройства тоже улавливать магнитные сигналы Земли? Плодом их размышлений и инженерных усилий стал навигационный пояс feelSpace. По всему периметру он оборудован вибромоторами, причем вибрирует тот, что ориентирован на север. И как бы ни было повернуто ваше тело, вы всегда будете ощущать вибрации в направлении Северного магнитного полюса[159]159
  Северный магнитный полюс – условная точка Северного полушария Земли, в которой ее магнитное поле направлено строго вниз (под углом 90° к поверхности). Не совпадает с географическим Северным полюсом. Прим. ред.


[Закрыть].

На первых порах вы ощутите лишь назойливое жужжание, но со временем привыкнете получать пространственную информацию и всегда быть в курсе, что север – вон в том направлении[160]160
  Kaspar K et al. (2014). The experience of new sensorimotor contingencies by sensory augmentation, Conscious Cogn 28: 47–63; Kärcher SM et al. (2012). Sensory augmentation for the blind, Front Hum Neurosci 6: 37.


[Закрыть]. По прошествии нескольких недель пояс качественно меняет манеру навигации пользователя: человек лучше ориентируется на местности, у него выстраиваются новые стратегии передвижений, улучшаются представления о взаимном расположении различных мест и объектов в пространстве. Внешняя среда представляется ему более пространственно упорядоченной, ему проще запоминать взаимное расположение объектов.

Как описывает опыт ношения пояса feelSpace один из участников эксперимента, «интересные вещи происходили с ориентацией в городах. Вернувшись домой, я мог легко воспроизвести взаимное расположение всех мест, где побывал, зданий, помещений в зданиях, даже если специально не фиксировал внимание на их расположении»[161]161
  Nagel SK et al. (2005). Beyond sensory substitution – learning the sixth sense, J Neural Eng 2 (4): R13.


[Закрыть]. Свои передвижения пользователи пояса воспринимают не как переход от одного ориентира к другому, а как перемещение по целостному пространству с глобальной точки зрения. Другой пользователь отмечает: «Это были не просто тактильные стимуляции, потому что пояс передает тебе пространственное чувство. Я интуитивно осознавал, в каком направлении находится мой дом, а в каком – офис». Иными словами, этот человек переживал не сенсорное замещение (когда зрительную или слуховую информацию мозгу поставляют несвойственные каналы) и не сенсорное расширение (как обострение слуха или зрения) – перед нами пример сенсорного дополнения. Это новый для человека вид сенсорного восприятия и новый тип чувственного опыта[162]162
  Похоже, новым такой опыт является только для так называемого цивилизованного человека. Для кочевых коренных народов он естественен. Попробуйте-ка без него сориентироваться в бескрайней тундре облачным полярным днем. Прим. ред.


[Закрыть]. Но вернемся к рассказу пользователя: