Текст книги "Нейроинженерия и нейротехнологии"

Подобные эксперименты – это всего лишь первый шаг в новом направлении. Еще неизвестно, можно ли будет так манипулировать памятью на другие впечатления или дело ограничится одной лишь памятью на эмоциональное переживание страха. Не совсем понятно также, зачем в ходе эволюции у животных появилась возможность корректировать свои воспоминания. Впрочем, можно предположить, что если память будет состоять лишь из застывших впечатлений, ей труднее будет воспринимать новую информацию. Иногда полезно помнить об опасности, а иногда – не вспоминать о ней.

Это открытие, сделанное К. Надером и Г. Шафе, вызвало интерес у исследователей, связанных с медициной. Результаты их опытов могут вызвать к жизни новое направление в лечении душевных болезней. Пациенты, страдающие от навязчивых и ложных воспоминаний, порожденных больной фантазией, а также от всевозможных фобий, могут освободиться от них, просто-напросто стерев их из своей памяти с помощью блокаторов белкового синтеза, которые введет им врач в нужный момент.

Проф. Бонни Файрстайн (Bonnie Firestein) и ее коллеги из Университета Рутгерса (Rutgers State University) в 2004 г. выяснили, каковы функции химического белка под названием ципин (cypin). Оказывается, он стимулирует рост нервных клеток и формирует связи между клетками мозга. Подражая естественному белку, исследователи планируют на основе ципина создать таблетки, улучшающие память человека. Кроме того, «открытие ципина и понимание механизма его работы может способствовать появлению новых методов лечения серьезных неврологических расстройств», – считает проф. Файрстайн. Впервые ципин был идентифицирован у людей в 1999 г., но только сейчас стало ясно, что он присутствует в мозге как активный фермент. Дальнейшие исследования должны объяснить, как формируются и хранятся наши воспоминания. Электронная шина данных в мозге человека оживляет воспоминания. К сожалению, через 15 лет после этих сенсационных данных в области изучения памяти мы не видим практических результатов этой работы. Оказалось, что все информационные сенсации не дали никаких практических результатов и предъявленные эксперименты манипуляции в области памяти были обычными информационными «вбросами».

Публикации об успехах нейрофизиологов и биохимиков в познании деятельности мозга и механизмов памяти в последние годы с завидной периодичностью украшают научно-популярные рубрики мировых СМИ. «Мозговое десятилетие» 90-х завершилось на мажорной ноте – за исследования механизмов медленной синаптической передачи нервных импульсов от нейрона к нейрону Нобелевская премия 2000 г. по физиологии и медицине была присуждена американцам Полу Грингарду и Эрику Кенделу и шведу Арвиду Карлссону. Им удалось окончательно подтвердить, что память большинства живых существ работает благодаря действию т.н. нейротрансмиттеров – особых веществ, изменение концентрации которых в местах соединения нейронов друг с другом приводит к образованию несущего информацию импульса. В отличие от наступающих за миллисекунды эффектов классических нейромедиаторов действие исследовавшихся учеными дофамина, норадреналина и серотонина развивается за сотни миллисекунд, секунды и даже часы. Именно этим и обусловлено длительное, модулирующее влияние этих нейротрансмиттеров на функции нервных клеток (данные вещества часто вовлечены не в передачу быстрых сигналов для движения или речи, а в «оркестровку» сложных состояний нервной системы: воспоминаний, эмоций, настроений).

Одной из важнейших целей создания нейротехнологий для манипуляции с памятью является возможность управления самым загадочным видом памяти – т.н. памятью предков, когда человек вдруг ощущает себя в другом времени и в другой реальности. Для того чтобы понимать суть данного феномена, мы сделаем отступление, которое немного объясняет его проявления. Этот феномен известен с древних времен, о нем писали такие известные литераторы, как Конан Дойл и Джек Лондон. В ХХ столетии официально зафиксировано несколько случаев «памяти предков», которым наука пока не может дать объяснения. Российская газета в 2010 г. дала подборку этих случаев. Так, в 1974 г. 12-летнюю жительницу Западного Берлина Анни Маркхард сбил автобус. Придя в себя в больнице, девочка вдруг перестала узнавать родителей и заговорила на незнакомом языке. Приглашенные специалисты выяснили, что говорит она по-испански, на котором раньше не знала ни слова, и уверяет, что зовут ее Мария, она жительница Толедо и много лет назад ее убил из ревности сосед. Когда она выздоровела, специальная группа экспертов вместе с родителями повезла ее в Толедо. И хотя Анни никогда не была здесь, она уверенно называла улицы и городские достопримечательности. А на окраине города привела к маленькому домику и в восторге закричала: «А вот и мои родители. Какие же они старенькие». Выяснилось, что у жившей здесь семьи действительно была убита 20-летняя дочь. Убийцу не нашли, но когда Анни указала на старика соседа, тот признался. Случай на первый взгляд фантастический, но абсолютно точно случившийся в жизни, и пока никакого внятного научного объяснения он так и не получил.

Почему-то много случаев «памяти предков» отмечается в Индии. Возможно, это вызвано особенностями генома индусов. Причем не всегда человек как бы перевоплощается в своего предка. Бывает, что он осознает себя в настоящем времени и в настоящем обличье и в то же время помнит свою прошлую жизнь. Так было с мальчиком Тутти, живущим в Мадрасе, который в пятилетнем возрасте заявил, что некогда был торговцем в другом городе, имел жену и двоих детей и его убил конкурент ударом ножа в спину. Проверка выяснила, что такой случай действительно был. Примечательно, что на спине Тутти было большое родимое пятно точно в том месте, куда был поражен торговец.

Такое же родимое пятно есть на спине одного московского инженера, у которого была странная фобия: он не терпел, когда кто-то находился сзади него. Толкаться в толпе было для него мучением. Этим случаем в 80-х гг. прошлого века заинтересовалась известная исследовательница паранормальных явлений Варвара Иванова. Владея гипнозом, она вызвала из глубины подсознания инженера память прошлого, и оказалось, что его предок был убит выстрелом в спину. С помощью гипноза Иванова излечила страдальца от его фобии.

Можно привести немало подобных примеров из истории мировой цивилизации. Вот свидетельства из ХIХ в. от великого русского писателя Льва Николаевича Толстого. В одном из своих писем к приятелю он рассказал, как во время погони за зайцем по пороше лошадь оступилась и он вылетел из седла, сильно ударившись о землю. И в момент удара он вдруг перенесся в другую эпоху, увидел себя другим человеком – помещиком в старинной одежде, который точно так же упал с лошади на охоте и так же ударился. Это видение продолжалось несколько секунд и затем исчезло.

Вот такие парадоксы связаны с человеческой памятью. Но если для отдельных видов памяти ученые нашли в мозге области «обитания», то где гнездится «память предков» – загадка. Долгое время официальная наука отрицала ее существование. И лишь недавно возникла «примиренческая» формула: память предков, возможно, существует. Вот только найти бы ее и научиться вызывать по желанию. Сколько интересного историки могли бы узнать!

В 1980 г. «Советская Россия» описала случай, когда одна девушка в состоянии гипноза считала себя ассирийской невольницей древнеегипетской принцессы времен фараона Аменхотепа, правящего три с половиной тысячелетия назад. Всех удивило, что современная девушка бегло говорила на непонятном языке. Но действительно ли это тот, древнеегипетский? Не сама ли она его придумала? Сомнение было неслучайным: ведь только иероглифы Древнего Египта расшифрованы, а как звучала сама речь, никто не знает. Тем не менее, проанализировав беседу с девушкой, специалисты признали, что она непонятным образом очень хорошо знает жизнь и быт Египта того времени. Этот случай не единичный. Под гипнозом учительница из английского города Блэкпула гортанно и вообще не своим голосом произносила странную фразу «Иу е Тена», что в переводе с древнеегипетского значит «Я очень стара». Эта способность говорить от имени египтянки, жившей во времена фараонов XVIII династии, проявилась случайно, была записана на граммофон и проанализирована в 1936 г. специалистами Международного института психологических исследований в Лондоне.

Рубенс Фариа – человек, которого в Бразилии одни считают великим шарлатаном, а другие – великим целителем. Первую точку зрения высказывают в основном дипломированные врачи, в частности хирурги. Еще бы! Разве можно доверять скальпель человеку, еще недавно работавшему инженером-электронщиком, не имеющему никакого медицинского образования? Но пациенты доверяют ему свою жизнь и не жалеют об этом. Не секрет, что обращаться к «шарлатанам» как у нас, так и в Бразилии людей заставляет то, что официальная медицина оказывается бессильной им помочь. Вот и бывший президент Бразилии Жуан Фигейреду обратился к кудеснику из Рио-де-Жанейро после того, как на себе перепробовал все возможности обычной медицины, причем привилегированной.

В 1984 г. у него, уже человека преклонного возраста, появились боли в позвоночнике. Физиотерапевтическое лечение вообще не помогло, сделанная через год операция уменьшила боли лишь на время. Вскоре они стали невыносимыми. Уникальную (как и другие), не поддающуюся осмыслению с традиционной точки зрения операцию с разрешения светила и сановного пациента зафиксировали на пленку. Невероятно, но экс-президенту не сделали никакой, даже местной анестезии. Тем не менее Фариа спокойно вонзил в больное место скальпель, сделал разрез размером 4 см. Рана не кровоточила. Удивительно то, что ложась на операционный стол, больной не мог скрыть свои страдания при малейшем движении, а теперь, когда целитель хирургическими щипцами копался у него между позвонками, зажавшими нерв, пациент не только не отключился, не кричал от боли, но беседовал и даже шутил. Швы наложил обычный в таких случаях специалист-нейрохирург. После операции, которая длилась минут двадцать, оперируемый самостоятельно и энергично встал с операционного стола, оделся, поблагодарил целителя и отправился к машине, на которой и уехал домой.

Пока феномен Р. Фариа объяснить не удается. Он делает самые разные операции, даже на глазах. То, что его необъяснимый дар – реальность, подтверждают многие бразильские знаменитости, убедившиеся в этом на себе. Сам же целитель все объясняет тем, что в него вселился дух гениального немецкого хирурга, погибшего еще во время Первой мировой войны, Фредерика Йерперсовена.

Как видно из представленных примеров, феномен «памяти предков» – это набор доказанных научных фактов и невероятных клинических феноменов, которые могут открыть путь к пониманию всей истории человечества. Сегодня нет реального объяснения этого феномена с позиций современной науки, но именно нейротехнологии управления «памятью предков» могут стать краеугольными в понимании всего феномена памяти у человека.

В привычном для нас смысле понятие «память» определяет одну из важнейших функций центральной нервной системы человека, на основе которой он может использовать свой прошлый опыт для построения поведения в настоящем и будущем. До сих пор неясно, где находятся центры памяти. Почему у нее такие колоссальные емкость и надежность? Как и чем думает человек: где находится тот орган, который рождает мысль? Несмотря на то что имеются подробные анатомические атласы, в которых по полочкам разложена деятельность всех участков головного мозга, ответственных за функционирование всех органов чувств, среди них нет ни одного, который бы о чем-то «думал» или «размышлял». …Проф. Хуфланд (Германия, 1950-е) несколько лет консультировал пациента с нормальными умственными и физическими способностями. Но после его внезапной смерти было обнаружено, что череп мужчины вместо мозга содержал только около 300 г воды! Так где же помещается интеллект или наш разум, абсолютно неясно, т.к. коры головного мозга в его морфологическом субстрате у данного больного не было найдено.

Как мы отмечали ранее, опыты канадских нейрохирургов У. Пенфилда и Т. Расмуссена, которые изучали зоны головного мозга больных эпилепсией с помощью слаботочных электродов, показали, что вся приобретенная информация не забывается, а сохраняется полностью в течение жизни. И при определенных условиях (раздражение слабым электрическим током) может быть легко воспроизведена.

В состоянии глубокого гипноза американка Л. Джонсон в 1973 г. вспомнила свою прошлую жизнь, перевоплотившись… в мужчину, начав говорить низким голосом по-шведски на языке XVII в. Она узнала и назвала по-шведски посуду, модель судна, стрелы, лук, причем шведский язык эта женщина не знала и никогда не изучала. В состоянии глубокого гипноза человек по воле гипнотизера может превратиться… в другую личность. Например, врач-гипнотизер Б. Богомыслов вселил в загипнотизированного… личность умершего прадеда. Современный юноша стал собственным прадедом, уже немолодым человеком, и оказался по времени где-то в начале ХХ в. И вся сегодняшняя информация оказалась у него совершенно стертой. Он забыл, что такое радио и телевидение, с неподдельным недоумением смотрел на телефон. Автомобиль он называл «каким-то зверем», самолет – «летящей вороной». Будучи в этом воплощении совершенно безграмотным, он даже не мог расписаться и с трудом поставил крестик.

Синдром множественности личности – загадочное психическое заболевание: у больного не выявляется ничего необычного в психике, кроме потери памяти… о собственном прошлом, т.е. в теле больного периодически появляются другие личности, вытесняя первую на определенное время. При «смене власти» в организме больного человека могут возникать личности разного пола и возраста, живущие в разное время, другой расы и национальности. У каждой из личностей может быть свое имя, своя манера говорить и вести себя, свой почерк, темперамент, свои чувства, мысли о мире и о себе, привычки, привязанности и увлечения, свой уровень интеллекта и своя характерная электроэнцефалограмма.

Проф. Чари из университета в г. Мадрас был свидетелем следующей истории. В Индии одновременно тонули англичанин и француз. Когда их спасали, вышедшая из тела душа (т.е. личность) англичанина проникла в покинутое своей душой тело француза, которое было затем успешно реанимировано. Англичанин в обличье француза несколько лет пробыл в Индии, но однажды французская личность во время сна вытеснила английскую, т.е. француз опять стал самим собой – и вернулся к семье во Францию.

Если проанализировать приведенные выше примеры, то можно прийти к весьма оригинальным выводам: наши память и мышление, хотя и связаны (при жизни) с конкретным физическим телом, а точнее с головным мозгом, расположены… вне его. Другими словами, хранит информацию и мыслит не высокоорганизованное вещество (мозг), а… электромагнитное поле особой структуры – стоячие волны, излучаемые им. Назовем их стоячими волнами памяти и мышления (СВПМ). Головной мозг лишь поставляет этим волнам в понятной для них форме информацию для хранения и размышления и считывает ее уже в обработанном виде, например в форме каких-то мыслей или необходимых в это время данных, допустим цифровых.

Все виды нашей памяти (зрительная, слуховая и т.д.) работают параллельно, каждая хранит информацию на индивидуальных частотах (в своих ячейках), записывая ее последовательно во времени и фиксируя все моменты и детали нашей жизни. Каждый вид памяти, по-видимому, обслуживают свои участки головного мозга, отвечающие за соответствующий период времени. Канадские нейрохирурги У. Пенфидд и Т. Расмуссен установили, что прикосновение электродов к разным участкам (долям) мозга человека вызывает у него различные воспоминания прошлых моментов жизни (слуховых, зрительных и пр.). Причем фрагменты прошлого (допустим, зрительные) развертывались «последовательно, шаг за шагом, как в кинофильме». Они не поворачивали вспять и не перескакивали на другие периоды. При смене точки наложения электрода на «экране внутреннего зрения» появлялись сцены из других периодов жизни. Правильность работы всех участков головного мозга, т.е. запись и считывание соответствующей информации с соответствующих частот (ячеек памяти), контролируется нашим сознанием, благодаря чему мы живем в реальном мире и являемся психически здоровыми людьми.

Когда человек находится в глубоком гипнозе или в медиумическом трансе (т.е. в измененном состоянии сознания, когда частоты ритмов головного мозга нестабильны, а сознание полностью подчинено воле гипнотизера или блокировано, т.е. практически не отличает свою информацию от чужой), его мозг может считать эту чужую информацию и таким образом человек может вспомнить свою прошлую жизнь (феномен реинкарнации) или стать на время (полностью или частично) личностью уже умершего человека (феномен медиумизма или гипнотического «оживления» усопших).

По словам летчика-космонавта Б. Волынова, через какое-то время после гибели Ю. Гагарина ему позвонили. Удивительно знакомый (!) голос назвался… Юрием Гагариным и стал бойко оперировать точными сведениями, которые знали Волынов, Гагарин и, может быть, еще узкий круг людей. «Юра» сказал, что во время катастрофы он не погиб, а катапультировался, долго лежал в госпитале, но теперь поправился и хотел бы встретиться с другом. Так как встреча сорвалась («Гагарин» на нее не пришел), через некоторое время, когда друзья договорились о новой встрече, Волынов решил послать вместо себя коллегу из центра подготовки космонавтов.

После возвращения тот сообщил, что на встречу пришел человек ростом выше Юрия и внешне на него совсем непохожий. Когда начали разбираться в этом деле, оказалось, что «Гагарин» находится под наблюдением и периодически проходит лечение в одном из психоневрологических диспансеров. И хотя «Юра» больше не звонил, судьбой «воскресшего» космонавта заинтересовались журналисты. Оказалось, что «Гагарин» был у Анны Тимофеевны – матери Юрия – и своими рассказами преждевременно свел ее в могилу: «материнское сердце не выдержало такой чудовищной в своей непонятности нагрузки, когда совершенно посторонний человек, горячо утверждая, что он ее родной сын, начинает в качестве подтверждения своих слов приводить реальные факты, включая те интимные, сугубо личные моменты из жизни, о которых знали лишь мать и ее сын Юра». Но разгадать тайну не удалось – «Гагарин» исчез.

К шведу, воскресшему в теле Л. Джонсон, к прадеду, вселенному в тело юноши, или к личностям усопших, возвращаемых с того света медиумами, отнеслись вполне нормально: вежливо поговорили и распрощались! Но нейротехнологии манипуляции памятью имеют двойное назначение. Нередко говорят о препаратах и технологиях, которые позволяют искусственно как бы вырезать часть сознания и памяти. Не «убирать» свидетеля того или иного происшествия физически, а просто удалить воспоминание об этом происшествии. Методы, позволяющие проникнуть в сознание любого человека, «стереть» из его мозга часть информации, даже изменить его личность, действительно существуют. «Стереть» часть памяти человека можно, используя как психотропные средства, так и современные электронные методы доступа в подсознание человека. Впрочем, науке давно известен и такой случай: пережив сильный стресс, человек утрачивает часть памяти сам, без постороннего давления. Это защитная функция организма: мозг удаляет из себя информацию, которая носит настолько роковой, фатальный характер, что может сама убить человека.

Таким образом, обобщая столь многочисленные данные о современных нейротехнологиях и нейроинженерии, следует отметить, что центральной нейротехнологией нейроинженерии является именно технология нейроинтерфейса. Все остальные технологии как бы находятся в зависимости от нее или являются вариациями на эту тему. Однако ее прямого, или «лобового», решения пока не существует. В настоящее время создать реальное двухстороннее информационное взаимодействие между мозгом человека и компьютером тоже не удается. Это связано с тем, что в основу современного информационного интерфейса положены достаточно необъективные критерии взаимодействующих сторон. Это информация, полученная или путем скальповой ЭЭГ, или путем регистрации ЭЭГ от имплантируемых в кору мозга микро– или наноэлектродов с одной стороны и компьютера с другой стороны. Низкая информативность этих электрических потенциалов биоэлектрической активности головного мозга человека не позволяет установить четкий мониторинг и устойчивое взаимодействие между коммутирующими сторонами, что обеспечивает приблизительность взаимодействия и взаимоотношений. Теоретическая база современной мировой нейронауки значительно устарела и держится на изживших себя разработках и представлениях нейрофизиологии начала и середины прошлого века: на теории возбуждения и торможения И. М. Сеченова, теории доминанты В. В. Ухтомского, научно-исследовательских работах Н. Е. Введенского, теории условных и безусловных рефлексов И. П. Павлова, работах П. К. Анохина и К. В. Судакова о функциональных системах головного мозга и т. д. Да, они были революционными для нейробиологии прошлого века. Но они абсолютно не учитывают современных научных принципов информациологии и кибернетики в нейронауках. Они основаны на системном подходе и морфофункциональном принципе работы головного и спинного мозга. Прорывы в фундаментальной и прикладной математике, физике и астрофизике, биофизике и биохимии, лазерных технологиях и голографии, инновационные прорывы в геномных и постгеномных исследованиях мозга не нашли своего отражения в новых концепциях информационного устройства мозга человека и принципов его работы. Мы ждем новых открытий в области исследований головного и спинного мозга и надеемся, что именно они поднимут перед нами завесу непонимания устройства головного мозга и позволят создать новые нейротехнологии лечения мозга, обеспечат возможность создания новых образцов вычислительной техники и робототехники. Но это глубокое заблуждение и методологическая ошибка. Наше состояние научного тупика и столь длительного научного застоя и стагнации научных идей о работе мозга связано не с отсутствием новых знаний о мозге, а свидетельствует, по образному выражению лауреата Нобелевской премии проф. Фрэнсиса Крика (F. Crick), об отсутствии даже определенного «каркаса идей» об устройстве головного мозга. «Мы ничего не знаем о мозге, ипоэтому не верьте ничему, что вам говорят о нашем знании об устройстве мозга. Чего, очевидно, недостает, так это широкого каркаса идей, в рамках которых можно интерпретировать существующие подходы» (Crick, 1979). Нам нужна новая теория устройства головного мозга человека, которая позволила бы прогнозировать создание новых нейротехнологий, новых методологических и технологических подходов к их разработке и созданию и новых нестандартных решений. Хочется привести слова директора Редвудского неврологического института в Менло-Парке (США) проф. Jeff Hawkins (2012): «Мы находимся в допарадигмальном периоде, в терминологии Томаса Куна. Некоторые скажут, что нам до сих пор не хватает данных, мы должны собрать больше информации, есть множество вещей, которых мы пока не понимаем. У нас есть гора данных – из анатомии, физиологии и бихевиоральной науки. Вы не можете себе представить, как много мы знаем о мозге. В последние годы в нейронауке генерировались большие объемы данных. У нас столько информации, что мы даже не знаем, как начать ее систематизировать. Чем помогут дополнительные данные? Возможно, нам посчастливится обнаружить нечто чудесное, но я так не думаю. На самом деле это просто индикатор отсутствия теории. Мы не нуждаемся в дополнительных данных, нам требуется хорошая теория». Наверное, лучше и не скажешь о реальном состоянии проблемы тупика в нейронауках и о реальных перспективах технологий нейроинтерфейса.

Поэтому дальнейшее повествование было бы методологически и теоретически ошибочным, если бы мы не предложили собственной теории информационно-коммутационного устройства мозга человека и информационных принципов его работы. Следующая глава достаточно кратко опишет основные теоретические постулаты предложенной нами (Брюховецкий, 2014) теории устройства головного мозга человека и информационных принципов его работы. Если вас заинтересует ее расширенное толкование, то более подробную информацию по этому вопросу читатель сможет найти на русском и английском языках в соответствующих научных монографиях и статьях, представленных в списке литературы этой книги.

Сегодня, по прошествии более 9 лет после первой публикации информационно-коммутационной теории устройства мозга и принципов его работы, мы можем констатировать ряд научных фактов, свидетельствующих в пользу того, что мы не ошиблись в данной теории в главном: 1) теория позволила доказать в эксперименте, что мысль материальна, имеет электромагнитную природу и мы можем ее регистрировать в диапазоне от 1 до 5 ГГц, используя современное СВЧ-оборудование экспертного класса; 2) теория позволила понять, что нейросети головного и спинного мозга – это инструмент маршрутизации информации в мозге, а ее обработка, синтез и анализ происходят вне субстрата головного мозга млекопитающих и человека; 3) новое теоретическое обоснование устройства мозга позволило предложить новый вариант инновационных математических супервычислителей на основе создания капитумморфного компьютера, который копирует не принцип устройства головного мозга, а принцип внутреннего устройства работы головы (capitum – от лат. «голова») у млекопитающих и других живых существ как основу для обработки информации, коммутируемой и маршрутизируемой мозгом. Но давайте начнем обсуждать все по порядку и попытаемся в этом разобраться вместе в следующих главах этой книги.