Человек 2.0. Перезагрузка. Реальные истории о невероятных возможностях науки и человеческого организма

Если эти сигналы высокого уровня (своего рода вспышки маяков, показывающие кораблю, куда пристать) проанализировать наряду с сигналами достаточного количества других нейронов, можно получить внушительное количество данных о том, как намерена двигаться конечность.

«Каждая клетка обладает предпочтениями по части направления, и сумма этих предпочтений определяет, в какую сторону двинется животное», — поясняет Георгопулос, который теперь работает в Миннесотском университете.

Георгопулос продемонстрировал, что с помощью 240 электродов он может точно предсказать, в каком направлении подопытная мартышка сдвинет джойстик. Несколько лет спустя он показал, что может проделать то же самое для трехмерных движений — с помощью 570 электродов. Позже ученый показал, что можно заранее определять не только направление, но и скорость движения, а также характер его изменения во времени.

В сочетании с несложными опытами Феца это открытие развернуло невиданные перспективы для тех, кто надеется помочь парализованным. Нейроны двигательной коры приказывают нашим мышцам шевелиться, передавая электрические импульсы вниз по своего рода междугородним телефонным проводам нашего тела: эти пучки нервов выходят из черепа, спускаются по позвоночнику и далее попадают в конечности, где они соединяются — и взаимодействуют — непосредственно с мышцами, заставляя их расширяться или сокращаться.

Когда эти нервные связи оказываются отсечены (скажем, после перелома позвоночника), результатом становится паралич. Когда двигательные нейроны, передающие сигналы от мозга к конечностям, отмирают (как при БАС), человек приходит в «изолированное» состояние. Но у многих парализованных нейроны в двигательных контрольных центрах мозга остаются неповрежденными и продолжают подавать электрические сигналы, которые направляются к месту рассечения или отмирания нервов: там эта энергия уходит в пустоту, подобно тому, как оборванный электрический провод конвульсивно искрит, свалившись на тротуар после бури.

Знаменитую максиму Пола Бах и Риты («Мы видим мозгом, а не глазами»), в сущности, можно применить и к движению. Многие люди с парализованными руками и ногами, а также многие «изолированные» пациенты по_-прежнему могут «двигаться с помощью мозга»: они способны подавать своим рукам команду подняться и обнять близкого человека, даже если этот сигнал никогда не доходит до нужных мест. Они могут приказать своим ногам перевести свое тело в стоячее положение так, чтобы ноги выдерживали вес тела, — даже если, подавая такой сигнал, пациент все равно остается неподвижен. Они могут распорядиться, чтобы их губы и голосовые связки задвигались, как при пении, хотя их организм не сможет выполнить эту директиву. Когда такие люди отдают подобные мысленные команды, электрические импульсы проходят через их моторную кору волнами скоординированных сигналов, и эти волны можно уловить — если под рукой есть подходящий прибор.

Идея о том, что эти сигналы остаются погребенными в организме, однако до них в принципе можно добраться, позволяет предположить, что ученые в один прекрасный день сумеют невероятно расширить спектр возможностей, доступных парализованным. Даже обладая вполне жизнеподобными, биомеханически точными бионическими протезами, инвалиды (например, тот же Хью Герр из МТИ) все-таки могут далеко не всё: скажем, они не в состоянии встать на цыпочки, чтобы добраться до банки, которая притаилась в дальнем углу верхней полки буфета, или изогнуть стопу, чтобы надеть ботинок. Или танцевать с дочерью на ее свадьбе. Даже искусно сделанные высокотехнологичные протезы Герра полагаются на заранее внесенные в них алгоритмы, позволяющие двигать механическими ступнями лишь в согласии с движениями бедер. Это лишает Герра способности вдруг согнуть ногу, повинуясь внезапному желанию, или весело развернуться вокруг своей оси, просто подумав об этом.

Для тех, кто работает с «изолированными от мира» пациентами, «кривая настройки» нейронов (как ее назвал Георгопулос) позволяла предположить и нечто иное: что сигналы нейронов, контролирующих мышцы наших губ, глотки и языка, используемые для речевого общения, тоже можно записывать и что эти паттерны активности тоже можно расшифровать. Иными словами, получалось, что речь можно было бы восстановить, используя синтезированный голос.

Но как только биоинженеры начали экспериментировать с имплантируемыми нейронными электродами и пытаться подключать их к реальным внешним устройствам, они столкнулись с целым рядом новых проблем. После имплантации мозговые электроды часто сдвигаются и расшатываются. К тому же в силу нейропластичности те популяции нейронов, которые контролируют всякое отдельное движение и действие, тоже рано или поздно неизбежно претерпевают сдвиг. Мало того: со временем внедренные в мозг электроды начинают вызывать воспалительную реакцию — или же их полностью покрывает оболочка мозговых клеток, после чего они перестают работать. Их непросто заменить, поскольку такие операции требуют довольно серьезного вторжения внутрь черепной коробки.