Мы – электрические. Новая наука об электроме тела

Для Боутона и других специалистов, занимающихся восстановлением контроля двигательной функции, расшифровка нейронного кода не сводится к подсчету потенциалов действия в каждом нерве, как это делал Эдгар Адриан. В головном мозге 86 миллиардов нейронов – выделить и проанализировать характер возбуждения миллиарда нейронов, ответственных за каждое движение, не получится. Боутон считал, что вместо этого нужно анализировать синхронизацию активности групп нейронов при возникновении того или иного намерения. Он называл это “пространственно-временной связью”. Обнаружив подобный профиль активности, ученые могли бы переложить его на машинный язык, чтобы приводить в действие группу электродов вокруг запястья Буркхардта. Вместо активации сервоприводов роботизированной конечности (как в проекте BrainGate) в данном случае каждый электрод должен стимулировать крохотную группу мышц человеческой руки.

Этот путь не воспроизводит в точности иннервацию мышцы и доставку мозгового сигнала, но сложная математическая трансформация сработала. С помощью электронного устройства Буркхардт смог поднять чашку с водой, поднести ее ко рту и сделать глоток. Иан Буркхардт стал первым человеком, использовавшим чип для “реанимации” собственных мышц с помощью нейронного кода собственного мозга[223]. Сигналы были настолько точными, что он смог играть в Guitar Hero[224][225].

Однако Боутону этого было мало. Какой смысл иметь возможность двигаться, если не можешь ощущать прикосновений? Это практический вопрос. “Для вас и для меня это так просто, но, если ваши руки не испытывают тактильных ощущений, давления или касания, вы не осознаете, достаточно ли крепко держите предмет”, – рассказывал мне Боутон, когда я посетила его лабораторию в Институте Фейнштейна пару лет спустя. Не осознавая силу сжатия, можно как ухватить чашку, так и выпустить ее из рук и вылить на себя горячий кофе (а при отсутствии ощущения боли еще и не получится понять, что вы только что получили ожог второй степени и нуждаетесь в медицинской помощи). Чтобы этого избежать, человек с таким имплантатом должен учиться концентрировать все свое внимание на удерживании чашки от первого до последнего момента. “Один парень с имплантатом мог брать предметы, – рассказывал Боутон, – но, как только он хотел сделать что-то еще или подумать о чем-то другом, он немедленно ронял этот предмет”. Представьте, если бы с вами происходило подобное каждый раз, когда вы захотите глотнуть кофе. А если вы держите не чашку кофе, а руку своего ребенка? Все эти будничные действия бессмысленны без возможности ощущать. Полумера, по мнению Боутона.

Сенсомоторная кора, в которой “живут” ощущения, располагается в непосредственной близости от моторной коры, отвечающей за намерения. И это хорошо. Плохо то, что записать в мозг правильную последовательность электрических спайков для воссоздания реального тактильного опыта намного сложнее, чем считывать существующие сигналы возбуждения нейронов.

Почти ровно шесть месяцев спустя парализованный доброволец Натан Коупленд, работавший с другой исследовательской группой в Университете Питтсбурга, лежал с завязанными глазами рядом с роботизированной рукой с пятью пальцами. Каждый раз, когда исследователь дотрагивался до одного из пальцев робота, Коупленд сообщал, какой из его собственных ощущает прикосновение. “Указательный”, – говорил он, когда исследователь касался указательного пальца робота. “Средний. Безымянный”. И далее следовала длинная серия верных распознаваний[226]. Кроме обычного имплантата типа BrainGate в моторной коре Коупленду встроили два чипа в области мозга, отвечающие за чувствительность пальцев (каждый чип размером с зернышко сезама). Всякий раз, когда исследователь дотрагивался до пальца робота, это маленькое зернышко посылало последовательность электрических сигналов соответствующим нейронам[227].

Этот механизм заинтересовал Теодора Бергера (он не приходится родственником Хансу Бергеру), только созданные им впоследствии электроды не вызывают ощущения, а создают искусственные воспоминания.

Создание воспоминаний

Бергер намеревался имитировать функцию гиппокампа – отдела мозга, в котором обрабатываются и кодируются воспоминания. Он долгое время работал над созданием чипа, регистрирующего мозговые сигналы при том или ином типе поведения, а затем загружающего их обратно в мозг с помощью алгоритма множественного входа / множественного выхода (multiple-input/multiple-output, MIMO), чтобы воспроизвести это поведение.