Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга - Дэвид Иглмен
* * *
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 слухом45. 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 применению46. 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 00047. 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 часы48.
* * *
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 головы49. 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,
