Фрэнсис Эшкрофт - Искра жизни. Электричество в теле человека
Кохлеарные имплантаты помогают только в том случае, если сохранились хотя бы некоторые волокна слухового нерва, что бывает не всегда у совершенно глухих людей. Чтобы преодолеть эту проблему, были сконструированы электроды для имплантации непосредственно в слуховые центры головного мозга. Хотя это работает еще хуже, чем кохлеарные имплантаты, само направление перспективно и дает совершенно глухим людям надежду обрести хотя бы грубое восприятие звуков. Правда, не все глухие проявляют интерес к таким устройствам. Они смотрят на свой недостаток как на данность и предпочитают полагаться на язык жестов, позволяющий им легко общаться друг с другом. Искусственная рука
Каждое утро Кристиан Кандлбауэр встает, завтракает, забирается в автомобиль и едет на работу. Вроде бы ничего необычного, если бы не одно обстоятельство — Кристиан лишился обеих рук в 17 лет во время несчастного случая. Теперь у него два протеза: один обычный, а другой управляемый мозгом. Нерв, который когда-то управлял потерянными руками, хирургическим путем вывели в грудную клетку, а его разные ветви имплантировали в разные группы мышц. Со временем новые нервные окончания срослись с грудными мышцами так, что теперь, когда Кристиан хочет пошевелить рукой, мозг посылает сигнал в нерв, который возбуждает грудные мышцы. Ничтожно малые электрические импульсы в мышцах поступают в усилитель, расположенный на поверхности грудной клетки, и преобразуются в движения искусственной руки. Протезы, управляемые импульсами мозга, все еще находятся в стадии разработки, и Кристиан — один из первых, кто опробовал их.
В настоящее время большинство протезов рук с электроприводом управляются электрическими сигналами мышц культи, и человек с таким протезом должен знать, сокращение каких мышц необходимо для управления рукой, и вызывать их сокращение сознательно. Обычно такие протезы могут совершать за раз только одно движение, например разжать пальцы или повернуть кисть. Кроме того, они действуют медленно и не подходят людям, полностью потерявшим руку или ногу. Более совершенные протезы конечностей, вроде того, что у Кристиана, совершают значительно более сложные движения и управляются интуитивно — как сказал один инвалид, «я просто хочу пошевелить ладонью или предплечьем, и они начинают двигаться». Но даже эти, более сложные протезы имеют серьезный недостаток — у них нет сенсорной обратной связи, показывающей, например, какую силу надо приложить, чтобы поднять предмет. Если схватить яйцо с силой, необходимой, чтобы поднять тяжелый кувшин, оно разобьется. Бионические руки, помимо прочего, дороги и требуют регулярной замены через несколько лет в результате износа. Это означает, что нужны более совершенные протезы. Как это часто бывает с исследованиями в области медицины, стимулом становится война, и большое число молодых американцев, лишившихся конечностей во время боевых действий в Ираке и Афганистане, заставило увеличить вложения в разработку новых технологий протезирования.
Если помечтать, то хотелось бы найти способ имитирования нормальной электрической активности нервов мышц наших ног, дающий парализованным возможность ходить. Это просто сказать, но чрезвычайно трудно сделать, поскольку ходьба — очень сложная задача. Мало того, что искусственные электрические сигналы должны иметь правильный характер и правильную частоту для разных мышц, нужно еще, чтобы движения постоянно корректировались с помощью обратной связи от конечностей. Глубоко в наших мышцах находятся сенсоры, так называемые мышечные веретена, которые определяют положение конечностей и степень сокращения мышц. Информация, поступающая от них, требуется не только для того, чтобы мы правильно ходили, но и чтобы справлялись с такими трудностями, как неровности почвы или ступени. Таким образом, система обратной связи просто необходима, иначе искусственное устройство не будет посылать правильные электрические сигналы мышцам. Назад в будущее
Использование электротерапевтической аппаратуры является сегодня обычным делом. Глубокое стимулирование мозга буквально преобразило жизнь людей, которых раньше тремор полностью выбивал из нормальной колеи, а возможность его применения для лечения тяжелой депрессии в настоящее время исследуется. Кардиостимуляторы позволили многим вернуться к обычному образу жизни. Слуховые аппараты усовершенствовались и открыли новые возможности. Протезы конечностей становятся все более сложными. Устройства, позволяющие слепым видеть, а парализованным ходить, пока еще только разрабатываются, и до массового выпуска им еще очень далеко, однако нет причин полагать, что они так никогда и не появятся.
Прогресс вряд ли остановится на этом. Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) уже позволяет отличать ответы человека на вопросы, где требуется сказать «да» или «нет». В будущем более глубокая интерпретация томограмм мозга, возможно, позволит людям с «синдромом изоляции» общаться с другими более свободно. Можно ли будет читать чужие мысли — это другой вопрос. Современная фМРТ-аппаратура массивна, громоздка, а ее разрешение во времени ограничено, и как много можно узнать по полученным сигналам, пока что неясно. И все же не стоит забывать, что если первые электрокардиографы занимали две комнаты, то сегодня портативный ЭКГ-аппарат стал обычным.
Если кардиостимуляторы, глубокое стимулирование мозга и фМРТ удивления не вызывают, то идея подключения мозга к компьютеру ошеломляет. В некотором смысле многие из нас уже взаимодействуют с ноутбуками и смартфонами, хотя и через глаза и кончики пальцев, а не напрямую с мозгом. Но чем старше я становлюсь, тем больше меня привлекает идея прямого взаимодействия. Как здорово было бы получать доступ к собственной памяти по желанию. На эту мысль меня натолкнула встреча с бывшим учеником, который ходил ко мне на занятия 20 лет назад и чье имя я никак не могла вспомнить. Поиск информации во Всемирной паутине под действием одной лишь мысли. Пугает, впрочем, перспектива соединения мозга проводами с компьютером. Иными словами, все упирается в характер подключения. Однако при условии, что соединение будет включаться и выключаться по желанию и что любая информация, загруженная в персональный накопитель (например, в мозг), будет находиться в безопасности и под нашим собственным контролем, думается, многие из нас в конечном итоге поддадутся соблазну. Мысль все же быстрее, чем набор текста на клавиатуре или чтение.
Однако история, рассказанная Мэри Шелли, глубоко сидит в наших головах, и сначала нам надо преодолеть страх перед неизвестным, перед монстрами вроде того, что был создан Франкенштейном. Нам нужно также определить подходы к регулированию использования такой технологии, которое не позволит ущемлять права бедных. Помимо прочего, подобное радикальное видоизменение нашего мозга не должно быть внешне заметным (поскольку люди предпочитают не выделяться из толпы), а соответствующие приспособления должны легко сниматься по желанию. Мы уже привыкли к некоторым устройствам, расширяющим возможности наших органов чувств, например к микроскопам, телескопам и приборам ночного видения, но их можно оставить на столе в конце рабочего дня. Также существуют калькуляторы и компьютеры, которые очень помогают нам, а Интернет служит внешней коллективной памятью со значительно большей емкостью и скоростью поиска, чем у нашего мозга и библиотек. Да что там говорить, многие из нас уже редко находятся в режиме офлайн, и первой реакцией на ставящий в тупик вопрос является желание запросить ответ в Google. Возможно, некоторые предпочтут и дальше взаимодействовать с такими электронными помощниками через свои органы чувств — пальцы, глаза и уши, — а не путем непосредственной связи с мозгом. Однако я лично хотела бы получить устройство, которое позволяло бы без усилий сохранять и отыскивать мои личные воспоминания. Думаю, его очень оценили бы люди, страдающие от потери памяти в результате таких расстройств, как болезнь Альцгеймера.
Конечно, искусственная память, подключаемая непосредственно к мозгу, пока что всего лишь научная фантастика. Но не следует забывать, что у научной фантастики есть свойство раньше или позже превращаться в реальность. Столетие назад мало кто думал, что механической рукой можно управлять силой мысли или что разъяренного быка можно остановить сигналом, передаваемым прямо в мозг. Не исключено, что в следующие 100 лет появится и искусственная память. Наверняка сказать невозможно, но я уверена, что ключом к успеху будет глубокое понимание того, как наш организм использует электричество, как воспоминания откладываются в памяти, как они хранятся и вызываются электрическими цепями в нашем мозге.
Примечания О теле электрическом я пою
