Остерегайтесь своих намерений, ибо они могут реализоваться

Это исследование положило начало разработке первых приборов, которые реально «читают» намерения людей. Приборы для «перевода намерений» получают доступ к двигательным программам человека или животного, представляющего какое-либо действие, расшифровывают характерную электрическую «кривую» и передают команду на прибор, который претворяет задачу в действие.

В настоящее время подобные приборы разрабатываются для того, чтобы полностью парализованные люди могли двигать предметы.

Разработка этих приборов проходила в несколько этапов. В середине 1990-х годов двое нейробиологов из Университета Дьюка — Мигель Николелис и Джон Чапин — начали проведение серии поведенческих экспериментов, целью которых было научиться читать намерения животных. Они тренировали крысу нажимать на педаль, соединенную с рычагом, находившимся за пределами клетки. Каждый раз, когда крыса нажимала на педаль, электронное устройство наклоняло рычаг, и из желоба вытекала вода, которую она могла выпить. У крысы была удалена небольшая часть черепа, и в двигательную кору мозга вживлена группа электродов. Эти электроды фиксировали активность 46 нейронов в двигательной коре, задействованной в планировании и программировании движений (нейронов, которые обычно посылали команды по спинному мозгу к мышцам). Поскольку целью эксперимента была регистрация сложных намерений, оценка активности 46 нейронов должна была проводиться одновременно. Каждый раз, когда крыса дотрагивалась до педали, Николелис и Чапин регистрировали активацию программирующих движение нейронов, а небольшой компьютер оценивал и обрабатывал их сигналы. Вскоре компьютер «распознал» паттерн нейронной активности для нажатия на педаль.

После того, как крыса научилась нажимать на педаль, Николелис и Чапин отсоединили ее от устройства, подающего воду. Теперь, когда крыса давила на педаль, ничего не происходило. Она отчаянно повторяла нажатие множество раз, но безрезультатно. Затем исследователи подсоединили подающее воду устройство к компьютеру, который был подключен к нейронам крысы. Теперь, в теории, каждый раз, когда у крысы появлялось намерение нажать педаль, компьютер должен был узнавать паттерн активации нейронов и посылать сигнал на устройство, чтобы оно выпустило воду.

Всего через несколько часов крыса поняла, что для того чтобы получить воду, вовсе не обязательно нажимать на педаль. Достаточно просто представить свою лапу, нажимающую на педаль, и вода появится! Николелис и Чапин обучили выполнению этого задания четырех крыс.

После этого они приступили к обучению обезьян, которые должны были помочь в осуществлении перевода еще более сложных намерений. Обезьяну Бель научили пользоваться джойстиком так, чтобы в момент, когда на панели дисплея зажжется ряд мигающих лампочек, она двигала им вслед за перемещающимся светом. Если ей это удавалось, она получала немного фруктового сока. Каждый раз, когда она перемещала джойстик, ее нейроны активировались, и компьютер проводил математический анализ паттерна их активации. Этот паттерн всегда возникал за 300 миллисекунд до того, как Бель делала движение рукой для перемещения джойстика (это время прохождения команды от мозга к мышцам). Когда обезьяна двигала джойстик вправо, в ее мозге возникал паттерн «передвинь руку вправо», и компьютер его улавливал; когда она двигала рукой влево, он улавливал соответствующий паттерн. Затем компьютер преобразовывал эти паттерны в математические команды, которые он посылал в механическую руку, которую Бель не видела. Эти математические паттерны также передавались из Университета Дьюка на вторую механическую руку, находящуюся в лаборатории в городе Кембридж, штат Массачусетс. Как и в эксперименте с крысой, механические руки были подключены к компьютеру, который читал паттерны в нейронах Бель. Ученые надеялись на то, что механические руки в Университете Дьюка и в Кембридже будут приходить в движение в то же самое время, как и рука Бель, то есть через 300 миллисекунд после возникновения у нее соответствующего намерения.

Когда ученые беспорядочно зажигали лампочки на панели дисплея, а реальная рука Бель передвигала джойстик, то же самое делали механические руки, разделенные расстоянием в тысячу километров и приводимые в движение только намерениями животного, передаваемыми компьютером.

С тех пор ученые научили несколько обезьян использовать свои намерения для управления движениями механической руки в любом направлении в трехмерном пространстве. Приматы совершали сложные движения например, дотягивались до предметов и брали их. Кроме того, обезьяны играли в видеоигры (и, похоже, им это нравилось), используя свои мысли для перемещения курсора по экрану и захвата движущейся цели.

Николелис и Чапин надеялись, что их работа поможет больным с различными типами паралича. И это произошло в июле 2006 года, когда группа ученых из Университета Брауна, возглавляемая неврологом Джоном Донохью, использовала данную методику на людях. Тело молодого человека по имени Мэтью Нейгл, которому на момент начала эксперимента исполнилось 25 лет, было парализовано от самой шеи в результате повреждения спинного мозга, полученного при ударе ножом. В его мозг имплантировали крошечный силиконовый чип с сотней электродов, который был подключен к компьютеру. После четырех дней тренировок он мог с помощью мысленных намерений передвигать курсор на экране компьютера, открывать электронную почту, настраивать канал и громкость в телевизоре, играть в простую компьютерную игру и управлять механической рукой.

Далее ученые планируют испытать подобное устройство на пациентах с мышечной дистрофией, инсультом и боковым амиотрофическим склерозом (заболеванием двигательного нейрона). Цель этих исследований заключается в том, чтобы, в конечном счете, имплантировать маленький набор микроэлектродов с батарейками и передатчиком размером с ноготь ребенка в двигательную кору головного мозга. Небольшой компьютер может быть подключен как к механической руке, так и беспроводным способом к пульту управления инвалидным креслом или к электродам, имплантированным в мышцы для инициирования движения.

Исследователи надеются разработать технологии регистрирования активации нейронов, не требующие внедрения в тело, как микроэлектроды — возможно, это будет вариант аппарата для ТМС или прибора, разрабатываемого Таубом и его коллегами для обнаружения изменений в мозговых волнах.

* * *

Все эти эксперименты с намерениями показывают нам, насколько в действительности связаны воображение и действие, несмотря на нашу привычку считать, что они подчиняются разным правилам. Но подумайте: в некоторых случаях, чем быстрее вы можете что-то представить, тем быстрее вам удается это сделать.

Жан Десети из французского города Лиона провел один простой эксперимент в различных вариантах. Если вы засечете время, необходимое вам для того, чтобы представить, как вы пишете свое имя «здоровой рукой», а потом — реальное время написания имени, то не увидите разницы. Когда же вы представляете, что пишете свое имя недоминирующей рукой (у правшей — левой), то вам потребуется больше времени для того, чтобы нарисовать этот процесс в своем воображении и реализовать его на бумаге. Правши убеждаются, что их «ментальная левая рука» действует медленнее, чем «ментальная правая рука». Проводя исследования с участием людей, перенесших инсульт, а также людей, страдающих болезнью Паркинсона (она приводит к замедлению движений), Десети наблюдал, что таким пациентам требовалось больше времени для того, чтобы представить, как они двигают поврежденной конечностью. Ученые думают, что замедление воображаемых и реальных действий происходит из-за того, что и те, и другие являются продуктом одной и той же двигательной программы в мозге[109]. Скорость, с которой мы создаем умственный образ движения, возможно, ограничивается скоростью активации нейронов, отвечающих за двигательные программы.

«Колея эта — только моя, выбирайтесь своей колеей»

Паскуаль-Леоне также занимается изучением вопроса о том, почему нейропластичность, которая способствует изменениям мозга, может одновременно становиться причиной ригидности[110]и повторяемости. Если наш мозг настолько гибок и способен к преобразованиям, то почему же мы склонны к привычным повторениям? Паскуаль-Леоне рассказывает мне о том, что для обозначения понятия «пластичность» в испанском языке есть слово placticina, которое отражает то, чего нет в английском слове. Б испанском языке placticina также означает «пластилин». Он уверен, что пластичность нашего мозга настолько высока, что даже когда мы изо дня в день выполняем одно и то же действие, отвечающие за него нейронные связи каждый раз немного меняются в зависимости от того, что мы делаем в промежуточные интервалы времени.

«Я представляю активность мозга, — рассказывает Паскуаль-Леоне, — в виде пластилина, с которым человек играет весь день». Все, что мы с ним делаем, всякий раз меняет форму этого куска пластилина. «Если вы сначала лепите из этого пластилина кубик, а потом превращаете его в шар, то вы можете вернуться к кубику. Однако это будет уже не тот же самый кубик, с которого вы начали». Результаты здесь не идентичны. В новом кубике молекулы расположены в ином порядке, чем в старом. Другими словами, одинаковые формы поведения, демонстрируемые нами в разное время, используют различные цепи. В его представлении даже в случае «излечения» пациента с неврологическими и психологическими проблемами, оно никогда не вернет его мозг в предшествующее состояние.

«Система пластична, но не эластична», — говорит Паскуаль-Леоне громким голосом. Эластичную ленту можно растянуть, но она всегда вернется к своей прежней форме, и ее молекулы не изменят своего положения в процессе растяжения. А пластичный мозг постоянно претерпевает изменения под действием каждого контакта, каждого взаимодействия.

Соответственно, возникает вопрос: если наш мозг так легко поддается преобразованиям, что же защищает нас от бесконечного изменения? Как нам удается оставаться самими собой? Сохранять внутреннюю последовательность нам, в известной степени, помогают наши гены, и то же самое делает повторение.

Паскуаль-Леоне объясняет это с помощью метафоры. Он говорит, что пластичный мозг похож; на снежную гору зимой. Характеристики этой горы — наклон, наличие камней, плотность снега — это данность, так же, как наши гены. Когда мы съезжаем с нее на санках, мы можем ими управлять и доехать до подножия горы, следуя маршруту, который определяется нашим умением справляться с санками и характеристиками горы. Однако трудно предсказать, где точно закончится наш спуск, потому что это зависит от множества факторов.

«Тем не менее, — говорит Паскуаль-Леоне, — можно с уверенностью сказать, что когда вы будете скатываться с горы во второй раз, то, скорее всего, не поедете неизвестно где — вдали от того пути, по которому двигались в первый раз. Возможно, вы повторите не совсем тот же путь, но он будет к нему ближе, чем любой другой. А если вы проведете целый день, скатываясь вниз, поднимаясь пешком наверх, снова скатываясь, то к вечеру вы освоите несколько путей (одни вы использовали множество раз, другими пользовались очень мало)… И вы проделаете на спуске трассы, по которым удобнее и привычнее спускаться, но эти трассы вовсе не будут определены генетически».

Заложенные нами психические трассы могут привести нас к привычкам, хорошим или плохим. Если у нас формируется плохая осанка, ее становится трудно исправить. Если у нас развиваются хорошие привычки, они тоже «застывают». Но существует ли у нас возможность, после возникновения этих «трасс», или нейронных путей, сойти с них и перейти на другие? По мнению Паскуаль-Леоне, такая возможность есть, но сделать это сложно, потому что после того, как мы «накатали» эти трассы, они становятся «высокоскоростными» и очень эффективными с точки зрения управления санями при спуске с горы. Нам становится все сложнее переключиться на другой маршрут. Необходим какой-нибудь барьер, который заставит нас изменить направление.

Школа тьмы

В следующем эксперименте Паскуаль-Леоне занялся вопросом использования таких барьеров и показал, что изменения сложившихся путей и обширные пластические реорганизации могут происходить с неожиданной скоростью.

Его работа по использованию барьеров началась, когда он услышал о необычном интернате в Испании, где преподаватели, обучающие слепых, начинали работу со знакомства с абсолютной темнотой. На неделю им завязывали глаза, чтобы они могли на собственном опыте почувствовать, что значит быть слепым. Завязывание глаз — это барьер для такого чувства, как зрение, поэтому в течение этой недели их тактильная чувствительность и способности ориентироваться в пространстве значительно усиливались. Они могли различать марки мотоциклов по звуку двигателя и определять предметы, находящиеся на их пути, по отраженному звуку. Когда приходило время снять повязки, преподаватели сначала чувствовали себя совершенно дезориентированными и не могли оценить окружающее пространство или видеть.

Когда Паскуаль-Леоне узнал об этой школе тьмы, он подумал: «А почему бы не взять зрячих людей и не сделать их как бы совершенно слепыми».

Участники его эксперимента ходили с завязанными глазами в течение пяти дней, затем он картировал их мозг с помощью ТМС. Он обнаружил, что при полной блокировке света — «барьер» должен был быть непроходимым — «зрительная» кора объектов начинала обрабатывать ощущения рук от прикосновений, как это происходило у слепых пациентов, изучающих азбуку Брайля.

Однако самым поразительным было то, что реорганизация мозга произошла всего за несколько дней. С помощью результатов сканирования Паскуаль-Леоне показал: может потребоваться всего два дня для того, чтобы «зрительная» кора начала обрабатывать тактильные и звуковые сигналы. (Помимо этого временные слепые сообщали, что, когда они двигаются, чувствуют прикосновение или слышат звуки, у них возникают визуальные галлюцинации, в которых присутствуют красивые, сложные картины городов, небо, солнечные закаты, фигурки лилипутов, мультипликационные персонажи.)

Для появления изменений была необходима абсолютная темнота, потому что зрение — это настолько сильное чувство, что при малейшем попадании света в глаза зрительная кора предпочитает обрабатывать эти сигналы, а не те, которые поступают от звука или прикосновения. Паскуаль-Леоне (так же, как в свое время Тауб) обнаружил, что для формирования нового пути мы должны блокировать или ограничить его конкурента — наиболее активно используемый путь. После того как участники эксперимента снимали повязки, их зрительная кора прекращала реагировать на тактильную или слуховую стимуляцию через 20–24 часа.

Скорость, с которой зрительная кора переключалась на обработку звуков и прикосновений, заставила Паскуаль-Леоне задуматься над одним важным вопросом. Он считал, что для радикальной реорганизации мозга двух дней недостаточно. При искусственном культивировании клеток максимальный рост нейронов составляет один миллиметр в день. Значит, зрительная кора может начать обработку других чувств столь быстро только при условии, что в ней уже существуют подобные связи. Совместно с Роем Гамильтоном Паскуаль-Леоне взял идею о проявлении ранее существовавших путей и развил ее. Получалось, что радикальная реорганизация мозга, наблюдаемая у преподавателей школы тьмы, является не исключением, а правилом. Мозг человека способен к такой быстрой реорганизации, потому что его отдельные структуры не жестко связаны с обработкой определенных чувств. Мы можем (и регулярно это делаем) использовать отделы нашего мозга для выполнения множества разных задач.

Но ведь понятие «зрительная кора» предполагает, что задача данного участка мозга заключается в обработке информации, поступающей от органов зрения, так же, как понятие «слуховая кора» подразумевает соответствующую ее специализацию.

По мнению Паскуаль-Леоне, «наш мозг, на самом деле, организован не по принципу систем, которые обрабатывают заданные модальности органов чувств. Его организация скорее предполагает наличие ряда особых операторов».

Оператор — это процессор мозга, который вместо обработки входящей информации от одного органа чувств (например, зрение, осязание или слух) обрабатывает более абстрактную информацию. Один оператор обрабатывает информацию о пространственных отношениях, другой — о движении, а третий — о формах. Пространственные отношения, движение и формы — это информация, поступает от разных органов чувств. Мы способны одновременно ощущать и видеть пространственные различия — например, насколько широка рука человека, — так же, как мы можем ощущать и видеть движение и формы. Некоторые операторы могут хорошо справляться только с одним чувством (например, оператор цвета), однако операторы пространственных отношений, движения и формы обрабатывают сигналы нескольких чувств.

Выбор оператора происходит на конкурентной основе. Идея операторов использует теорию выбора нейронных групп, разработанную в 1987 году лауреатом Нобелевской премии Джералдом Эдельманом, который предположил, что при любом виде активности мозга происходит выбор группы нейронов, наиболее подходящей для решения определенной задачи. Эта почти дарвинистская конкуренция (нейронный дарвинизм, по выражению Джералда Эдельмана) постоянно разворачивается между операторами для определения того, кто из них может провести наиболее эффективную обработку сигналов от конкретного органа чувств и в конкретных обстоятельствах.

Данная теория перекидывает изящный мостик между сторонниками жесткой специализации отделов мозга и специалистами по нейропластичности, делающими упор на способность мозга к самореструктуризации.

Это означает, что люди, осваивающие новый навык, могут задействовать операторов, связанных с другими видами деятельности, значительно повышая их возможности при обработке информации, при условии, что им удастся создать барьер между нужным им оператором и его обычной функцией.

Человек, столкнувшийся с крайне сложной задачей на прослушивание, например запоминание поэмы Гомера «Илиада», может завязать себе глаза, дабы привлечь к этой работе операторов, обычно связанных со зрением (поскольку многочисленные операторы в зрительной коре могут обрабатывать и звук). Во времена Гомера длинные поэмы сочинялись и передавались от поколения к поколению в устной форме. (Как известно, Гомер сам был слепым.) Заучивание наизусть играло важную роль в дописьменных культурах; таким образом, неграмотность могла подталкивать мозг людей к привлечению большего числа операторов для выполнения слуховых задач. Тем не менее подобные «подвиги» словесной памяти возможны и в культурах, обладающих письменностью, при наличии достаточной мотивации. Веками йеменские евреи заставляли своих детей запоминать всю Тору, а в современном Иране дети заучивают наизусть Коран.

* * *

Теперь мы видим, что мысленное представление какого-либо действия предполагает использование тех же самых двигательных и сенсорных программ, которые участвуют в его совершении. Долгое время наше отношение к жизни, связанной с воображением, было окрашено чем-то вроде священного трепета: мы считали ее чем-то чисто духовным, эфирным — отрезанным от материального. Теперь мы уже не можем сказать с уверенностью, где проходит тонкая линия, разделяющая материальное и нематериальное.

Образы нашего нематериального сознания оставляют материальные следы. Двигательные намерения и воображаемые действия меняют физическое состояние нейронов мозга на микроуровне. Каждый раз, когда вы представляете, как прикасаетесь пальцами к клавишам пианино, вы что-то меняете в своем живом мозге…[111]

Глава 9

Поиск по сайту: