В результате все эти сенсоры, которые мы знаем и любим, представляют собой просто внешние устройства, которые можно присоединять и отсоединять. Достаточно подключить их, и мозг может приступать к работе. Таким образом, эволюции не требуется постоянно переделывать мозг; достаточно совершенствовать периферийные устройства, а мозг сам разберется, как их использовать.
Искусственные слух и зрение
Имплантат улитки передает звуковые сигналы непосредственно в неповрежденный слуховой нерв. Слух возвращается не сразу: люди должны научиться понимать незнакомый язык сигналов, которые поступают в мозг. Вот как описывает свои ощущения Майкл Хорост, один из пациентов, которым вживили имплантат:
«Когда через месяц после операции устройство включили, первое услышанное мной предложение звучало как «Зззззз сзз сзвизз ур брфзззззз?», которое постепенно превратилось в «Что вы ели на завтрак?». После нескольких месяцев тренировок я мог снова пользоваться телефоном и даже разговаривать в шумных барах и кафе».
Принцип действия имплантата сетчатки аналогичен. Крошечные электроды имплантата заменяют фоторецепторы сетчатки, посылая слабые электрические импульсы. Эти устройства используются в основном при таких заболеваниях глаз, когда происходит дегенерация фоторецепторов на задней стенке, но клетки зрительного нерва остаются неповрежденными.
Несмотря на грубость входных сигналов, мозг находит способ извлечь из них смысл. Он выискивает закономерности, обращаясь к сигналам от других органов чувств. Если в поступающих данных обнаруживается некая структура, мозг выявляет ее, и через несколько недель информация начинает приобретать смысл.
Присмотревшись к животному миру, вы увидите поразительное разнообразие периферийных сенсоров, которые использует мозг разных животных. У змей есть датчики температуры, гимнотообразные рыбы обладают особыми органами, которые регистрируют изменения электрического поля. У коров и птиц имеется компас, при помощи которого они могут ориентироваться в магнитном поле Земли. Некоторые животные способны видеть в ультрафиолетовом свете. Слоны слышат звуки на огромном расстоянии, а собаки живут в богатом мире запахов. Горнило естественного отбора – это пространство для экспериментов, и приведенные примеры – лишь некоторые из способов, найденных генами, чтобы передавать данные из окружающего мира в мир внутренний. В конечном счете эволюция создала мозг, который способен воспринимать разные срезы реальности.
Я хотел бы подчеркнуть, что в тех органах чувств, к которым мы привыкли, возможно, нет ничего особенного. Они просто унаследованы нами от сложной истории эволюционных ограничений. Нам не обязательно за них держаться.
Главное доказательство истинности этой идеи дает нам концепция, получившая название сенсорного замещения, когда сенсорная информация подается по необычным каналам, например, зрительная – путем осязания. Мозг сам решает, что делать с этой информацией, поскольку ему безразлично, каким образом поступают данные.
На первый взгляд сенсорное замещение похоже на научную фантастику, однако это явление – установленный факт. О первой его демонстрации рассказал журнал Nature в 1969 г. В своей статье нейробиолог Бах-и-Рита продемонстрировал, что слепые люди могут научиться «видеть» предметы, даже если зрительная информация поступает к ним необычным путем. Слепых усаживали в модифицированное зубоврачебное кресло, и видеосигнал с камеры подавался на матрицу из маленьких поршней, прижатых к пояснице. Другими словами, если вы рисуете перед камерой круг, участник эксперимента почувствует круг на своей спине. Как это ни удивительно, слепые люди начинали распознавать объекты и чувствовали увеличение размера приближающихся предметов. В определенном смысле они могли видеть спиной.
Четыре метода доставить зрительную информацию в мозг через необычные сенсорные каналы: поясницу, уши, лоб и язык.
Это был первый пример сенсорного замещения; за ним последовали другие. Современные варианты данного подхода включают превращение видеосигнала в звуковой поток или серию слабых электрических импульсов на лбу или на языке.
Примером последнего метода может служить устройство размером с почтовую марку под названием BrainPort, которое посылает слабые электрические импульсы через крошечную пластинку, прикрепленную к языку. Слепой человек надевает темные очки с вмонтированной в них маленькой камерой. Пиксели камеры преобразуются в электрические импульсы, прикладываемые к языку, – ощущается нечто вроде покалывания, как от газированного напитка. Лишенные зрения люди могут с большим искусством пользоваться прибором, обходя препятствия или забрасывая мяч в баскетбольную корзину. Слепой спортсмен Эрик Вейхенмайер использует BrainPort при скалолазании, определяя положение утесов и трещин по рисунку импульсов на языке.
Возможность «видеть» языком кажется безумием, но следует помнить, что зрение – это всего лишь электрические сигналы, поступающие во тьму вашего черепа. Обычно они приходят по зрительным нервам, однако нет никакой причины, почему эта информация не может поступать по другим каналам. Сенсорное замещение демонстрирует, что мозг берет все поступающие данные, независимо от источника, и выясняет, что он может из них получить.
Один из проектов, которым занимается моя лаборатория, – построение платформы для сенсорного замещения. В частности, мы разработали пригодную для ношения на теле технологию, которую назвали VEST (регулируемый экстрасенсорный датчик). Это устройство укрепляется под одеждой и снабжено крошечными вибродвигателями. Вибродвигатели преобразуют потоки данных в динамические рисунки вибрации на туловище. Мы используем VEST для возвращения слуха глухим людям.
Через пять дней использования VEST человек, родившийся глухим, мог правильно различать произнесенные слова. Наши эксперименты находятся еще на ранней стадии, но мы предполагаем, что через несколько месяцев ношения VEST у испытуемых сформируется непосредственное восприятие – некий эквивалент слуха.
Может показаться странным, что человек будет слышать с помощью вибраций на своем теле. Но, как и в случае зубоврачебного кресла или сетки на языке, суть состоит в следующем: мозгу все равно, откуда получать информацию, пока он ее получает.
Дополнительные чувства
Сенсорное замещение прекрасно подходит для обхода поврежденных органов чувств. Но нельзя ли использовать эту технологию для расширения диапазона нашего сенсорного восприятия? С этой целью мы с моими студентами добавляем новые чувства к тому набору, которым обладает человек, пытаясь обогатить наше восприятие мира.
Рассмотрим следующий пример. Интернет – это поток петабайтов интересной информации, но в настоящее время доступ к ней мы можем получить только с помощью смартфона или экрана компьютера. Что, если бы эти данные могли непосредственно поступать в мозг, формируя картину мира? Другими словами, что, если бы вы могли чувствовать эти данные? Например, прогноз погоды, биржевые сводки, сообщения в Твиттере, данные приборов самолета или информацию о положении дел на заводе – закодированные в виде нового вибрационного языка, который учится понимать мозг. Занимаясь повседневными делами, вы сможете напрямую воспринимать, идет ли дождь в тысяче километров от вас или выпадет ли завтра в вашем городе снег. Или почувствуете, куда движется фондовый рынок, бессознательно оценивая тенденции мировой экономики. Или поймете новые веяния в Твиттере и таким способом узнаете о мыслях других людей.
