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.