Журнал «ОТКРЫТИЯ И ГИПОТЕЗЫ», 2012 №1 - разные

В отдельных случаях, если в мозг вставить электрод и подать на него напряжение, у человека пробуждаются неожиданные воспоминания. Первым это зафиксировал Уайлдер Пенфилд в 1950-х. Он лечил пациентов от эпилепсии с помощью глубокой электростимуляции. Во время процедуры люди оставались в сознании и подробно описывали свои ощущения. При подаче тока перед их глазами возникали различные сцены из их жизни. Прошлое буквально врывалось в настоящее: пациенты видели происходящее, слышали голоса, звуки, запахи. Они узнавали своих знакомых, родственников, окружающую обстановку, могли назвать точное место в городе, где «находились» в тот момент. При этом отдавали себе отчет в том, что в реальности лежат на операционном столе в Монреале.

Их воспоминания не были статичны. Они разворачивались с естественной скоростью, словно соматический опыт переживался вновь. Часто вспоминалась музыка — пациенты слышали песню, которая развивалась от фразы к фразе, от припева до куплета так, что они могли подпевать.

Примечательно, что задействованные нейроны активировались во второй раз легче, откликаясь на меньшее напряжение.

Время от времени исследователи повторяют результаты, описанные Пенфилдом. По понятным причинам они могут быть только побочным эффектом эксперимента, так как глубокая электростимуляция требует хирургической операции и применяется только в лечебных целях. В 2008 г. журнал Annals of Neurology сообщил о случае с 50-летним пациентом, которого пытались лечить таким методом от ожирения. Внезапно это вызвало у него яркое переживание эпизода 30-летней давности. Он оказался в парке со своими друзьями. Среди людей он также увидел свою девушку того периода жизни. Одежда окружающих соответствовала прошлому времени, люди в парке разговаривали.

Воспоминание было цветным. Интересно, что повышение напряжения с 3 до 5 вольт приводило к тому, что сцена становилась более живой и детальной.

Основываясь на подобных данных, исследователи полагают, что огромное количество фрагментов нашей жизни хранится где-то глубоко в нейронах и остается навсегда скрытым от нашего внимания.

Помимо оживления воспоминаний глубокая стимуляция порой способна буквальным образом оживить нечто более важное — сознание человека. Стоит отметить успешный эксперимент целой команды медиков и неврологов, которые сумели восстановить ключевые функции мозга у мужчины, шесть с половиной лет находившегося в состоянии минимального сознания. В результате разбойного нападения в 1999 г. он получил обширные повреждения головы и потерял способность к коммуникации и целенаправленному поведению.

Как позже показали томографические исследования, некоторые важные участки коры остались нетронутыми, но не функционировали. Это обстоятельство заинтересовало ученых. Они предположили, что в результате травм был отключен механизм, активирующий кору. Ключевая роль здесь принадлежит таламусу — структуре, в которой происходит обработка и интеграция практически всех сигналов, идущих в кору большого мозга от спинного, среднего мозга, мозжечка и базальных ганглиев. По мысли медиков, если подвергнуть электростимуляции ядра таламуса, это может привести к пробуждению сохраненных участков коры. Однако таламус находится глубоко в мозгу, поэтому никакая неинвазивная техника до него не достанет. Единственная возможность — внедрить электроды хирургическим путем.

После долгих обсуждений, касающихся в основном этических коллизий, возникших в связи с оперированием человека без его согласия, процедура была исполнена. Практически сразу же, в первые два дня работы электродов, состояние пациента заметно улучшилось. Он стал держать глаза открытыми продолжительное время и отзываться на голоса, поворачивая голову. Ученые, однако, были вынуждены сделать паузу на 50 дней, чтобы удостовериться, что улучшение не является неизвестным эффектом хирургического вмешательства. Затем на протяжении 18 недель таламус стимулировали различными сочетаниями частоты и продолжительности возбуждений, дабы найти наилучший вариант.

Больной фактически вернулся к жизни. Он стал отвечать на вопросы, мог держать в руках предметы и двигать конечностями. Он начал глотать пищу, а ведь до этого шесть лет его кормили через гастрономическую трубку. Его мать в интервью для прессы едва сдерживала слезы: «Теперь мой сын может говорить, есть и смотреть кино. Он может пить из кружки. Он может выражать боль. Он может смеяться и плакать…» Это был первый случай, когда методом глубокой стимуляции мозга удалось вытащить пациента из состояния минимального сознания.

Как видно из вышесказанного, стимулировать мозг можно разными способами, приближая к нему электрическое или магнитное поле либо помещая источник непосредственно внутрь головы. Однако стоит упомянуть еще один вариант: мозг получает стимуляцию даже тогда, когда электрический ток подается на другую, правильно выбранную, часть тела. И эта часть тела — язык. Экспериментально показано, что электротактильная стимуляция языка заметно улучшает координацию движений, чувство равновесия и владение речью у людей, испытывающих трудности в результате травм мозга или болезни.

Исследования в данном направлении проводит Юрий Данилов, возглавляющий Лабораторию тактильной коммуникации и нейрореабилитации в Университете штата Висконсин (США). По его словам, эта технология позволит разработать новые клинические приложения неинвазивной нейромодуляции для травм мозга, рассеянного склероза, инсультов, болезни Паркинсона и, кроме того, расширения возможностей сенсорных систем человека.

Большая часть описанных методов стимуляции мозга все еще требует специального оборудования и не выходит за пределы медицинских центров и научных лабораторий. В то же время насчет tDCS существуют серьезные опасения: чтобы воспроизвести опыт в домашних условиях, достаточно пары проводов, резистора и обычной 9-вольтовой батарейки. Если такой прокачкой мозга станут пользоваться обычные люди (например, студенты перед экзаменом), это даст им преимущество и, что более существенно, сформирует в обществе условия, подталкивающие граждан к использованию подобных устройств. Между тем возможны и побочные эффекты. Научный прогресс, как обычно, несет с собой разнообразные следствия, а задача человека разумного — достойно в них разобраться.

ВИРТУАЛЬНЫЕ ОБЕЗЬЯНЫ ДОГОНЯЮТ ШЕКСПИРА

В классическом примере на тему вероятности говорится об обезьянах с пишущими машинками, которые рано или поздно случайно наберут пьесу Шекспира (в отечественном варианте — «Войну и мир» Толстого).

Американский программист Джесс Андерсон решил перейти от умозрительных рассуждений к практическому эксперименту и предоставил такой шанс виртуальным мартышкам.

Надо заметить, энтузиаст облегчил себе задачу: его обезьянки выдают строки стандартных символов без знаков препинания, заглавных букв, цифр и пробелов. Это значительно повышает вероятность появления осмысленного текста.

Более того, воспроизвести текст Шекспира наугад можно несколькими способами.

Простейший и самый трудный — добавление каждый раз одного случайного символа. Если обезьяна бьет по неправильной клавише, вся работа идет насмарку, даже если предыдущая тысяча знаков была правильной.

На другом конце спектра находится мысленный эксперимент британского биолога Ричарда Докинза. Он рассматривал пример с шекспировской строчкой «Methinks it is like a weasel» («По-моему, оно смахивает на хорька».). Эту фразу произносит Гамлет, обсуждая с Полонием форму облака. Докинз предложил случайный ввод символов в качестве аналога генетической мутации. Однако биолог добавил одно условие, характерное для естественного отбора: если какая-то буква оказывается правильной, она сохраняется, пока остальные перемешиваются и снова проверяются на «нужность». Это радикально сокращает время, которое требуется, чтобы прийти к правильному решению.

Программа г-на Андерсона гораздо ближе к этому примеру.

Каждая обезьяна выдает не один символ, а целых девять. Эти блоки затем сравниваются со всеми текстами Шекспира. Если они совпадают, блок помечается как полный. Поскольку используются только 26 символов, существует 5,4 трлн. девятизначных блоков. Но шанс на то, что удастся составить фразу Гамлета, равен одному к 1,2x1040. Программа была запущена 21 августа, и виртуальные мартышки выдали пока только 500 млрд. комбинаций.

Что г-н Андерсон действительно показал — так это то, что большое количество обезьян действительно может выдать фрагменты, которые охватят значительную часть шекспировского текста. Но у нас еще не хватает вычислительной мощности на создание достаточного количества виртуальных обезьян, чтобы создать нечто большее, чем несколько фрагментов.