Несмотря на все эти ограничения, технология создания мозговых имплантатов развивается семимильными шагами. Современные имплантаты гораздо меньше по размеру и могут снимать показания одновременно с гораздо большего числа нейронов, чем десятилетия назад. Некоторые даже действуют без проводов. Короче говоря, хотя вскрытие черепа и вживление инородного тела в мозг всегда будет делом рискованным, в последующие годы имплантаты станут лучше и безопаснее. Современные исследования и развитие технологии в области зрительного кортикального протезирования помогут решить даже более глубокую проблему: фосфены не похожи на световое табло над входом в старомодный театр. Они не сливаются предсказуемым образом с образованием линий или форм, не говоря уже об очертаниях реальных предметов[286]. Одна из причин этого недостатка, вероятно, заключается в многомерности зрительных карт каждого человека. Устройства будущего могут обеспечить лучшие результаты благодаря высоко персонализированному подходу, который использует информацию об уникальных многомерных зрительных картах каждого пациента. Или устройства могут совершенствоваться за счет подачи зрительной информации в мозг какими-то иными путями. Например, интересные результаты дает новый метод с динамическим вычерчиванием букв и форм на поверхности зрительной коры с применением электрической стимуляции[287].
Зрительные кортикальные протезы могут получить широкое распространение даже при условии, что обеспечиваемый ими опыт отличается от обычного зрительного опыта (конечно, если они будут надежными и безопасными). Какими именно должны быть такие протезы, чтобы соответствовать требованиям пациентов и врачей, зависит от наличия альтернативных вариантов. Некоторые задачи можно решить дешевле и безопаснее за счет других чувств: понять, где стоит телефон, можно с помощью слуха, а почувствовать препятствие – с помощью трости. Люди научились оценивать окружающее пространство с помощью звука, используя эхолокацию, или прикосновения, используя устройства, которые можно переносить в руках или в одежде[288]. Системы воссоздания и распознавания речи, а также самодвижущиеся автомобили помогут слепым людям найти больше альтернативных решений для обретения самостоятельности и взаимодействия с окружающим миром. А это поднимет планку ожидаемого эффекта от применения зрительных протезов.
Хотя обычно технологии записи мыслей направлены на восстановление утраченных сенсорных способностей, в будущем область их применения не обязательно останется такой же традиционной. Почему нужно останавливаться на доставке зрительной информации к зрительным картам или слуховой информации к слуховым картам? Животные с имплантированными электродами могут учиться использовать информацию от таких чувств, которыми они не владеют в обычных условиях. Например, взрослым крысам в область соматосенсорной карты S1, отвечающей за вибриссы, были вживлены электроды, а к головам были присоединены устройства, регистрирующие инфракрасное излучение[289]. Инфракрасное излучение невидимо невооруженным глазом – как для людей, так и для крыс. Когда сенсор инфракрасного света регистрировал инфракрасное излучение, имплантат стимулировал соматосенсорную кору животного. Постепенно бионические крысы выучили, что могут получать пищевое вознаграждение, если узнают, какой именно инфракрасный сигнал включается.
Сначала животные воспринимали электрическую стимуляцию, которая свидетельствовала о наличии инфракрасного света, в качестве странного и необъяснимого ощущения в вибриссах. Они почесывали мордочки крохотными лапками. Но через несколько недель крысы научились использовать сигналы от электродов в области S1, чтобы определять, какой свет горит, и за это получать пищевое вознаграждение. Они качали головами с прикрепленными сенсорами вперед и назад, чтобы поймать наиболее сильный сигнал. Через месяц они уже стабильно ощущали инфракрасный свет и получали вознаграждение.
Этот эксперимент служит примером расширения сенсорных возможностей: технология усиливает способность животных обнаруживать физические явления. Однако в подобных экспериментах не создаются новые чувства, а просто передается новый тип информации, который обрабатывается существующими системами чувств. Вообще говоря, это совсем не плохо. И это можно сделать, не проникая внутрь черепа. Когда военные используют инфракрасные очки для ночных наблюдений за перемещениями противника, они превращают инфракрасный свет в зрительную информацию. Люди постоянно используют такие приборы, как компасы или радары, для увеличения объема информации, передаваемой нашими системами чувств. Понятно, что эти устройства безопаснее и дешевле мозговых имплантатов. Пока они продолжают удовлетворять нашим требованиям, такое расширение возможностей, как восприятие инфракрасного света или визуализация геомагнитных полей, останется забавным экспериментом с лабораторными крысами.
До сих пор мы рассматривали новые технологии, направленные на чтение и запись мыслей. Цель этих разработок заключается в извлечении содержимого человеческого разума или воздействии на него. Но данные о мозге можно использовать и с другой целью – для характеристики людей. Люди значительную часть времени занимаются тем, что собирают друг о друге информацию: в чем мы хороши, а в чем плохи, каковы наши реакции в разных ситуациях, стоит ли нам доверять. Это бесценная информация, поскольку она позволяет каждому из нас предсказать поведение остальных, что, в свою очередь, помогает принимать более правильные решения относительно того, с кем стоит иметь дело и каким образом. Но эта информация имеет ценность только по той причине, что наши индивидуальные признаки сохраняются во времени, даже если меняются настроение, предпочтения и привычки.
Технологии анализа мозга могут продвинуть процесс характеристики других людей на шаг вперед для предсказания того, что человек будет делать, в чем нуждается или с чем борется, исходя не из поведения, а из активности или организации мозга. Хотя структура карт мозга человека сообщает кое-что об остроте восприятия и способности создавать мысленные образы, наиболее успешно охарактеризовать мозг удается путем измерения степени коммуникации между разными картами мозга. Вспомните, что зрение, как и все когнитивные способности, поддерживается за счет взаимодействия многих карт мозга, функционирующих совместно и одновременно. Например, карты с координатами, связанными со структурой сетчатки, такие как зрительная карта V1, посылают информацию в веретенообразную зону лиц и в парагиппокампальную область мест. Но зоны лиц и мест также отправляют сигналы обратно к картам, связанным с сетчаткой. В мозге все происходит как на рабочем месте: группа координированных и общающихся между собой сотрудников выполняет работу лучше, чем группа, в которой такой координации нет.
Для измерения степени коммуникации между областями мозга ученые часто просят участников исследований просто молча и спокойно лежать в сканере, пока активность их мозга анализируют методом фМРТ. Сканирование позволяет ученым рассчитать функциональную связанность, иначе говоря, степень активности коммуникации между разными частями мозга человека. По сути, функциональная связанность характеризует архитектуру мозга на основании того, насколько хорошо его отделы переговариваются между собой.
Выяснилось, что эта архитектура неизменна во времени и на удивление информативна в отношении того, что может делать или будет делать конкретный мозг. Например, измерив функциональную связанность зрительных областей мозга участников эксперимента, ученые несколько дней учили их выполнять сложные зрительные задания[290]. Они обнаружили, что люди, у которых до обучения имела место наиболее активная связь между зрительными областями, решали такие задачи быстрее и лучше других. Это и прочие похожие исследования показывают, что исключительно по результатам сканирования мозга удается предсказать, насколько хорошо человек сможет учиться или выполнять разные новые задания – от освоения нового языка до концентрации внимания[291]. Прогресс в области машинного обучения способствовал развитию этого метода предсказания, выявив наиболее информативные паттерны в массивах нейрональных данных.
Возможности предсказаний на основании активности мозга выходят за пределы выявления талантов или даже способности к обучению. Метод позволяет предсказывать тип психического заболевания у человека и эффективность конкретного вида лечения[292]. Его пытались применять, чтобы предсказать, помогут ли детям дополнительные занятия по математике или чтению, начнут ли они вскоре употреблять алкоголь или наркотики и даже прибавит ли в весе взрослый человек в ближайшее время[293]. Во многих случаях предсказания не полностью сбывались, но это все же точнее, чем бросать монетку, и иногда значительно точнее.
Для некоторых предсказаний такого рода не нужен даже аппарат для МРТ. Достаточно данных, полученных методом электроэнцефалографии с помощью нескольких электродов, приложенных к поверхности головы. Например, по сигналам ЭЭГ детей нескольких дней от роду удавалось предсказать, будут ли у них проблемы с чтением или дислексия в восьмилетнем возрасте[294]. По сигналам ЭЭГ, зарегистрированным у заключенных, пока они выполняли простые упражнения на самоконтроль, удавалось предсказать, кто из них вновь попадет в тюрьму в течение четырех лет после освобождения[295]