В 2006 году нейробиолог Джон Донохью из Брауновского университета изобрел BrainGate – крошечный имплантат с сотней электродов, который устанавливался в двигательную кору пациента с квадриплегией (паралич всех конечностей). Затем BrainGate можно было соединить с компьютером через разъем на темени. После подсоединения к компьютеру больной мог силой мысли открывать электронную почту, играть в видеоигру Pong и переключать каналы на телевизоре.
Ученые из лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса используют НКИ для создания модульных искусственных конечностей. У пациентов с отсутствующей конечностью сигналы от мозга направляются в специальное гнездо, соответствующим образом перемещающее конечность. В такой новейшей роботизированной руке не менее 26 суставов, и она с помощью мысли может поднять около 20 килограммов. Текущие исследования сосредоточены на передаче информации в обратном направлении, от конечности к мозгу, чтобы люди с ампутированными конечностями могли получать ощущения, например чувствовать текстуру застежки-липучки или температуру супа. Аналогичным образом другие группы ученых пытаются помочь слепым людям, устанавливая им мозговые имплантаты, способные интерпретировать визуальную информацию, полученную от камеры.
Сегодня нейробиологи разрабатывают технологии НКИ, которые позволяют избежать инвазивных имплантатов, заменив их электродными сетками, расположенными на поверхности мозга (электрокортикография) или, что еще лучше, на поверхности черепа (электроэнцефалография, ЭЭГ). При электроэнцефалографии электроды на коже напоминают шапочку для плавания с сотней проводков, подсоединенных к компьютеру. В обоих случаях они отслеживают активность мозга и пытаются преобразовать эти закономерности в речь или движение, что весьма похоже на чтение мыслей.
Это становится возможным, потому что каждый из миллиардов нейронов, составляющих наш мозг, при активизации создает крохотный электрический импульс. Если возбуждаются группы нейронов, они совместно порождают нервные колебания, называемые мозговыми волнами. В зависимости от того, о чем думает человек, возникают те или иные формы волн, а электроэнцефалография может прочитать и преобразовать диаграмму электрической активности в действие компьютера. Представьте, что вы управляете дроном, просто подумав об этом, – потрясающая технология превращает такую фантазию в реальность.
НКИ также использовали, чтобы с помощью мыслей контролировать других людей, даже если они находились в разных местах. Исследователи сумели добиться, чтобы один человек с помощью мысли управлял действиями другого, стреляющего по мишеням в видеоигре. Первый испытуемый носил ЭЭГ-шапочку и представлял, как он нажимает кнопку стрельбы, когда перед ним появлялась мишень. Мозговые волны, сгенерированные его мыслями, по интернету отправлялись второму испытуемому, который был подсоединен к компьютеру, но сидел спиной к нему. Несмотря на то что второй участник эксперимента находился в другом помещении и не видел экран, он мог точно попадать по мишеням благодаря мыслям другого человека. Когда наконец выйдут сиквелы «Аватара», они, возможно, уже не будут научной фантастикой.
Фил Кеннеди предполагает, что однажды мы сумеем встроить мозг в тело робота, и это даст нам возможность жить вечно, не имея тела. Непонятно, как он предполагает передавать влияние микробиоты на наш разум, но, возможно, вам захочется вместо крема для кожи запастись краской от ржавчины.
Еще одно направление нейромедицины, берущее начало из классического эксперимента Дельгадо на арене для корриды, – глубокая стимуляция мозга (DBS). Сейчас DBS обычно используется для лечения пациентов с сильной депрессией, обсессивно-компульсивным расстройством или двигательными расстройствами наподобие болезни Паркинсона. В отличие от кардиостимуляторов для сердца, DBS включает имплантацию электродов, подающих электрические сигналы в мозг. Хотя точный механизм функционирования все еще изучается, предполагается, что электрические импульсы от устройства нарушают или сбрасывают проблемную электрическую активность в мозге, которая приводит к таким заболеваниям пациента.
Местоположение электрода в мозге определяется тем расстройством, которое предполагается лечить. Электрод – это длинный тонкий иглоподобный зонд, который вставляется в мозг бодрствующего больного (если только двигательное расстройство пациента не мешает ему оставаться неподвижным). Как бы странно ни звучало, но эта процедура физически безболезненна, поскольку в мозге нет болевых рецепторов. Кроме того, бодрствующее состояние пациента полезно: так он может подсказать хирургу, работает ли система. (Если пациент заявляет, что желает вернуться на планету Кронос, чтобы занять свое место в высшем совете клингонов[194], то врач понимает: положение электрода надо поменять.)
По мере того как вы становитесь старше, вам, вероятно, труднее воспроизводить подробности заветных воспоминаний. Существует ли имплантат для этого случая? Инженер-биомедик Теодор Бергер из Университета Южной Калифорнии – из тех ученых, что работают над стимуляторами памяти, которые могут напрямую взаимодействовать с вашим мозгом. Какой бы нематериальной ни казалась память, она – биологическое явление, обеспечиваемое электрическими импульсами между нашими нейронами. Часть мозга – гиппокамп – преобразует рабочую кратковременную память в долговременную. Теоретически, если научимся читать язык мозговых волн, которые создаются при такой электрической активности, мы сможем декодировать воспоминания. С другой стороны, должен существовать также способ направлять воспоминания в мозг через гиппокамп, как у персонажа Арнольда Шварценеггера в фильме 1990 года «Вспомнить все». Однако точно так же мы могли бы встроить в мозг собрание сочинений Шекспира, умение говорить на иностранном языке или напоминание о том, что происходило в прошлом сезоне нашего любимого сериала.
Иногда проблемы с памятью происходят из-за изъянов при передаче сигналов в гиппокампе; именно здесь Бергер и его группа стали изучать язык памяти. Они использовали крыс и обезьян, чтобы записывать электрические сигналы, исходящие из гиппокампа, когда животные учились выполнять какую-то простую задачу, например на какой рычаг нужно рычаг нажимать, чтобы получить лакомство. Сначала эти электрические сигналы записали в чип памяти, который имплантировали в гиппокамп. Чип отключали, а животным давали препарат, блокирующий извлечение воспоминаний из долговременной памяти и заставлявший забыть, какой рычаг обеспечивал угощение. Однако при включении чипа животные под препаратом знали, на какой рычаг нужно нажимать. Эти многообещающие результаты позволяют надеяться, что мы нащупаем способ помочь людям, имеющим проблемы с памятью.
Иногда проблема состоит в том, что человек не может что-то забыть. Более 8 % американцев страдают ПТСР – изнурительным для психики нарушением, вызванным стойкими воспоминаниями о перенесенном травматическом опыте. Как вы уже знаете, воспоминания конструируются каждый раз, когда их вызывают, и по мере реконсолидации (обратная запись в банк памяти) они могут искажаться. Ученые высказали предположение, что этот процесс можно использовать, меняя память во время реконсолидации. Один из способов – принимать препараты, например бета-адреноблокаторы, снижающие частоту сердечных сокращений и тревожность. Психолог Мерел Киндт из Амстердамского университета в 2009 году провела эксперимент: добровольцев подвергали слабым ударам тока и одновременно показывали изображения пауков. Через день половина группы получила бета-адреноблокатор, а вторая половина – таблетку-плацебо. Затем память испытуемых активизировали, показывая им изображения пауков (без удара током). Обе группы одинаково пугались при показе картинок. Сюрпризом было то, что произошло через несколько дней, когда участникам снова показывали изображения пауков. Те, кто получал бета-адреноблокаторы во время повторной активизации памяти, пугались не так сильно. Напротив, испытуемые, проглотившие пустышку, по-прежнему сильно дергались, видя изображения.
Ученые пытаются также переместить интернет в наши головы (возможно, вы видели нечто похожее в одном из эпизодов научно-фантастического сериала «Черное зеркало»). Через несколько десятков лет подростки будут хихикать: «Во был кошмар людям приходилось носить с собой устройство, чтобы делать фото десертов для приложения Snapchat!» Многие уже сейчас используют интернет как второй мозг: регулярно набирают запросы в Гугле, смотрят на свой календарь или прогуливаются по памяти, просматривая старые фотографии в Фейсбуке. Это не особо отличается от того, чтобы соединить свой смартфон с мозгом: просто сейчас вы подаете информацию в мозг через глаза. Разве не было бы здорово иметь доступ ко всем этим ресурсам? Или хотя бы подключить к мозгу какой-то жесткий диск для лучшего сохранения и извлечения воспоминаний? Ученые предсказывают, что в ближайшие 30–50 лет появятся новые технологии, улучшающие память и интеллект. Вскоре после этого должно появиться новое поколение вирусов и вредоносных программ для киборгов, и, возможно, в будущем для всех работников IT-сферы обязательным условием станет наличие степени по нейробиологии.
Редактирование генов, изменение их экспрессии с помощью эпигенетических препаратов, управление собственной микробиотой и нейрокомпьютерные интерфейсы – захватывающие технологии, которые несомненно улучшат нашу жизнь в будущем. Некоторые будут считать такие улучшения настоящими чудесами, однако это неверно, поскольку здесь мы увидим прямое следствие применения научных методов. Это награда за столетия напряженных исследований механизмов, лежащих в основе человеческой физиологии, это знания, которые, накапливаясь, помогают нам облегчать страдания и улучшать жизнь.
В апреле 2017 года в возрасте 117 лет скончалась Эмма Морано, на тот момент – старейший человек на планете. Эмма родилась как раз во времена вампирской паники в Новой Англии; это дает представление, насколько недалеки от нас те события. Если перефразировать Карла Сагана, мы недалеко ушли от тени нашего мира, полного демонов; фактически еще множество людей по-прежнему томятся в темноте этих теней