Ми — це наш мозок

Дзвонили з майстерні. Ваш мозок готовий.

У. У. Туртелотте

Через органи чуття наш мозок отримує інформацію від довколишнього світу і після цього запускає управління моторикою. Донедавна відмова якогось із органів чуття була рівнозначною сліпоті чи глухоті до кінця життя, а пошкодження спинного мозку означало параліч назавжди. 2008 року під час літньої школи з досліджень мозку в Нідерландському інституті нейрологічних наук презентували нові розробки, що за допомогою інтерфейсу мозок-комп’ютер чи нейропротезів пропонують заглянути в майбутнє, в якому сліпі знову будуть бачити, а паралізовані поперечним паралічем — ходити. У сфері слуху такі розробки сягнули найдалі. При глухоті, спричинений захворюванням внутрішнього вуха, від 1960 року використовують біонічне вухо, кохлеарний імплант для стимуляції нервових клітин, що з’єднані у внутрішньому вусі з недіючими волосистими клітинами. Починаючи з 1980 року, коли стало можливим імплантувати 22 електроди, кохлеарні імпланти поставили більш ніж 100 000 людей, і тепер вони вражаюче добре, а іноді навіть нормально чують. Якщо вони оглухли через те, що слуховий нерв був пошкоджений з обох боків, то імпланти не функціонували. У такому випадку віднедавна в мозковий стовбур почали вставляти дванадцять електродів, за допомогою яких інформація передається від слуху в мозок і покращує таким чином комунікацію.

У цілому світі є мільйони сліпих через те, що в них зруйновані світлочутливі клітини сітківки, так звані фоторецептори. Офтальмолог із Лос-Анджелеса Джеральд Чейдер (Gerald Chader) повідомляє про експерименти із трьома повністю сліпими пацієнтами. Із маленької камери, розташованої на окулярах, інформація передавалася на міні-приймач, який оперативним шляхом імплантували в сітківку ока. Мікропроцесор перетворював сигнали зображення на електричні імпульси. Шістнадцять електродів приєднувалися до неушкодженого шару нервових клітин у сітківці й передавали цю інформацію в мозок по очному нерву. Після тривалого тренування ці пацієнти навчилися розрізняти великі об’єкти (голову чи тарілку). Поступово кількість електродів збільшать до 1000, так що за 5—10 років пацієнти зможуть розрізняти обличчя. Інша дослідницька група передає з мініатюрної камери інформацію для електронної обробки в прилад, який пацієнт носить у кишені штанів. Звідти вона передається на приймач, приєднаний до великої кількості мікроелектродів, імплантованих в ту ділянку мозкової кори, яка відповідає за зір (рис. 19).

Виходячи з електричної активності багатьох клітин кори головного мозку, які керують моторикою, дедалі краще вдається виявити, який саме рух вони збираються ініціювати для того, щоб керувати, наприклад, рукою-роботом. Це дає надію в майбутньому вилікувати поперечний параліч. Досліди на тваринах свідчать, що при поперечному паралічі за допомогою електричної стимуляції спинного мозку, тримісячного тренування ходьби і медикаментозної підтримки можливо розробити модель ходьби без керування із головного мозку. Ґреґуар Куртен (Gregoire Courtine) із Цюриха припускає, що зможе застосовувати цю техніку в пацієнтів уже протягом найближчих п’яти років. Вражаючий результат експерименту було досягнуто в 25-річного Метью Нейґла (Matthew Nagle), якого повністю паралізувало через удар ножем у потилицю. Йому в моторну кору головного мозку імплантували плату завбільшки 4 × 4 міліметри із 96 електродами (рис. 19). Електрична активність мозкових клітин, які керують моторикою, виявилася достатньою для того, щоб він міг керувати комп’ютером. Він навчився цього всього лиш за декілька хвилин після прохання уявити собі, як він рухає рукою для того, щоб керувати курсором на моніторі. Також йому вдалося за допомогою сили уяви намалювати на моніторі коло, читати свою електронну пошту, грати в комп’ютерні ігри і навіть розтуляти та стуляти долоню-протез. Цей експеримент виявив не лише можливості такого нейропротеза, але і його теперішні обмеження. Ще до операції Нейґл міг керувати комп’ютером за допомогою свого голосу. Після операції він став тісно прив’язаним до великого комп’ютера, а поруч з ним постійно перебував асистент для підтримки. Тож він не вважав, що електроди в мозку стали чимось дуже корисним для нього. Коли за дев’ять місяців електричний сигнал із мозку став слабшим, він попросив вийняти електроди. Та навіть якщо ще багато чого треба вдосконалити, безумовно, сьогодні ми вже бачимо деякі дуже багатообіцяючі розробки.