Смотреть мозгом

В 1960-е годы нейрофизиолог Пол Бах-у-Рита из Висконсинского университета начал размышлять над проблемой, как обеспечить зрением слепых[49]. Его отец незадолго до того чудом восстановился после тяжелого инсульта, и Пол был восхищен потенциалом для динамической трансформации мозга.

У него возник вопрос: может ли мозг заменить одно ощущение другим? Бах-у-Рита решил попытаться дать слепым тактильный «дисплей»[50]. Идея заключалась в том, чтобы прикрепить ко лбу человека видеокамеру и конвертировать поступающую видеоинформацию в массив крохотных вибраторов, присоединенных к спине. Представьте, что вы надели это устройство и идете по комнате с завязанными глазами. Сначала вы будете ощущать необычную схему вибраций на небольшом участке спины. Хотя эти вибрации меняются в строгом соответствии с вашими движениями, весьма трудно выяснить, что происходит. И, ударяясь подбородком о кофейный столик, вы будете думать: «Да тут нет ничего общего со зрением».

Или все же не так? Когда слепые испытуемые надевали очки, заменявшие визуальные ощущения тактильными, и ходили с ними неделю, они начинали вполне хорошо ориентироваться в новой среде. Они могли преобразовывать ощущения от своей спины в знание правильного пути движения. Но это не самое ошеломительное. Самое ошеломительное — они фактически начинали воспринимать тактильный входной сигнал, то есть начинали видеть с его помощью. После достаточной практики тактильный вход становится больше чем когнитивной головоломкой, для которой требуется перевод, — он превращался в непосредственные ощущения[51].

Может показаться странным, что нервные сигналы, поступающие от спины, способны играть роль зрения; так вот, зрение — всего лишь миллионы нервных сигналов, которые идут по другим кабелям. Мозг находится в абсолютной темноте внутри черепа. Он ничего не видит. Все, что он получает, — вот эти небольшие сигналы, и ничего кроме них. И тем не менее вы воспринимаете мир во всех оттенках его цвета. Ваш мозг сидит в темноте, но ваш разум конструирует цвет.

Для мозга нет разницы, откуда поступают импульсы: от глаз, ушей или чего-либо еще. Пока они коррелируют с движениями, когда вы толкаете, ударяете и пинаете вещи, ваш мозг может конструировать прямое восприятие, которое мы и называем зрением[52].

Активно исследуются и другие виды сенсорных замен[53]. Возьмем Эрика Вайхенмайера, альпиниста, который поднимается на опасные скалы, толкая свое тело вверх и цепляясь за ненадежные мелкие уступы. Его достижения умножает тот факт, что Эрик слепой. Он родился с редкой болезнью глаз, известной как ретиношизис, из-за которой в тринадцать лет полностью потерял зрение. Тем не менее он не отказался от своей мечты и в 2001 году стал первым (и пока единственным) слепым человеком, поднявшимся на Эверест[54]. Сейчас он покоряет горы с решеткой BrainPort из шестисот крохотных электродов во рту[55]. Это устройство позволяет ему видеть языком во время восхождений. Несмотря на то что язык обычно является органом вкуса, влажность и химическая среда вокруг делают его первоклассным интерфейсом для мозга, если на его поверхность наложить решетку из электродов[56]. Решетка передает входной видеосигнал в виде электрических импульсов, позволяя языку различать характеристики, обычно приписываемые зрению, например расстояния, формы, направление движения и размеры. Такой аппарат напоминает нам, что мы видим не глазами, а мозгом. Этот метод изначально был разработан для помощи слепым вроде Эрика, однако последние изобретения, когда на решетку подается инфракрасный или звуковой сигнал, позволяют дайверам видеть в мутной воде, а солдатам — получить в полной темноте обзор на триста шестьдесят градусов[57].

Эрик говорит, что изначально он воспринимал стимуляцию языка как невообразимые углы и формы, но быстро научился распознавать сигналы на более глубоком уровне. Сейчас он может взять чашку кофе или перекатывать с дочерью футбольный мяч[58].

Если зрение посредством языка кажется вам странным, подумайте об опыте слепых людей, которые читают при помощи шрифта Брайля. Поначалу это просто бугорки; но в итоге эти бугорки обретают смысл. И если вы с трудом представляете переход от когнитивной головоломки к прямому восприятию, то просто задумайтесь, как вы читаете буквы на этой странице. Ваши глаза с легкостью порхают по вычурным формам без осознания, что вы преобразуете их: к вам просто поступают значения слов. Вы воспринимаете язык, а не детали графем низкого уровня. Чтобы прояснить суть, попробуйте прочитать это.

Если бы вы были древним шумером, смысл этого текста был бы для вас прозрачен: знаки с глиняной таблички непосредственно обретали бы значение, без осознания промежуточных форм. И значение следующей фразы для вас также совершенно понятно, если вы из Цзинхуна (но не из других регионов Китая).

Следующее предложение уморительно смешно, если вы читаете на белуджском языке, используемом на северо-западе Ирана.

Для знающих только шумерскую клинопись, новое письмо лы или белуджский язык текст на русском языке на этой странице кажется таким же чуждым и непонятным, как их собственный текст выглядит для вас. Однако для вас русские буквы не представляют проблемы, поскольку вы уже провели работу по их когнитивному преобразованию в прямое восприятие.

То же происходит и с электрическими сигналами, поступающими в мозг: сначала они не имеют смысла, но со временем они его обретают. В то время как вы «видите» смысл в этих словах, ваш мозг «видит» размеренный поток электрических и химических сигналов в виде, скажем, лошади, галопирующей среди заснеженных сосен. Для мозга Майка Мэя поступающие нейронные буквы по-прежнему надо было переводить. Зрительные сигналы, созданные этой лошадью, — не поддающиеся интерпретации вспышки активности, дающие мало указаний (если вообще дающие) о том, что происходит вовне; сигналы от его сетчатки — словно буквы языка белуджей, по очереди сражающиеся за перевод. Язык Эрика Вайхенмайера посылает его мозгу сообщения новым письмом лы — однако при достаточной практике его мозг научился понимать это письмо. В результате его восприятие визуального мира настолько же ясно, как и слова его родного языка.

Это изумительное следствие пластичности мозга; в будущем мы, возможно, сможем вводить непосредственно в мозг новые виды потоков данных, такие как инфракрасное или ультрафиолетовое зрение, или даже информацию о погоде и показатели фондовых рынков[59]. Сначала мозг будет сопротивляться поглощению таких данных, но со временем научится говорить на соответствующем языке. Мы сможем добавить новый функционал и вывести на рынок модель «Мозг 2.0».

Эта идея — не научная фантастика; работа уже началась. Недавно исследователи Джеральд Якобс и Джереми Натанс взяли человеческий ген фотопигмента — белка в сетчатке, который поглощает свет с определенной длиной волны, — и вмонтировали его мышам с дальтонизмом[60]. Что появилось? Цветное зрение. Мыши теперь могли различать цвета. Представьте, что вы даете мышам задание, за выполнение которого они получают награду при нажатии синей кнопки и ничего не получают при нажатии красной кнопки. В каждом испытании расположение синей и красной кнопок является случайным. Оказалось, что модифицированные мыши научились выбирать синюю кнопку, в то время как для обычных мышей кнопки выглядели неразличимыми и поэтому выбирались наугад. Мозг новых мышей выяснил, как слышать тот новый диалект, на котором говорят их глаза.

Из естественной эволюционной лаборатории происходит и аналогичный феномен у людей. По меньшей мере пятнадцать процентов женщин имеют генетическую мутацию — дополнительный (четвертый) тип фоторецепторов, который позволяет различать цвета, выглядящие одинаковыми для большинства людей[61]. Например, они могут четко различить два цветных лоскутка, которые большинство людей сочтут окрашенными в один и тот же цвет. (Никто еще не определял, какой процент споров о моде вызван этой мутацией.)

Таким образом, включение новых потоков данных в мозг — не теоретическое измышление: оно уже существует в различных вариантах. Может показаться удивительным, насколько быстро новые входные сигналы становятся работоспособными, однако, как незатейливо подытожил десятилетия своих исследований Пол Бах-у-Рита, «просто дайте мозгу информацию, и он разберется».

Если что-либо из рассказанного изменило ваш взгляд на то, как вы воспринимаете реальность, пристегните ремни, потому что дальше будет еще удивительнее. Мы узнаем, почему зрение имеет очень мало общего с нашими глазами.