3. От скрытой угрозы к фантомным болям: рассуждения об ампутации, невропатологии и сознании Дарта Вейдера Е. Пол Зер - Звездные войны. Психология киновселенной - Коллектив Авторов - RutLib.com

3. От скрытой угрозы к фантомным болям: рассуждения об ампутации, невропатологии и сознании Дарта Вейдера
Е. Пол Зер

«И эта механическая рука – отвратительна. Настоящий джентльмен должен был научиться драться и одной рукой».

Граф Луку

«В какой-то момент каждому живущему человеку потребуется какое-нибудь вспомогательное устройство медицинского характера… Нас окружает протезированное поколение».

Американский атлет Айми Муллинс

На фоне адовых потоков лавы на планете Корусант Энакин терпит поражение в схватке с Оби-Ван Кеноби. В этой борьбе он теряет обе ноги выше колена и левую руку выше локтя. Тот, кого мы вскоре будем знать под именем Дарта Вейдера, лорда ситхов и мастера темной Силы, все еще состоит из плоти и крови и имеет человеческий мозг. Какие же процессы происходили в его мозгу при получении травмы? Энакину сделают операцию с использованием передовых кибернетических технологий работы с невропатологической системой и превратят его в настоящее олицетворение зла – Дарта Вейдера. Какие положительные и патологические изменения могли произойти в психологическом поведении Дарта Вейдера, обусловленном функциями мозга? Для исследования процессов, происходящих с Дартом Вейдером, необходимо обратиться к прошлому, чтобы проследить развитие его тела с младенчества.

Еще до своего рождения, когда крохотный Энакин находился во чреве своей матери Шми на Татуине, его развивающиеся ручки и ножки, двигаясь, уже обменивались импульсами с его мозгом. Этот процесс будет продолжаться в течение всей жизни и сформирует опыт, в результате которого будут образованы свободные формы «направляющих» клеток головного мозга (нейроны) в той его части, которая отвечает за чувствительность частей тела (соматосенсорные зоны коры головного мозга) и управляет нейронами, отвечающими за движение мышц (двигательные зоны коры головного мозга). У Дарта Вейдера эти направления в организме влияют на его самоощущение и «образ» его тела – задумчивый, темный, угрожающий.

Во время взросления Энакина на Татуине изменения в его мозге идентифицировали эти сенсорные и моторные процессы, исходя из его действий и получаемого опыта, включая гонки на подах. После битвы Энакина и Оби-Вана в «Мести ситхов» потеря сразу трех конечностей, скорее всего, вызвала целый каскад изменений по всему телу, трагически повлияв и на его мозг. В этой главе мы подробно рассмотрим, какое именно влияние этот эпизод мог оказать на тело и мозг Дарта Вейдера.

Как ампутация могла повлиять на мозг Дарта Вейдера?

Потеря конечности вызывает крупные изменения в сенсорных и моторных картах человеческого тела. Мы можем предположить, что это справедливо и для лорда ситхов Дарта Вейдера. Возможный вид карты его мозга до травмы представлен на рис. 1. Ампутация снижает действие сенсорных и моторных процессов для потерянных конечностей. Это приводит к пробелам в картах, которые позднее занимают клетки мозга из близлежащих областей. Области, чьи входы и выходы для утраченных частей тела внезапно оказываются бесполезными, меняют свое назначение. Это инициирует процесс функциональной реорганизации головного мозга, в результате которой области, находящиеся на карте рядом (например, лицо), могут взять на себя функции и топографическое расположение областей утраченных органов. Когда часть тела (например, рука Люка) оказывается утраченной в результате ампутации, нейроны мозга, ответственные за нее, в основном замедляют свою работу. Другие области мозга создают иные и более сильные связи и занимают ту часть, которая отвечала за потерянную конечность.

Рисунок 1: Кортикальная карта областей тела Дарта Вейдера до травмы (по Пенфилду и Расмуссену). Нарта является видоизмененной, так как размер части тела на карте представляет количество нейронов, ответственных за данную область, а не физический размер самой части тела. Даная карта показывает приблизительное число нейронов, имеющих отношение к области мозга Дарта Вейдера до его поражения и потери конечностей. Обратите внимание, насколько близко расположены области руки и лица, и на то, что область большого пальца проходит как раз через область лба. Изобретение предоставлено Челси Кауп.

Потеря сразу трех конечностей под ловкими взмахами светового меча Оби-Вана Кеноби представляется самой сильной травмой, когда-либо полученной телом Энакина Скайуокера. Существовавшие с рождения сенсорные входы внезапно исчезли, и мышцы, которые с легкостью работали под влиянием нервной системы, перестали существовать. Поскольку нейроны в мозге все еще активны и готовы отправлять и получать информацию и сигналы, отсутствие частей тела приводит к дисбалансу ожиданий сенсорной и моторной систем. И вот к чему это приводит (см. рис. 2).

Возможно, в теле Дарта Вейдера происходят странные процессы, потому что нервная система не умеет быстро «забывать» о внезапно исчезнувших частях тела. Связи между нейронами и рецепторами в соматосенсорной зоне коры головного мозга Энакина, ответственные за действие утраченного указательного пальца на левой руке Энакина, внезапно исчезли. Несмотря на это, эти нейроны в соматосенсорной коре все еще продолжают существовать и находятся в ожидании информации от тела.

Когда такой информационный вход исчезает и пропадает возможность его дальнейшего появления, может начаться «расширение» карты. Области рядом с уже не функционирующими участками строят новые связи и начинают использовать те нейроны, которые отвечали за работу утраченной конечности. Все это приводит к «ошибочному действию» нейронов старой области на карте. Когда вы прикоснетесь к лицу Дарта Вейдера (если, конечно, осмелитесь это сделать и успеете до того, как погибнете), то у него возникнет ощущение в той области, где раньше была его левая рука, но она теперь отвечает за восприятие ощущений щекой.

Рисунок 2: Схема возможных пластических изменений, которые могли произойти в соматосенсорной коре Дарта Вейдера после потери им трех конечностей в схватке с Оби-Ваном Кеноби. Показано расширение областей мозга, произошедшее вследствие использования Дартом Вейдером приспособлений [оружия и шлема), и области фантомных конечностей. Изображение предоставлено Челси Кауп.

Нейропластическое восстановление – сокращение одних и расширение других видов связей между нейронами – в мозге Дарта Вейдера возникает как в сенсорной, так и в моторной области коры и демонстрирует попытку его тела приспособиться к потребностям нервной системы. Однако довольно часто могут иметь место намного более неприятные адаптации, которые оказывают влияние на сенсорные карты и сенсорное восприятие. Вспомните, например, фантомные конечности и синдром фантомной боли.

Такие симптомы могут возникнуть, когда представления о конечности на уровне коры головного мозга не исчезают, и их функции распространяются на другие области. Вместо этого возникает ложное убеждение, что конечность все еще существует (фантомная конечность), а значит, возможны сильные болевые ощущения (фантомные боли). При синдроме фантомной боли люди очень правдоподобно ощущают уже отсутствующую часть тела. Сохраняется и восприятие веса конечности, а также зуд и покалывание в ней.

Дарт Вейдер чувствует фантомные боли в ногах и левой руке. Эти части тела уже потеряны, но мозг продолжает снабжать его информацией об их «состоянии». Подобная ситуация является очень неприятным опытом, который никому не хотелось бы пережить, и, возможно, способствует его частому скверному настроению и вспыльчивому нраву. Кроме того, все это трудно вылечить в госпитале на «Звезде Смерти». В качестве наиболее эффективного метода лечения Дарту Вейдеру можно посоветовать попытаться обмануть свой мозг, убедив его, что потерянные части тела продолжают существовать лишь в воображении.

В силу травматического характера ампутаций Дарта Вейдера, а также в силу того, что операции, по-видимому, выполнялись без анестезии (что еще больше увеличивает болезненность травмы), он может испытывать фантомные боли. Давным-давно, далеко-далеко отсюда врачи Империи использовали разделительное зеркало, чтобы помочь Дарту Вейдеру. Разделительное зеркало позволяло ему видеть другую, здоровую часть его тела, отраженную в зеркале со стороны, где должна была находиться потерянная конечность. Внимательное исследование его движений при выполнении различных заданий здоровой рукой во время наблюдений за этим процессом в зеркале, позволяло Дарту Вейдеру ощущать, как движется и что чувствует его ампутированная рука. Спустя некоторое время фантомные боли постепенно утихли или исчезли вовсе, потому что мозг Дарта Вейдера, как и мозг любого человека, больше опирается на визуальную информацию. И единственный способ разрушить иллюзию – позволить мозгу заключить, что существует настоящая, живая рука, и поэтому никакой боли быть не может. Возможно, ощущение фантомной конечности и фантомные боли у Дарта Вейдера были намного более неприятные, чем в иных случаях, потому что он обладал весьма незаурядным мозгом. Все его обучение искусству джедаев натренировало нервную систему быстро приспосабливаться к изменениям, даже если это и является, фактически, неадаптивным.

Дарт Вейдер выходит далеко за рамки своей стальной хватки

Если мы вернемся к тому времени, когда Дарт Вейдер обучался искусству быть джедаем, мы обнаружим глубокие изменения в его сенсомотроной карте. Использование оружия – а световой меч, безусловно, является оружием – вносит существенный вклад в эти карты мозга. Люди применяют оружие только тогда, когда это необходимо, но для этого им нужно тело. Оружие, даже то, которым он пользовался очень часто, например тот же световой меч, все же не является частью его тела и не находится с ним постоянно. По крайней мере физически.

Представление о световом мече, возможно, остается и в мозге Вейдера. Сенсорные карты человеческого тела в мозге, включая способы обращения с оружием, могут видоизменяться. Все тренировки джедаев изменяют функциональные возможности тела Энакина, что меняет организацию нейронных карт его мозга.

На нейропластические процессы, происходящие в мозге Дарта Вейдера во время работы со световым мечом и Силой, могли сильно повлиять физические ощущения взаимодействия с оружием и визуальные сигналы, которые он получает, видя себя в действии. А процессы оперирования какими-либо объектами при помощи Силы позволяли создать перцепцию функционального «достижения» за пределами своего тела.

На Земле ученые, работающие без всякой возможности обратиться к светлой или темной Силе (хотя кто знает наверняка?), установили, что гибкость нашего мозга связана с использованием орудий. Они провели простое, но занимательное исследование, в котором рассматривались сенсомоторные изменения, связанные с использованием светового меча. Участники эксперимента носили длинный ручной «хвач» – такой, который используют для уборки мусора на улицах и в коридорах «Звезды Смерти», когда не нужно наклоняться. После использования «хвача» для поднятия и перемещения окружающих предметов участникам начинало казаться, что их руки стали длиннее! С функциональной точки зрения для мозга их руки действительно увеличились в длине, как только они обрели способность доставать удаленные от них предметы при помощи «хвачей». Использование данного приспособления привело к изменениям в характере движений, которое на некоторое время сохранилось и после его использования. Это указывает на стойкую и пластичную адаптацию мозга, которая была вызвана применением «хвачей». Сравнение с наблюдениями за нечеловекообразными приматами позволило предположить, что пластичность была вызвана изменениями сенсомоторных карт тела в мозге в результате использования орудия. Различные приспособления, будь то «хвач», хоккейная клюшка, оружие для боевых искусств или световые мечи, дают возможность выходить за пределы возможностей своего тела.

Настоящая причина победы Люка: Дарту Вейдеру нужно чувствовать сипу
«Протез – удивительная вещь, он делает все то же самое, что и живая плоть. И если бы он не требовал обслуживания, то был бы идеальной ее заменой».

Рыцарь джедаев Вэлин Хорн

Если Дарт Вейдер желает вести себя как настоящий лорд ситхов, он должен очень профессионально контролировать свои нейропротезированные конечности. Сенсорный ответ является естественной и крайне важной частью каждого движения. Он также улучшает процесс запоминания в интерфейсе нашего мозгового компьютера и увеличивает эффективность нейропротезирования. Чтобы информация от протеза по максимуму поступала в мозг, необходимо наличие искусственных датчиков, благодаря которым будет возможно ее передавать. Если мы ненадолго вернемся на Землю, то вспомним про «чувствительные рукава», которые надевались обезьянам на руки, чтобы научить их пользоваться курсором компьютера при помощи мозговой активности. Дарт Вейдер использовал свой передовой нейропротез во время постоперационной адаптации, в результате чего визуальная и соматосенсорная обратная связь могли помочь ему оптимизировать процесс обучения.

Ключевую роль в этом сыграли электроды, отвечающие за запись моторных команд мозга Дарта Вейдера, а также электроды, которые посылали сенсорные сигналы напрямую в мозг, стимулируя сенсорную кору во время точных движений. Это обеспечивало формирование структуры электрической стимуляции в его мозге, которая имитировала сенсорные сигналы при движении здорового тела. В итоге его мозг получал такие же сигналы, которые получал бы при движении настоящих конечностей.

Но все это работает только до определенного момента, и в действии этих карт мозга Дарта Вейдера по отношению к Силе есть один нюанс. Кажется, что правильное применение Силы (как на светлой, так и на темной стороне) в определенной степени совпадает с использованием возможностей тела. Определенные движения и позы помогают сконцентрироваться при управлении Силой вне зависимости от того, кто ею управляет: Дарт Вейдер, Люк Скайуокер или Йода. Поэтому можно предположить, что интактная функция мозга, вызванная травматическим повреждением (утратой конечности), влияет на точность управления Силой.

Это означает, что Дарту Вейдеру, потерявшему сразу три конечности, чьи карты мозга уже видоизменены, намного сложнее осуществлять тонкий контроль Силы. Однажды он убивает намного больше повстанцев и их приспешников, чем планировал. Это также ослабляет его при сражении со своим сыном Люком в фильме «Возвращение джедая».

Люк Скайуокер теряет правое предплечье в схватке с Дартом Вейдером в Облачном городе в эпизоде «Империя наносит ответный удар». Как бы то ни было, Вейдер потерял три конечности, в отличие от Люка, поэтому хуже оперировал Силой. Это стало определяющим фактором, который привел к победе Люка и ампутации еще одной конечности Дарта Вейдера.

Такие изменения в функциональных возможностях применения орудий вызывают нейропластические адаптации мозга. Однако стойкость и направление такой пластичности изучены недостаточно. Могут ли изменения стать достаточно направленными, для того чтобы стать действительными воспоминаниями или алгоритмом сражения на световых мечах? И что особенно важно для Дарта Вейдера? Может ли его мозг принять функциональные качества, со всеми различными свойствами, отличными от настоящих, его трех новых «чужих» конечностей?

Новая надежда нейропротезирования

Когда Дарт Вейдер хочет совершить движение правой стороной своего тела, например достать горло противника с использованием Силы или без нее, сложные нейронные команды, относящиеся к планированию и организации моторных действий, посылают сигналы в моторные выходы мозга. Затем эти команды перемещаются вниз по спинному мозгу до уровня действия мышц, которые должны произвести движение: выше – для движений рук и ниже – для ног.

Как только сигнал достигает соответствующей зоны, нейроны активируют нужные мышцы. Эта цепь событий, хотя и происходит очень быстро, все же требует времени. Когда дело касается головного и спинного мозга, периферической нервной системы, сенсорные и моторные сигналы могут передаваться крайне быстро, со скоростью от 290 до 350 км/ч. Нервная система Вейдера передает такие сигналы за десятые доли секунды, изменения происходят за десятки и сотни миллисекунд.

После хирургического вмешательства на Корусанте Дарту Вейдеру требовалась практика, чтобы научиться контролировать свои нейропротезы при помощи команд мозга, которые воспринимаются как электрическая активность мышц. Для того чтобы эффективно использовать искусственную конечность, нервная система Вейдера должна контролировать конечность напрямую при помощи интерфейса мозговой «машины». Ситх и машина являются одним целым, но для внедрения электродов в головной и спинной мозг Дарта Вейдера требовалась хирургическая операция.

Иллюзия, известная под названием «резиновая рука», показывает способность мозга включать инородные части в карты тела и восприятия. Ее можно продемонстрировать следующим образом. Участник эксперимента прячет одну руку за непрозрачным экраном, а на ее месте помещают резиновую. Затем его просят сосредоточить внимание на этой «чужеродной конечности». В течение десяти минут экспериментаторы одновременно дотрагиваются до чужеродной и своей руки (последняя находится за непрозрачным экраном), а после взаимодействуют только с резиновой.

Получается, что при виде касания к резиновой руке, ощущение возникает в настоящей! Иллюзию «резиновой руки», возникающую также при ампутациях, мог бы испытать на себе и Дарт Вейдер. Это было бы отличной новостью для него – ведь он смог бы научиться использовать нейропротезы так, как если бы они были настоящими конечностями, но это, скорее всего, мало обрадует все остальное население галактики.