Дэвиду Джейну пришлось посетить трех неврологов, прежде чем он нашел специалиста, которые смог бы объяснить причину его таинственных симптомов. К примеру, почему этот 26-летний мужчина атлетического телосложения (рост 191 см, вес 91 кг, грех жаловаться), несмотря на то что, казалось бы, находится в расцвете лет, постоянно роняет бутылочки с кетчупом, словно это 250-килограммовые гири. Почему у него вечно подергивается левый трицепс. Почему он вдруг обнаружил, что уже не в состоянии выполнять даже простейшие манипуляции указательным и большим пальцами, необходимые для того, чтобы закрепить наживку из оленьего волоса на конце рыболовной лески.

Именно это последнее унижение Джейн счел самым досадным. В ту пору он был настоящим олицетворением жизненной силы, молодым атлетом с огромными голубыми глазами, «чертовски симпатичным» (вспоминает его сестра Сью Энн Сесере). В последний школьный год Дэвид был президентом класса, а поступив в Университет Джорджии, стал «Очень популярным парнем в кампусе». «Он весело проводил время, а потом стал серьезнее», — отмечает Сью Энн. После выпуска Дэвид женился на девушке по имени Мелисса (она была его подружкой еще со времен колледжа) и стал быстро делать карьеру в корпорации Domino’s Pizza, летая на частных реактивных самолетах по всему американскому Юго-Востоку и открывая там пиццерии.

Но Дэвид твердо знал, кем ему хочется быть больше всего, и при всякой возможности предавался именно этому занятию. Он был прирожденным удильщиком на муху и чувствовал себя как дома, стоя по пояс в стремительном джорджийском ручье и медленно опуская наживку в стаю радужной форели. Дэвида всё больше раздражала эта дурацкая медицинская загадка: он был почти уверен, что дело тут просто в защемлении какого-нибудь нерва. В тот прекрасный весенний день его так и тянуло к реке Чаттахучи, протекавшей всего в нескольких милях от его офиса, расположенного в Атланте. Именно тогда он пришел на прием к очередному врачу — и этот прием изменил его жизнь.

«У меня в кузове фургончика всегда лежали удилища, болотные сапоги, трубчатые поплавки, — позже вспоминал Джейн. — Чаттахучи была слева. Но я все-таки повернул направо».

В приемной Медицинского центра Университета Эмори он заметил привлекательную молодую женщину, которая сидела между своими родителями. «Я невольно обратил на нее внимание, потому что тело у нее было, как у тряпичной куклы, с которой очень много играли», — вспоминает он. Он недоумевал: что с ней такое, почему у нее все мышцы такие вялые? И тут его вызвали в кабинет.

Много лет спустя Джейн с невероятной ясностью вспоминал последующие моменты. Как под ним похрустывала бумажная простыня, когда он сел на смотровой стол — «твердый, словно камень». Как предвечерний солнечный свет лился в высокое узкое окно справа от него. Как невролог прижимал к груди толстые папки с историей болезни Джейна, «точно школьник со стопкой учебников», с очень серьезным видом войдя в кабинет и усевшись на низенький стул перед пациентом. И как врач будничным тоном произнес: «Мистер Джейн, у вас боковой амиотрофический склероз, БАС. Возможно, вы слышали об этом заболевании, его еще называют болезнью Лу Герига».

Врач не стал говорить о «тряпичной кукле», сидевшей в приемной, хотя и у нее тоже был этот недуг. Джейн почувствовал, как у него немеет всё тело, когда доктор стал описывать, что его ожидает. «Он рассказывал, как у меня наступит полный паралич, как я потеряю способность говорить и есть — и как я в конце концов просто задохнусь», — пишет Джейн в своих воспоминаниях.

А потом появилась и еще одна новость. На той же неделе, когда врач сообщил Дэвиду Джейну, что ему осталось жить максимум 3–5 лет, другой доктор проинформировал Мелиссу, что она беременна. Это был их первый ребенок. И это ошеломило обоих супругов.

«Больше всего в жизни я желал быть отцом, — говорит Джейн. — Чтобы у меня была большая семья. У меня было столько всего, чему я хотел бы научить своих детей, поделиться с ними». Но тут же он с горечью подумал: «Мой ребенок меня потом даже не вспомнит».

Дэвид Джейн еще не готов был распрощаться с жизнью. Но альтернатива была столь же пугающей. Даже если бы медики сумели найти способ помогать ему есть и дышать после того, как его тело откажет, он больше не смог бы ни двигаться, ни говорить. Он оказался бы заперт, как в темнице, в своем теле, которое больше не служит ему.

Разве это жизнь?

Мало какие заболевания представляются нам такими же ужасными, как те, что позволяют человеку полностью сохранять сознание, однако бесповоротно лишают его способности двигаться или говорить. Вот почему столь многие пациенты с БАС отдают распоряжение, чтобы врачи не реанимировали их после того, как легкие больного наконец перестанут работать. Никто не оспаривает такие решения: их мотив понятен. Но Дэвид Джейн в конце концов избрал другой путь. Он был слишком молод, чтобы умирать, и он решил: когда недуг начнет одолевать его, он будет бороться, рискуя очутиться перед лицом кошмара, о котором страшно и помыслить, — оказаться наглухо запертым в тюрьме собственного тела.

«Мне кажется, — говорил мне один из неврологов Дэвида Джейна, — это почти как если бы вас погребли заживо».

Когда горняки попадают под обвал в шахте, мы пытаемся их откопать, у нас просто нет иного выбора. То же самое и с такими недугами, как БАС. В последние годы одна небольшая группа ученых посвятила себя исследованиям, которые вполне можно отнести к категории «последнего шанса. Эти специалисты пытаются с помощью достижений современной нейрофизиологии и компьютерных технологий разработать новые способы проникнуть в неповрежденное сознание таких пациентов, как Дэвид Джейн, добраться до тех слов, которые они больше не могут произносить с помощью мышц, и каким-то образом перевести их на понятный язык. Иначе говоря, эти исследователи пытаются «откопать» таких пациентов, намереваясь вернуть им не только способность двигаться (эта задача сама по себе невероятно трудна), но и способность говорить, вновь вселив жизнь в их угасшее тело.

Восстановление речевых функций — техническая задача, лежащая далеко за пределами всего, о чем мы уже рассказывали. И ставки в этой драматической игре, по-видимому, гораздо выше.

Безусловно, не так-то просто найти более пугающе-сложную научную задачу. Студенистое нечто массой около 1,4 кг, которое мы именуем головным мозгом человека, никогда не дает лишь один-единственный сигнал в то или иное мгновение. По всей поверхности коры и в глубинах мозга в каждый конкретный момент миллиарды отдельных нейронов передают химические сигналы туда-сюда и превращают сумму этих сигналов в сотни миллионов слабых электрических импульсов. Мощный компьютер — единственный возможный инструмент, который дает хоть какой-то шанс извлечь смысл из этой массы информации.

Но эта задача еще очень не скоро станет подвластна таким методам улавливания мозговых сигналов, с помощью которых Джозеф Кон и Питер Сквайр пытаются поймать тот проблеск волшебства, который ассоциируется с интуицией. Эта задача пока находится далеко за пределами возможности технологий, которые используются учеными для описания происходящего в зрительной коре Пэт Флетчер. Чтобы справиться с этой задачей, и те и другие методы должны пройти еще много стадий в своем развитии.

Даже если вы придумаете, как «подключить» головной мозг человека, это живое, активно функционирующее желе, непосредственно к компьютеру, сделанному из твердой пластмассы и силикона, а также обладающему способностью переводить мозговые сигналы на обычный язык, следует иметь в виду: нет какого-то отдельного сигнала, который нужно пытаться улавливать. Некоторые специалисты утверждают: чтобы детектировать чьи-либо мысли, чтобы подслушать внутренний монолог человека и превратить его в понятную речь, придется одновременно отслеживать миллионы сигналов — и разбираться, что все они означают в своей совокупности. При этом вам придется отсеивать весь «шум», который не имеет отношения к словам и идеям, возникающим в сознании человека, например мозговые сигналы, контролирующие дыхание или моргание, а также то чувство, которое подсказывает нам: «что-то не так», намекая, что под нами вот-вот провалится пол.

На фоне этой математической задачи по расшифровке сигналов меркнет даже легендарная работа Алана Тьюринга по взлому кодов нацистской шифровальной машины «Энигма» во время Второй мировой войны: она кажется почти примитивной.

Однако и эту задачу сейчас пытаются решить.

В феврале 2015-го, в одно морозное утро, я сижу в больничной палате в центре Олбани (штат Нью-Йорк) и наблюдаю, как команда лаборантов в белых халатах суетится возле койки Кэти — 40-летней матери-одиночки из Скенектеди. Они готовятся продемонстрировать, что скоро, быть может, мы научимся делать именно это.

Меня привел сюда нейрофизиолог Гервин Шальк, очень общительный уроженец Австрии, немного похожий на Лайама Нисона, если бы актер был на несколько дюймов ниже ростом, на пару фунтов тяжелее и проводил основную часть времени перед компьютерным монитором. Мы с Шальком уже несколько месяцев ждали, пока подвернется пациент вроде Кэти, чтобы ученый мог показать мне, насколько далеко он и другие расшифровщики нейрокода продвинулись с того дня, когда Хьюбел и Визель несколько десятков лет назад впервые вслушались в то, как нейроны зрительной коры подопытной кошки дают импульсы.

Кэти страдает эпилепсией и планирует подвергнуться операции на мозге, цель которой — попытаться удалить именно ту часть ее мозга, которая и является источником припадков. Чтобы отыскать этот участок, медики три дня назад приподняли верх черепа Кэти и поместили 117 миниатюрных электродов непосредственно на правую половину ее обнаженной коры, тем самым получив возможность отслеживать ее мозговую активность и составить карту нужной зоны. Ожидая операции, Кэти согласилась принять участие в шальковском исследовании.

И вот рядом с моим креслом она сидит в своей моторизованной койке под тоненьким одеялом и смятой белой простыней. На ней больничный халат, и ее модные очки для чтения, кажется, вот-вот упадут с ее небольшого тонкого носика. Трудно отвести взгляд от ее необычного головного убора. Вся верхняя часть головы Кэти, от ушей и выше, плотно замотана повязками и медицинской киперной лентой, производя впечатление жесткой гипсовой отливки. Густая мешанина проводов, покрытых сеткой, выходит из отверстия у нее на темени, словно она — родственница Биба Фортуны, желтого хвостоголового мажордома, прислуживающего Джаббе Хатту (в «Звездных войнах» вообще много таких персонажей чудаковатого вида).

Этот хвост из проводов спускается вниз от изголовья койки, вьется по полу и доходит до тележки, содержащей аппаратуру общей стоимостью в четверть миллиона долларов: всевозможные ящички, усилители, сплиттеры и компьютеры. Всем этим управляет инженер в белом халате, стоящий перед большим экраном.

Инженер подает знак, и Кэти фокусирует внимание на мониторе, который находится на столике перед ней. Из двух динамиков раздаются одиночные слова, которые монотонно произносит женский голос:

— Ложка… Питон… Сражение… Ковбои… Телефон… Плавание…

После каждого слова на мониторе у Кэти появляется знак «+» и вспыхивает голубым. Эта вспышка сигнализирует Кэти, что она должна повторить прозвучавшее слово — молча, про себя. Лицо Кэти непроницаемо. Нет никаких видимых признаков, по которым можно было бы заключить: она о чем-то думает. Но когда она представляет каждое слово, 117 электродов, подключенных к ее зрительной коре, фиксируют уникальную комбинацию электрических сигналов, исходящих от сотен миллионов отдельных нейронов в височной доле ее мозга. Эти комбинации пролетают по проводам и попадают в усилитель, а затем в компьютер, который представляет их в виде извилистых горизонтальных линий на экране перед инженером. Где-то в этой непроницаемой путанице линий (напоминающей клок волос, выдранных щеткой) таится определенный логичный рисунок, закономерность, паттерн, тот код, который мы смогли бы прочесть, если бы понимали таинственный язык мозга.

Позже команда Шалька, работающая в Центре Уодсворта, Лаборатории общественного здравоохранения при Министерстве здравоохранения штата Нью-Йорк, совместно с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли займется пристальным изучением полученных данных. Каждый из электродов, подсоединенных к мозгу пациентки, записывает статус примерно одного миллиона нейронов приблизительно 10 раз в секунду, создавая целое море цифр, комбинаций, возможных значений (каждый электрод воспринимает около 600 млн сигналов в минуту).

Но сейчас Шальк невозмутимо глядит на меня с другого конца палаты и сообщает, что он и его команда способны раскрыть эту тайну и благодаря современным вычислительным мощностям извлечь из этого колоссального массива данных именно те слова, которые вообразила себе Кэти. По словам Шалька, они почти уверены, что начали разбираться, как «прочесть ее мысли». И он обещает мне это продемонстрировать.

* * *

Гервин Шальк — не самый типичный ученый. Он впервые раскрыл научный журнал лишь несколько лет назад. Он почти ничего не знал о человеческом мозге. И он никогда не встречался с больными БАС — такими, как Дэвид Джейн. У Шалька всегда была только одна страсть — компьютеры. Ученым необходимы специалисты вроде Шалька, иначе у них не будет никаких шансов взломать самый сложный код из всех, какие существуют в природе.

Уроженец австрийского города Грац, известного еще со Средних веков (и во многом сохранившего средневековый облик), Шальк влюбился во всё цифровое уже в тот момент, когда ему было двенадцать и его отец принес домой компьютер «Commodore Amiga >. Почти все свои подростковые годы Шальк провел, изучая англоязычные компьютерные инструкции и пытаясь, словно археолог над древним свитком, извлечь смысл из хаоса непонятных слов. Так он постепенно научился говорить по-английски.

В старших классах Шальк повадился днем незаметно отпирать окно школьной компьютерной лаборатории, чтобы ночью он мог пробраться внутрь и воспользоваться машинами. В 15 лет он присвоил сам себе ник «Безумец» и запрограммировал все эти компьютеры, чтобы они выдавали сообщение «Безумец — классный» всякий раз, когда кто-нибудь их загружает. Учителю информатики оказалось не по силам избавиться от этой напасти, и сообщение так и продолжало появляться, ежедневно напоминая об анонимной «классности» Шалька и приветствуя его до окончания школы.

Поступив в Технический университет Граца, Шальк выбрал сдвоенную бакалавро-магистерскую программу по электроинженерии и информатике: у него ушло почти восемь лет на то, чтобы освоить эту программу, известную среди здешних студентов своей сложностью. Наконец он получил диплом. Юноше явно очень хотелось приключений. Поэтому в 1997 г., прослышав о возможности поехать в США для работы над диссертацией в каком-то городе под названием Олбани (штат Нью-Йорк), он сразу же ухватился за этот шанс. Правда, Шальк раньше никогда не слышал об этой сфере — нейрокомпьютерные интерфейсы. Но его не очень-то волновала тема диссертации.

«Я подумал: раз там написано про интерфейсы "мозг-компьютер", может, мне придется работать над какой-нибудь трехмерной реконструкцией челюсти по томографическим снимкам или над чем-то в этом роде, — говорит Шальк. — Но там было написано „Нью-Йорк“, и я подумал: главное, я буду рядом с этим городом».

Ни то ни другое предположение не оправдалось. Однако с точки зрения профессиональной карьеры выбор Шалька оказался удачным. Выпускникам вузов предоставили возможность занять это место, поскольку один из грацских профессоров Шалька сотрудничал с Джонатаном Уолпоу, врачом-исследователем из Центра Уодсворта, той самой лаборатории общественного здравоохранения штата Нью-Йорк, расположенной в Олбани. Уолпоу стал для молодого человека идеальным проводником по этой быстро развивающейся области, которая, как выяснилось, идеально подходила для приложения талантов Шалька.

Уолпоу, невролог с официальным разрешением на врачебную практику, работал с такими «запертыми в тюрьме своего тела» пациентами, пытаясь использовать существующие технологии для того, чтобы помочь им вновь обрести способность общаться с внешним миром. Опытный клиницист, Уолпоу знал, казалось, всё, что мог бы надеяться узнать человек, о том, как функционирует мозг, и о тех бесчисленных неполадках, которые могут возникать в нем. И он был очень рад поделиться своими познаниями.

Но Уолпоу требовался специалист, способный помочь ему разобраться в ошеломляющем количестве данных, которые он сумел добыть из этого органа благодаря стремительно развивающимся техническим методам и инструментам, позволяющим выполнять всё большее число задач. Как выяснилось, Уолпоу был очень щедрым наставником. Всего за несколько лет Шальк не только завоевал его доверие, но и получил вторую магистерскую, а также кандидатскую степень в расположенном неподалеку Политехническом институте Ренсселера. За время обучения там его средняя оценка составила 4,0, а на кандидатском экзамене он получил наивысший балл за всю историю факультета электроинженерии. Кроме того, он добился от NIH гранта в 1,4 млн долларов и благодаря этому финансированию разработал универсальный софт для нейрокомпьютерных интерфейсов, который теперь стал стандартом в этой отрасли. Его используют около 3000 человек, живущих в самых разных регионах планеты.

Вероятно, важнее всего то, что под руководством Уолпоу неутомимый Шальк получил первоклассное образование в той сфере, которую он вскоре сделает основной для себя — в сфере с туманным названием (поначалу он думал, что это как-то связано с трехмерной реконструкцией челюсти), сосредоточенной на развитии интерфейсов «мозг-компьютер», или нейрокомпьютерных интерфейсов (НКИ, как сокращенно называют их работающие в этой области).

* * *

В 1969 г. еще один молодой ученый, Эберхард Фец, намного опередил свое время, сумев проделать трюк, к которому многие нейрофизиологи отнеслись весьма скептически. Упорными тренировками Фец добился того, чтобы подопытная мартышка научилась передвигать стрелку измерительного прибора, используя лишь свои мозговые волны.

Фец, собственно говоря, не заявлял, что это телекинез, хотя вы могли бы так решить, судя по той ядовитой критике, которая на него полилась. Однако в то время мало кому из работающих в области нейрофизиологии могло бы прийти в голову попробовать проделать этот фокус — подключить мозг обезьяны к какому-то механическому устройству. К тому же путь Феца к этому нестандартному подходу оказался весьма необычным.

Эберхард Фец работал над диссертацией по физике в МТИ (он занимался статистической механикой), когда однажды ночью у него под действием мескалина или, может, ЛСД (он сам точно не помнит) случилось озарение. Ошеломленный калейдоскопически стремительными сдвигами внутреннего состояния, Фец вдруг понял, что его куда больше интересуют загадки сознания, чем «охота на магнитный момент частицы». Уже будучи постдоком в Вашингтонском университете и работая под руководством одного нейрофизиолога, Фец в совершенстве овладел теми методиками фиксации активности отдельных нейронов, которые незадолго до этого так успешно применяли Хьюбел с Визелем для измерения активности нейронов в зрительной коре подопытных кошек. Но Хьюбела и Визеля интересовало измерение сигналов, поступающих в зрительную область коры из внешнего мира. В лаборатории, где трудился Фец, ставили перед собой иную цель. Они подключали электроды к нейронам моторной области коры, отслеживая сигналы, исходящие из мозга.

Фец обладал творческими способностями и техническим мастерством, которые позволяли ему не только проводить измерения, но и заниматься более серьезными исследованиями. В частности, он усаживал подопытную мартышку в кабинку, откуда открывался вид на кран, по которому подавался яблочный соус, и на механическое устройство, которое двигало стрелку измерительного прибора всякий раз, когда оно улавливало, что определенный нейрон дал импульс. Затем Фец устроил так, чтобы этот самец обезьяны получал всё больше соуса с каждым новым случаем, когда ему удается «мысленным усилием» сдвинуть стрелку.

«Когда он сообразил что к чему, он довольно скоро — и притом намеренно — увеличил скорость, с которой этот нейрон дает импульсы, — вспоминает Фец. — Это стало первой демонстрацией того, что обезьяна может контролировать положение стрелки измерительного прибора исключительно с помощью работы своих нейронов».

«Это был по-настоящему героический эксперимент, — замечает Шальк несколько десятилетий спустя, восхищенно покачивая головой. — Для семьдесят первого года это была очень трудная задача с технической точки зрения: создать прибор, который может записывать сигналы с достаточно высоким разрешением и в режиме реального времени обрабатывать их, да еще и обеспечивать обратную связь, тоже в реальном времени».

Задача оказалась достаточно трудной, поэтому об успехах Феца в конце концов подробно написал престижный журнал Science. Позже он стал считаться образцом для последующих поколений пионеров НКИ (таких как Шальк) и одним из отцов-основателей этой области исследований. Но потребовалось около двух десятилетий, чтобы к его выдающимся достижениям подтянулись другие сферы нейрофизиологии.

По оценкам Шалька, лишь в начале 80-х годов нейрофизиологи сумели найти место для нового важнейшего кусочка научного пазла и вывести НКИ на новый этап. Это произошло, когда Апостолос Георгопулос, молодой исследователь из Университета Джонса Хопкинса, измерил активность нейронов в зонах двигательной коры, отвечающих за высокоуровневую обработку данных, и показал нечто весьма примечательное: определенные нейроны двигательной коры оказались особенно чувствительными к определенным направлениям физического движения, а значит, по характеру активности этих нейронов можно было бы попытаться предсказать, куда намерена сдвинуться вся конечность [конечно, речь идет о намерении ее хозяина, а не самой конечности]. Нейроны, выявленные Хьюбелом и Визелем за несколько десятилетий до этого, реагировали на лучи света, падающие под определенным углом, а Георгопулос обнаружил нейроны, откликавшиеся на определенные разновидности движений, — скажем, на быстрый поворот запястья вправо или на быстрый тычок рукой вниз. Открытие Георгопулоса важно не только потому, что он показал: можно улавливать эти сигналы за миллисекунды до того, как совершится реальное движение, и прогнозировать эти движения, но и потому, что некоторые из этих паттернов активизации нейронов, как выяснилось, управляют поведением целых армий нейронов более низкого уровня, тех нейронов, которые благодаря своей совместной работе движут конкретными мышцами, над которыми они обладают совместным контролем.

Если эти сигналы высокого уровня (своего рода вспышки маяков, показывающие кораблю, куда пристать) проанализировать наряду с сигналами достаточного количества других нейронов, можно получить внушительное количество данных о том, как намерена двигаться конечность.

«Каждая клетка обладает предпочтениями по части направления, и сумма этих предпочтений определяет, в какую сторону двинется животное», — поясняет Георгопулос, который теперь работает в Миннесотском университете.

Георгопулос продемонстрировал, что с помощью 240 электродов он может точно предсказать, в каком направлении подопытная мартышка сдвинет джойстик. Несколько лет спустя он показал, что может проделать то же самое для трехмерных движений — с помощью 570 электродов. Позже ученый показал, что можно заранее определять не только направление, но и скорость движения, а также характер его изменения во времени.

В сочетании с несложными опытами Феца это открытие развернуло невиданные перспективы для тех, кто надеется помочь парализованным. Нейроны двигательной коры приказывают нашим мышцам шевелиться, передавая электрические импульсы вниз по своего рода междугородним телефонным проводам нашего тела: эти пучки нервов выходят из черепа, спускаются по позвоночнику и далее попадают в конечности, где они соединяются — и взаимодействуют — непосредственно с мышцами, заставляя их расширяться или сокращаться.

Когда эти нервные связи оказываются отсечены (скажем, после перелома позвоночника), результатом становится паралич. Когда двигательные нейроны, передающие сигналы от мозга к конечностям, отмирают (как при БАС), человек приходит в «изолированное» состояние. Но у многих парализованных нейроны в двигательных контрольных центрах мозга остаются неповрежденными и продолжают подавать электрические сигналы, которые направляются к месту рассечения или отмирания нервов: там эта энергия уходит в пустоту, подобно тому, как оборванный электрический провод конвульсивно искрит, свалившись на тротуар после бури.

Знаменитую максиму Пола Бах и Риты («Мы видим мозгом, а не глазами»), в сущности, можно применить и к движению. Многие люди с парализованными руками и ногами, а также многие «изолированные» пациенты по_-прежнему могут «двигаться с помощью мозга»: они способны подавать своим рукам команду подняться и обнять близкого человека, даже если этот сигнал никогда не доходит до нужных мест. Они могут приказать своим ногам перевести свое тело в стоячее положение так, чтобы ноги выдерживали вес тела, — даже если, подавая такой сигнал, пациент все равно остается неподвижен. Они могут распорядиться, чтобы их губы и голосовые связки задвигались, как при пении, хотя их организм не сможет выполнить эту директиву. Когда такие люди отдают подобные мысленные команды, электрические импульсы проходят через их моторную кору волнами скоординированных сигналов, и эти волны можно уловить — если под рукой есть подходящий прибор.

Идея о том, что эти сигналы остаются погребенными в организме, однако до них в принципе можно добраться, позволяет предположить, что ученые в один прекрасный день сумеют невероятно расширить спектр возможностей, доступных парализованным. Даже обладая вполне жизнеподобными, биомеханически точными бионическими протезами, инвалиды (например, тот же Хью Герр из МТИ) все-таки могут далеко не всё: скажем, они не в состоянии встать на цыпочки, чтобы добраться до банки, которая притаилась в дальнем углу верхней полки буфета, или изогнуть стопу, чтобы надеть ботинок. Или танцевать с дочерью на ее свадьбе. Даже искусно сделанные высокотехнологичные протезы Герра полагаются на заранее внесенные в них алгоритмы, позволяющие двигать механическими ступнями лишь в согласии с движениями бедер. Это лишает Герра способности вдруг согнуть ногу, повинуясь внезапному желанию, или весело развернуться вокруг своей оси, просто подумав об этом.

Для тех, кто работает с «изолированными от мира» пациентами, «кривая настройки» нейронов (как ее назвал Георгопулос) позволяла предположить и нечто иное: что сигналы нейронов, контролирующих мышцы наших губ, глотки и языка, используемые для речевого общения, тоже можно записывать и что эти паттерны активности тоже можно расшифровать. Иными словами, получалось, что речь можно было бы восстановить, используя синтезированный голос.

Но как только биоинженеры начали экспериментировать с имплантируемыми нейронными электродами и пытаться подключать их к реальным внешним устройствам, они столкнулись с целым рядом новых проблем. После имплантации мозговые электроды часто сдвигаются и расшатываются. К тому же в силу нейропластичности те популяции нейронов, которые контролируют всякое отдельное движение и действие, тоже рано или поздно неизбежно претерпевают сдвиг. Мало того: со временем внедренные в мозг электроды начинают вызывать воспалительную реакцию — или же их полностью покрывает оболочка мозговых клеток, после чего они перестают работать. Их непросто заменить, поскольку такие операции требуют довольно серьезного вторжения внутрь черепной коробки.

В 1996 г. Фил Кеннеди, невролог-первопроходец из Технологического института Джорджии, добился официального одобрения FDA на введение в двигательную область коры головного мозга своих пациентов-людей одного новаторского прибора, который позволял справиться с некоторыми из этих проблем движения. Устройство состояло из пары золотых проводков в крошечном стеклянном конусе. Такой электрод, наполненный специальной смесью факторов роста (ее состав — интеллектуальная собственность Кеннеди), побуждал окрестные нейроны врастать в него, что существенно снижало риск его расшатывания и образования рубцов. Затем устройство можно было соединить с электронной системой, способной усиливать сигналы нужного нейрона и передавать эти сигналы из черепной коробки на компьютер для последующего анализа.

Первым добровольцем, согласившимся на участие в эксперименте Кеннеди, стала бывшая преподавательница коррекционной школы, мать двоих детей по имени Марджори («М. Х.», как называли ее экспериментаторы), которая согласилась подвергнуться этой процедуре на самом закате своих дней. У Марджори был БАС, и она больше не могла ни говорить, ни шевелиться, однако демонстрировала примечательную способность переводить тумблер из положения ВКЛ в положение ВЫКЛ и обратно лишь благодаря мысленному усилию. Но она была так серьезно больна, что скончалась всего через 76 дней после процедуры. Затем, в 1998 г., операцию прошел Джонни Рэй, 53-летний ветеран Вьетнама и глава строительной фирмы, занимающейся сухой кладкой. Незадолго до этого он вышел из комы с совершенно неповрежденным умом и сознанием, однако утратив способность шевелить чем-либо, кроме век. Но и Рэй показал впечатляющие результаты: он смог научиться передвигать курсор на экране компьютера исключительно силой мысли и общаться, выбирая слова или буквы из особого компьютерного меню, хотя этот процесс был долгим и изнурительным.

В качестве третьего пациента Кеннеди выбрал молодого отца и страстного любителя досуга на открытом воздухе. У этого человека больше десятка лет назад обнаружили БАС. Он был убежден, что вот-вот окажется полностью изолирован от внешнего мира. Его звали Дэвид Джейн.

* * *

Если в тот солнечный джорджийский день Дэвид Джейн и в самом деле, как полагал доктор, получил свой смертный приговор, то к 1998 г. ему полагалось бы давно лежать в могиле. Но с того дня, когда Дэвид вызвался подвергнуться экспериментальной операции Кеннеди, прошло уже около десяти лет, и он отчаянно сражался с болезнью. Он опасался, что эта битва скоро может разрушить его окончательно.

Когда-то Дэвид наблюдал за рождением дочери (ее назвали Ханной), а потом осторожно покачал ее на своих огромных ладонях: тогда его руки еще были сильными. Он усердно трудился, пытаясь заработать побольше, чтобы в отпущенное ему время обеспечить будущее своей маленькой семьи. После того как врачи подтвердили, что его БАС не имеет наследственную природу, Дэвид с женой даже завели второго ребенка. Сына они назвали Хайтером. Им так хотелось, чтобы у Ханны был брат, и вот эта мечта сбылась.

В первое время после диагноза Дэвид старался не думать о том, что его ждет. Он действовал по принципу «я готов узнавать только то, что сейчас необходимо», фокусируясь на сегодняшнем дне и на выполнении лишь тех рекомендаций неврологов, которые, как уверяли специалисты, имеют для него жизненно важное значение. Но однажды, спускаясь по наклонной парковочной площадке, Дэвид почувствовал, что под ним — без всякого предупреждения — подгибается левая нога. Он кубарем покатился вниз по цементному спуску. Вскоре такие падения стали случаться часто. Всякий раз он поднимался, отряхивался и бодро уверял окружающих, что всё в порядке, ничего особенного не произошло. Но чудовище продолжало распространяться по его организму. К 1993 г. Дэвид утратил способность самостоятельно дышать, глотать, говорить. Но к тому времени прогресс в области фармацевтики дал Джейну возможность отсрочить смертный приговор, а новые, более компактные системы искусственной вентиляции легких позволяли ему жить и вне больницы. Дэвиду было тридцать с небольшим, он был слишком молод, чтобы сдаться и умереть.

Уже тогда существовали технологии, позволявшие тем, кто не может говорить, общаться, выбирая — с помощью движений пальцев или глаз — буквы на клавиатуре или экране, а затем преобразуя их в звучащую речь посредством специального синтезатора. Дэвид еще мог слегка дергать тремя из десяти пальцев рук, так что надежда оставалась. Но эта технология была новой и стоила дорого. Его семейству понадобилось бы два года, чтобы скопить 10 000 долларов на покупку такого устройства для синтеза речи. Дэвид представил себе то страшное будущее, которое может поджидать его, если он погрузится в полностью изолированное состояние.

В этот период только его отец и его жена Мелисса могли более или менее разбирать, что означает та мешанина звуков, которую он издает, изо всех сил пытаясь шевелить губами. И даже эти два близких человека часто оказывались в тупике, не понимая больного. Его дети, тогда еще совсем маленькие, часто начинали при этом рыдать.

— Мама, что сказал папа? — спрашивали они умоляюще.

Когда в 1995 г. Дэвид наконец обзавелся синтезатором речи, всё переменилось. Устройство было снабжено несколькими различными голосами, как бы принадлежащими разным условным личностям. За семейным столом Дэвид развлекал детей, переключаясь от «Примерного Пауля» к «Гиганту Гарри» и обратно, а иногда набирая еще работающими пальцами слова «Доедай до конца» и изображая их про помощи самого зловещего из компьютерных голосов.

Но теперь, ближе к концу тысячелетия, тело Дэвида всё больше отказывалось служить ему, и он опасался, что скоро не сможет шевелить пальцами, чтобы печатать слова.

«Моя способность общаться и ободрять других — единственное, что делает переносимым этот проклятый ад», — напишет Дэвид позже.

Кеннеди поместил Дэвида в прибор для фМРТ, чтобы найти оптимальное место для внедрения электродов и проследить за деятельностью его мозга. Затем он нашпиговал электродами мышцы его рук, используя методику, которую Хью Герр и другие работающие в области биомеханики применяли для измерения активации клеток. Потом Кеннеди попросил Дэвида пошевелить пальцами и кистями рук — насколько это позволяли оставшиеся ему возможности. Привязав эту мышечную активность к месторасположению нейронов моторной коры, дающих при этом импульсы, Кеннеди выяснил, куда следует ввести электроды. Он поместил их в зону мозга, отвечающую за движения кистей рук, так что даже если бы Дэвид утратил моторные нейроны, способные передавать сигналы от его двигательной коры к пальцам, Кеннеди мог бы уловить эти сигналы непосредственно в мозгу пациента и по беспроводной системе передать их на компьютер.

Позже, когда Дэвид явился в больницу, один из нейрохирургов распилил его череп и вставил два электрода в стеклянной оболочке непосредственно в моторную область его коры, после чего вернул выпиленную кость обратно, замазал ее зубоврачебным цементом и отправил пациента домой — восстанавливаться.

Но всего через несколько недель после этой операции Дэвид начал испытывать чудовищные головные боли. Как выяснилось, в место разреза попала инфекция. Антибиотики помогли с ней справиться, но вскоре она вернулась. В итоге Дэвид подвергся еще четырем операциям. Их делали отнюдь не для установки электронных устройств, а для того, чтобы удалить электроды и спасти ему жизнь. Дэвид вспоминает: к тому времени, как всё это кончилось, разрезы у него на голове «напоминали какую-то карту автодорог, и во всех этих разрезах сидела инфекция».

Чтобы сохранить связь с внешним миром, Дэвид должен был найти другой спасительный путь. Стало ясно, что ему придется отыскать способ выжить до тех пор, пока наука не придумает новое, менее инвазивное решение. Это была устрашающая перспектива.

Между тем Кеннеди продолжал свои исследования. В 2004 г. он вживил электроды молодому жителю Джорджии по имени Эрик Рэмзи, который во время автомобильной аварии перенес катастрофический инсульт ствола мозга и в результате оказался изолирован от внешнего мира уже в шестнадцатилетнем возрасте. Рэмзи был совершенно не способен двигать чем-либо, кроме глазных яблок, что позволяло ему давать ответ «да» (глаза вверх) и «нет» (глаза вниз). Но внутри он полностью сохранял осознание происходящего и был очень даже жив.

Кеннеди решил пойти на один шаг дальше, чем с Дэвидом. Во время предоперационного обследования с помощью фМРТ ученый сумел точно выявить нейронные участки в области двигательной коры, которые неизменно активизировались, когда Рэмзи пытался произнести фразы типа «Это слон» или «Это собака». Исследователь предположил, что эти активизирующиеся участки соответствуют контрольным центрам, которые влияют на то, как мышцы губ, языка, челюсти и глотки движутся для того, чтобы издать эти звуки (Рэмзи мог лишь представлять себе эти движения). Кеннеди выбрал зоны, где эти сигналы представлены наиболее плотно, в качестве мишени: именно сюда он будет всаживать электроды.

На сей раз всё прошло гладко. Вместе с исследователями из Бостонского университета Кеннеди сумел записать отчетливые паттерны активизации 56 нейронов мозга Рэмзи, пока тот «произносил» различные звуки. Благодаря данным, полученным в ходе этой работы, Кеннеди и его коллеги по проекту печатали серьезные статьи в серьезных журналах вроде PLOS Опе или Neuroscience еще очень долго: в частности, такие публикации появлялись в 2009 и 2011 гг. Когда Рэмзи пытался «говорить», электрод, введенный в его мозг, улавливал импульсы, возникающие в его моторной коре, и передавал их на компьютер, который перемещал курсор в различные квадранты экрана, издавая при этом звуки, высота которых соответствовала положению курсора. Метод казался многообещающим. Но потом состояние Рэмзи еще больше ухудшилось, и он уже не мог участвовать в этих исследованиях.

К тому времени FDA отозвало свое разрешение на использование таких устройств в опытах с людьми, и на территории США новых испытуемых уже нельзя было законным путем подвергнуть этой процедуре. По словам Кеннеди, организация стала требовать от него более подробной информации о безопасности его экспериментов — в том числе и сведения о нейротрофических факторах, которые он использует для стимулирования роста нейронов. А когда Кеннеди отказался предоставлять эти данные, Управление отказалось дать добро на дальнейшее применение таких имплантов в работе с людьми.

Эта задержка очень замедлила исследования Кеннеди: новые устройства он сконструирует лишь в 2014 г.

Так что его идеи пришлось развивать другим.

* * *

Как и большинство работающих в этой области, Гервин Шальк с интересом следил за первопроходческими исследованиями Кеннеди. Но он отлично понимал те ограничения, которые накладывает использование единичных электродов. Шальк долгое время провел в царстве абсолюта — бесчисленных страниц компьютерного кода, инструкций, состоящих из простых логических утверждений по схеме «если — то». И ограниченность возможностей электродов, применяемых нейрофизиологами, всегда раздражала его. Даже самый технически совершенный набор электродов мог одновременно записывать сигналы лишь от нескольких сотен нейронов.

Но уже на рубеже тысячелетий Шальк повстречался на одной конференции с Эриком Лейтхардтом, молодым нейрохирургом из Университета Вашингтона в Сент-Луисе, который использовал загадочную технологию под названием электрокортикография (ЭКоГ), или интракраниальная [внутричерепная] ЭЭГ (иЭЭГ), позволявшую исследователю извлекать сигналы непосредственно с поверхности мозга. Хотя эта методика тоже требовала хирургического вмешательства (чтобы приподнять верхнюю часть черепа и получить доступ к внешнему слою мозга), она все-таки не требовала, чтобы хирург проникал в саму кору и вставлял электроды непосредственно в серое вещество мозга, а значит, такая технология была гораздо менее рискованной. А поскольку электроды помещались непосредственно на поверхность мозга, не приходилось опасаться, что сигналы будут отражаться от черепной коробки, тем самым мешая определить точное происхождение этих импульсов. Конечно, разрешающая способность метода не позволяла так точно локализовать сигналы, как это удается сделать с помощью единичных электродов, вводимых непосредственно в мозг. Но Шальк — после более детального обсуждения метода с Лейтхардтом — пришел к выводу, что он может подобраться довольно близко к такой точности, если сумеет собрать данные с достаточно большого количества точек по всей верхней части мозга, а затем с помощью магии математики вычислит, где возникают различные сигналы.

И самое главное: выяснилось, что в распоряжении Лейтхардта имеется практически неистощимый запас добровольцев для исследований — больных эпилепсией, таких людей, как Кэти.

Мы с Шальком стоим у ее койки в Олбани, и Кэти рассказывает нам о целой череде ужасных переживаний, которая в конечном счете и вынудила ее пойти на крайние меры. Несколько лет назад она едва не утонула, когда играла с куклами Барби в ванне вместе со своей маленькой дочерью: у Кэти внезапно случился припадок. В другой раз припадок застал ее за рулем. Она успела прижаться к обочине и включить парковочный тормоз, но когда ее мышцы свело судорогой, она невольно ударила ногой по педали газа, и машина помчалась под откос, а потом взорвался и запылал каталитический нейтрализатор выхлопных газов.

«Она как кошка, у нее девять жизней», — замечает ее мать.

Вот почему Энтони Ритаччио, лечащий врач Кэти, прекратил выписывать ей противосудорожные препараты, снял верхнюю часть ее черепа и установил целую сеть электродов прямо на обнаженную кору ее головного мозга. Установив зону, ответственную за припадки, специалисты могут определить, сумеют ли они навсегда удалить этот участок мозга без каких-либо нежелательных побочных эффектов. Но для определения участка, где зарождаются припадки, надо, чтобы у Кэти случился припадок. Вот она и ждет его, сидя в своей больничной койке, с паутиной электродов, накрывшей ее мозг, и с пучком проводов, выходящим из него. Иными словами, она — тот зритель, которому не уйти из зала. И она успела заскучать.

Именно благодаря этому Кэти — идеальный испытуемый для исследователей, которым нравится придумывать всякие интересные задания и напрямую наблюдать, как человеческий мозг справляется с ними. Наблюдения проводятся с таким уровнем детализации, которого пока мало кому удавалось достичь.

За последние годы Шальк (как ни невероятно это звучит) ухитрился научить подростков-эпилептиков, прикованных к постели и изнывающих от скуки, мысленно пробираться по запутанным лабиринтам видеоигры «Doom», расстреливая попадающихся на пути монстров и при этом даже не прикасаться к джойстику. Исследователь обучил пациентов «набирать» определенные буквы и даже целые слова на клавиатуре, а также отправлять электронные письма — совершенно не двигая кистями и пальцами рук.

А некоторые исследователи пошли даже дальше. В 2012 г. женщина с парализованными руками и ногами, работавшая со специалистами из Питтсбургского университета, с помощью своих же мыслей, подхваченных электродами, сумела добиться, чтобы механическая рука специального робота поднесла ей ко рту шоколадный батончик, от которого пациентка затем откусила. Но предстоит, еще много работы, прежде чем эти демонстрационные проекты по-настоящему станут повседневной реальностью.

«Да, сегодня вы и вправду видите, как люди силой мысли управляют роботехническими руками, — говорит Джонатан Уолпоу, наставник Шалька. — Но мы еще даже не приблизились к тому, чтобы вывести эти устройства за пределы лаборатории. Сейчас еще не существует НКИ, который вы захотели бы использовать для управления инвалидным креслом на краю обрыва или для того, чтобы вести машину в плотном потоке. А пока такого не произошло, использование подобных приборов будет очень ограниченным. Вероятно, такая ситуация сохранится и в ближайшем будущем».

Но Шальк стал горячим пропагандистом этой технологии с тех самых пор, когда узнал о существовании ЭКоГ. В ноябре 2006 г. он посетил трехдневную конференцию по «умным протезам», проходившую в калифорнийском Ирвайне. К большому неудовольствию многих присутствующих, во время одного из заседаний он встал и начал распространяться о чудесах ЭКоГ. Заявив, что он может выуживать из мозга информацию, не пробуриваясь в его глубины (и эта информация могла бы позволить обладателю мозга перемещать курсор, играть в компьютерные игры и даже шевелить конечностью-протезом), Шальк атаковал «могучую догму, которая давно укоренилась в нейрофизиологии: мол, единственный способ выяснить, как работает мозг, состоит в записи импульсов отдельных нейронов», отмечает Эльмар Шмайссер, армейский ученый, который в тот день находился в зале.

Многие из сидевших в зале вообще отвергли шальковские находки как ересь и обрушились на них с критикой, заявив: лишь имплантируемые электроды такого типа, который применяли Хьюбел с Визелем, Георгопулос, Фец и Кеннеди, обеспечивают достаточно стабильный доступ к сигналу, чтобы их можно было успешно применять на практике.

Но самого Шмайссера очень воодушевили слова Шалька. В Управлении научных исследований американской армии он отвечал за продвижение и контроль некоторых проектов и приехал на конференцию с мыслью о том, как приспособить НКИ для использования его подопечными. Речь шла не об инвалидах (и уж совершенно точно не о страдающих БАС), а о вполне здоровых военнослужащих обоего пола. Шмайссер искал способы не восстановить утраченную функцию, а расширить возможности уже существующей.

И вот он услышал, как Шальк живо описывает какую-то малопонятную технологию, которая, как утверждает этот специалист, дает доступ к громадной популяции нейронов в режиме реального времени, причем размеры этой популяции намного превосходят размеры той крошечной группы нейронов, которую ученые традиционно изучают с помощью метода однонейронной записи. Кроме того, метод, описываемый Шальком, явно требует значительно менее радикального хирургического вмешательства.

Шмайссер, высокий отставной полковник с намечающейся лысиной, в очках, с шеей, имеющей диаметр молодого дерева, был своего рода возрожденческим универсалом, чьи интересы простирались весьма далеко и широко. Он защитил кандидатскую по физиологии зрения, он имел довольно серьезные пояса по карате, дзюдо, айкидо и японскому бою на мечах. Но, что в данном случае важнее всего, он всегда с жадностью читал научную фантастику. Одним из его любимых авторов был Эдвард Элмер Смит (публиковавшийся как «Док Э. Э. Смит»). В своем классическом романе

«Космический жаворонок» (вышел в виде книги в 1946-м, печатался в журнале Amazing Stories еще в 1928-м) автор описывает шлем, способный улавливать внутреннюю речь и передавать ее другому человеку: Смит назвал его «мыслительным шлемом». С восьмого класса школы Шмайссер мечтал, что когда-нибудь смогут создать прибор, умеющий читать мысли человека (фразы, которые человек представляет себе, однако не произносит вслух) и затем каким-то образом транслировать их другому.

Шмайссер вспоминает: когда он услышал Шалька на этой конференции, ему показалось, что «всё это внезапно стало возможно».

А вот Шальк прежде не рассматривал возможность расшифровки внутренней речи. Он и слыхом не слыхивал о мыслительном шлеме. Но когда после заседания Шмайссер подошел к нему и поделился своими идеями, они заинтриговали молодого австрийского ученого. Отставной полковник предложил: он мог бы выбить финансирование на такой проект, если только проект позволит как-то продвинуться на пути к достижению его конечной цели — созданию совершенно неинвазивного мыслительного шлема.

* * *

Нужна особая храбрость, чтобы выйти на трибуну перед залом, полным начальников научных отделов, математиков, специалистов по физике элементарных частиц, химиков, экспертов по информатике, пентагоновских генералов, и с невозмутимым видом попросить их дать зеленый свет проекту, направленному на развитие телепатического общения.

Однако вскоре после встречи с Шальком неустрашимый Шмайссер поднялся на трибуну в штаб-квартире Управления научных исследований американской армии в Научно-исследовательском парке «Треугольник» (штат Северная Каролина) — и представил именно такую программу. Картинно размахивая металлической указкой (вот когда пригодилось его мастерство владения японскими мечами), Шмайссер стремительно демонстрировал слайды, сделанные в программе «PowerPoint», и изо всех сил старался убедить 30 скептически настроенных специалистов, сидящих перед ним за изогнутым подковой столом, что технологические достижения наконец позволили ему вплотную подойти к исполнению своей мальчишеской мечты. Он объявил: пионеры нейрофизиологии уже вовсю подключают электроды к двигательной коре парализованных пациентов, расшифровывая их намерения и тренируя этих людей для того, чтобы они могли управлять своими протезами исключительно силой мысли. А скоро появится целый рад новых методов, которые позволят достигать столь же впечатляющих результатов с помощью гораздо менее инвазивных технологий.

Шмайссер настаивал, что пришло время совершить скачок и вывести эту передовую технологию за пределы двигательной коры и областей мозга, связанных с обработкой сигналов, которые поступают от органов чувств, — добившись того, чтобы с помощью таких методов можно было расшифровывать нейронные сигналы, ассоциируемые с гораздо более сложными вещами — с идеями и внутренней человеческой речью.

Но реакция слушателей была не такой, на какую он надеялся.

Шмайссер вспоминает, как в тот решающий день 2006 г. собравшаяся комиссия вопрошала: «Может ли это реально сработать? Покажите нам доказательства, что это может реально сработать, что вам это не мерещится».

Посовещавшись, комиссия все-таки согласилась выделить Шмайссеру 450 000 долларов, распорядившись, чтобы он выступил перед ней через год, если сумеет добыть данные, которые убедят этих экспертов, что его идея больше, чем просто фантазия.

Шальк и Шмайссер сошлись во мнении, что первым шагом должна стать зримая демонстрация самой возможности детектирования «внутренней речи». Такая демонстрация докажет, что (если воспользоваться выражением комиссии по военным исследованиям) Шмайссеру вовсе не мерещатся реальные перспективы создания мыслительного шлема.

Но Шальк со Шмайссером искали не просто сигналы, связанные с движениями мышц, используемых нами для произнесения слов. Их интересовали сигналы, ассоциируемые с безмолвной речью, с вещами, которые мы говорим лишь мысленно, про себя.

Чтобы отыскать такие сигналы, Шальк и Лейтхардт навербовали 12 скучающих и прикованных к постели людей, страдающих эпилепсией (таких как Кэти), для участия в первой серии экспериментов. Испытуемым предъявляли 36 слов со сравнительно простой структурой — согласный-гласный-согласный (например, группы слов типа «бак», «бек», «бок», «бук», «бык»). Шальк и Лейтхардт попросили пациентов произнести эти слова вслух, а затем просто представить себе, как они их произносят. Инструкции передавались пациентам визуально (через экран компьютера), без всяких аудиосигналов, а затем голосом, без всякого видео: это делалось для того, чтобы пациенты могли легко идентифицировать поступающие сенсорные сигналы в своем мозгу, отличая их от сигналов, подаваемых программой распознавания паттернов. Электроды, работающие по технологии ЭКоГ, весьма точно записывали карту нейронной активности, которая при этом возникала.

Как и следовало ожидать, когда испытуемые произносили слово вслух, приборы отмечали активность нейронов в тех участках моторной коры, которые связаны с деятельностью мышц, порождающих речь. Слуховая кора и зона поблизости от нее, которую и до этого долго считали участвующей в процессах речи (так называемая область Вернике), также активизировались именно в эти моменты.

Когда испытуемых просили мысленно представить себе эти слова, но не произносить их вслух, моторная кора оставалась неактивной. Но вот что странно: даже когда испытуемые безмолвно «воображали» слова, у них оказывались активны и слуховая кора, и область Вернике. Каким-то образом сама мысль о том, что вы слышите или произносите слово, заставляла эти зоны мозга прямо-таки вспыхивать активностью. И хотя было неясно, почему эти зоны активны, что они при этом делают и что это означает, эти предварительные и приблизительные результаты положили хорошее начало исследованиям. Экспериментаторы выяснили: когда испытуемые мысленно говорят, у них в мозгу происходит нечто такое, что можно обнаружить с помощью приборов.

Шмайссер представил данные, полученные Шальком, всё той же армейской комиссии — и попросил ее выделить финансирование на официальный проект по созданию реального шлема для чтения мыслей. Это устройство виделось ему как переносной интерфейс между сознанием человека и машиной. Будучи активированы, сенсоры, расположенные внутри шлема, принялись бы сканировать тысячи мозговых волн, колеблющихся в голове солдата, а микропроцессор с помощью программы распознавания паттернов расшифровывал бы эти волны, переводя их в определенные фразы и слова. Получившееся послание затем передавалось бы по радиосвязи на приемник, который транслировал бы их через наушник другому бойцу. Можно было бы и слушать эти слова через динамик — где-нибудь на далеком командном посту. В общем, это открывало возможности, которые легко себе представить:

— Берегись! Противник справа!

— Срочно пришлите медэвакуаторов!

И прочее в том же роде.

На сей раз комиссия согласилась с предложением без особых споров. Чтобы максимально повысить шансы на успех, Шмайссер решил распределить армейское финансирование, которое он добыл, между двумя университетскими группами. Первую команду возглавил Шальк, и она ориентировалась на более инвазивный подход: задействуя метод ЭКоГ, вставляла электроды внутрь черепной коробки добровольцев. Руководить второй группой стал Майк д’Змура, специалист по когнитивным исследованиям из Калифорнийского университета в Ирвайне. Эта группа планировала использовать обычную электроэнцефалографию (ЭЭГ), неинвазивную технологию сканирования мозга, куда более подходящую для создания реального мыслительного шлема.

Именно участник второй команды, известный нейрофизиолог из Нью-Йоркского университета по имени Дэвид Пёппель, сделал следующий большой шаг по части усовершенствования методологии исследований. Сегодня он готов признаться, что поначалу, в 2008 г., сидя в своем кабинете на втором этаже факультета психологии, он понятия не имел, с чего начинать. Перед этим он уже успел поучаствовать в разработке детальной модели систем распознавания звучащей речи. Об этой модели писали во многих учебниках, но она совершенно не позволяла понять, как измерить нечто воображаемое.

Пёппель подумал: больше ста лет такие эксперименты с речью следовали одному и тому же нехитрому плану. Попросите испытуемого послушать определенное слово или фразу. Количественно измерьте его реакцию на это слово или фразу (например, сколько у него уходит времени на то, чтобы повторить услышанное). А затем покажите, как эта реакция связана с активностью его мозга. Аналогичным образом измерить параметры внутренней, воображаемой речи было куда сложнее: одна случайная мысль могла сбить с курса весь эксперимент.

И Пёппель осознал, что для решения этой проблемы нужен какой_-то новый метод изучения мозга. Вместе со своим постдоком по имени Синь Тьян он решил воспользоваться мощной технологией сканирования мозга, — магнитоэнцефалографией (МЭГ) — для того, чтобы провести предварительную разведку. МЭГ дает примерно такое же пространственное разрешение, как и ЭКоГ, но при этом не возникает необходимости снимать часть черепа испытуемого, к тому же этот метод точнее, чем ЭЭГ. Впрочем, у него имеется и недостаток: вам нельзя особенно шевелиться, иначе сигнал собьется.

Пёппель и Тьян отправляли своих добровольцев в трехтонную комнату, обшитую изнутри бежевыми панелями, а вообще-то сделанную из особого сплава и меди — для защиты от обычных электромагнитных полей, проходящих сквозь это помещение. В центре комнаты располагалась машина весом в тонну и высотой почти два метра. Она чем то напоминала огромный фен для волос, какие используются в салонах красоты, но содержала сканеры, способные улавливать очень слабые магнитные поля, порождаемые активизацией нейронов в голове всякого, кто усядется под этот «фен». Усадив испытуемых, экспериментаторы просили их представить, что они произносят слова типа «атлет», «музыкант» и «обед». Затем их просили представить, что они слышат эти же слова.

Когда Пёппель стал анализировать результаты, он заметил нечто необычное. Когда испытуемый представлял себе, что слышит слова, его слуховая кора активизировалась, давая на экране характерный рисунок из красных и зеленых точек. Это как раз не стало неожиданностью: предшествующие исследования уже показали, что слуховая кора как-то связана с воображаемыми звуками. Но когда добровольца просили представить себе, что он произносит слово, слуховая кора давала почти такой же рисунок — почти такое же распределение красных и зеленых точек. Он был похож на тот след, который Шальк заметил во время предварительной стадии эксперимента. Но результаты Пёппеля были еще яснее: казалось, «нечто», которое при помощи ЭКоГ уловили Шальк с Лейтхардтом, невероятно похоже на то «нечто», которое можно увидеть, сканируя мозг произносящего слова вслух. Может быть, тот «внутренний голос», который мы иногда слышим у себя в голове, действительно в буквальном смысле является внутренним голосом, который мы слышим у себя в голове?

Ученые давно знали о существовании в мозгу механизма коррекции ошибок, связанных с моторными командами. Когда мозг посылает распоряжение двигательной области коры, скажем, дать указание руке дотянуться до чашки воды и взять ее, мозг заодно создает и некое внутреннее впечатление (так называемую эфферентную копию) того, как будет выглядеть и ощущаться получившееся движение. Это позволяет мозгу сравнивать реальное мышечное действие с запланированным и при необходимости вносить коррективы в это реальное движение.

Пёппель полагал, что он наблюдает именно эфферентную копию речи, возникающую в областях слуховой коры, отвечающих за высокоуровневую обработку аудиоинформации. «Когда вы планируете заговорить, вы активируете слуховую часть мозга еще до того, как произнесете то слово, которое хотите, — объясняет он. — Ваш мозг предсказывает, как будет звучать это слово».

Исследователь сразу же осознал потенциальную значимость этого открытия. Если мозг содержит копию того, как мысль будет звучать при произнесении вслух, не исключено, что окажется возможным уловить эту нейронную запись и перевести ее в понятные слова. Но для успешного конструирования мыслительного шлема потребовалось бы не только выявить эту эфферентную копию, но и найти способ как-то изолировать ее на фоне массы прочих мозговых волн. Тут-то и могла пригодиться квалификация Шалька.

В конце концов оказалось, что расшифровка сигналов, поступающих от миллионов нейронов, представляет собой, по сути, просто игру с числами. Со времени запуска проекта Шальк и его коллеги продемонстрировали, что с помощью своей методики они могут определять различие между гласными и согласными звуками. Но даже это детектирование никогда не было идеальным. После многих лет упорного совершенствования своих алгоритмов Шальк добился того, чтобы его программа правильно определяла, гласный или согласный звук представляется в мозгу, лишь в 45 % случаев (шанс верного угадывания был равен 25 %). Но вместо того, чтобы стремиться довести эти показатели до 100 %, Шальк сосредоточился на другой задаче: ему хотелось научиться расшифровывать как можно более сложные вещи.

От выявления различий между отдельно взятыми гласными и согласными он перешел к выявлению различий между гласными и согласными, находящимися в составе слов, а затем — к индивидуальным фонемам (упрощенно говоря, к звукам, которые отличают слова друг от друга: например, к звукам [к], [м], [с] и [н] в словах «ком», «кон», «СОМ» И «СОН»).

Это почти всё, чего успел добиться Шальк к тому времени, как кончились средства, которые для него добыл Шмайссер. От этих результатов было еще очень далеко до шмайссеровского мыслительного шлема. Но Шальк заявляет, что реальное конструирование шлема никогда не входило в их задачу.

«В 2006 г. всё это было чистое умозрение, не более чем научная фантастика, — отмечает ученый. — Но теперь это уже явно не так».

И в самом деле, некоторые из наиболее вдохновляющих достижений Шалька появились уже после завершения проекта.

* * *

Отойдя от койки Кэти, я вслед за Шальком иду по коридору. Мы спускаемся на лифте и выходим на парковку, а затем проезжаем по улице и вскоре оказываемся возле нужного нам строения — приземистой бетонной коробки. В своем скудно обставленном кабинете Шальк усаживает меня перед большим компьютерным экраном и парой динамиков.

Исследователь выводит на экран массу мозговых сигналов, всяких извилистых линий и всевозможных графиков. Затем он включает динамики. Шальк объясняет: в течение многих месяцев он таскал динамики по больничным палатам и ставил один и тот же фрагмент одной и той же песни «Pink Floyd» примерно дюжине перенесших операцию на мозге или ожидающих ее — таким пациентам, как Кэти. Пациенты слушали эту часть композиции, а Шальк фиксировал активность нейронов в зонах их мозга, отвечающих за обработку аудиосигналов. Затем Шальк передал файл с этими записями мозговой активности в одну из лабораторий Калифорнийского университета в Беркли, где анализом данных занялся Роберт Найт.

«Не желаю ли я услышать, что Найт и его группа сумели вычленить из этой массы мозговых данных?» — спрашивает Шальк и нажимает на клавишу.

Это что-то невероятное и даже жутковатое. В динамике начинает настойчиво стучать бас-гитара, словно бешено бьющееся человеческое сердце. Звук немного глуховатый, словно доносится из-под воды, но это явный бас, никаких сомнений. Умоляющие стоны соло-гитары создают особого рода эхо: судя по всему, нажата педаль спецэффектов. С каждой новой музыкальной фразой ноты сыплются всё быстрее. Темп ошеломляющий, но в музыке, выходящей из динамика, есть нечто гипнотическое. Я сразу же понимаю, что это за вещь: мы слышим незабываемые завораживающие звуки флойдовской композиции «Еще один кирпич в стене, часть 1» (По словам Шалька, он выбрал ее именно в силу психоделичности: ему показалось, что в данном случае это уместно.) Если забыть про глуховатость звучания, песня совершенно идентична той, которую я слушал в старших классах. Только вот источник этой версии — мозговые волны, а не какая-то банальная аудиозапись. По спине у меня пробегает холодок.

«Качество идеальное? — спрашивает Шальке. И сам же отвечает: — Нет. Но мы знаем не только то, что пациент слышит музыку, не только жанр или что-то в этом роде: вы узнаёте песню, безошибочно узнаёте конкретную вещь. Довольно безумно, правда? Когда-то такие штуки были фантастикой. Но теперь это уже больше не фантастика».

Это достижение стало возможным благодаря тому же открытию, которое позволило биоинженерам подключить протезы к моторной коре, — благодаря тому, что удалось выяснить: у большинства нейронов есть «кривая настройки». Георгопулос обнаружил, что некоторые из нейронов моторной коры с наибольшей охотой откликаются на определенное направление движения. Позже исследователи слухового восприятия сумели показать, что нейроны слуховой коры тоже имеют свои предпочтения — по части реагирования на определенные разновидности звуков. Они чаще всего порождают импульсы в ответ не на определенное направление и скорость движения (как нейроны моторной коры), а на определенную высоту ноты и амплитуду звука. Найт и его группа поняли: если сыграть определенному нейрону слуховой коры нужную ноту, он с большой вероятностью даст импульс — подобно тому, как у Хьюбела и Визеля нейрон зрительной коры подопытной кошки стабильно давал импульс, восприняв линию, проходящую под определенным углом. Если нота будет всё больше отличаться от предпочитаемой данным нейроном (такие предпочтения складываются под влиянием некоей комбинации генетических факторов и опыта), его скорость испускания импульсов будет уменьшаться — подобно тому, как она уменьшается у нейрона моторной коры, когда планируемое направление движения отличается от того угла, который предпочитает этот нейрон.

Сейчас Шальк и его коллеги из Беркли пытаются научиться определять, какой текст мысленно произносят пациенты — Геттисбергскую речь Линкольна, инаугурационную речь Кеннеди или детский стишок про Шалтая-Болтая — лишь путем изучения данных об активности их мозга. Затем они хотят попробовать воспроизвести эту внутреннюю речь с помощью понятных звуков, применяя такую же методику, о которой мы рассказали.

* * *

Есть и еще одно многообещающее достижение на этом пути. В 2014 г. Фил Кеннеди снова вступил в гонку исследователей, стремящихся расшифровать внутреннюю речь. Имплантировать электроды в новых американских пациентов по-прежнему было запрещено, и Кеннеди опасался, что его двадцатидевятилетние исследования «зачахнут на корню», если он не примет решительные меры. Поэтому он отправился в Белиз и заплатил одному нейрохирургу 25 000 долларов, чтобы он имплантировал электроды в речевую зону моторной коры самого Кеннеди. Исследователь рассудил: при этом он не утратит способности говорить, а поскольку он будет проводить эксперимент сам, то будет точно знать, в какой именно момент он представляет, что произносит слова. А значит, это позволит ему точно вычленить мозговые сигналы, возникающие именно в то мгновение, когда он представляет себе эти слова.

Вернувшись домой в Дулут (штат Джорджия), Кеннеди начал кропотливую работу в своей речевой лаборатории (по большей части в одиночку), записывая, как активируются его нейроны, когда он снова и снова повторяет 29 фонем (таких как [а], [э], [э], [о], [у], [jy] и такие согласные, как [ч] и [дж]) — сначала вслух, а потом про себя. То же самое он проделал примерно с 290 короткими словами (такими как «мел» или «план»). Кроме того, он использовал фразы с резко отличающимися комбинациями фонем: «Привет, мир», «В какой частной фирме», «Мальчик рад даже краткой пробежке».

Кеннеди надеялся несколько лет пожить с этими имплантами в мозгу, собирая данные, усовершенствуя методику контроля и публикуя статьи. Но черепной разрез всё никак не затягивался полностью, и возникла опасная ситуация. Уже в январе 2015-го, после всего нескольких недель сбора информации, Кеннеди пришлось обратиться к врачам одной из ближайших больниц, чтобы те удалили импланты: это должно было позволить разрезу зарасти. Счет за операцию составил 94 000 долларов. Кеннеди переправил его своей страховой компании (он уверяет, что сам в итоге заплатил всего 15 000). Но он все-таки успел набрать достаточно данных для того, чтобы возобновить свои исследования. Ученый надеется совершить открытия, которые станут дополнением работ Шалька со слуховой корой.

«Я еще легко отделался, так что я вполне доволен, — замечает он. — После операции у меня на голове какое-то время оставалось несколько синяков и шишек, зато я получил четыре недели очень хороших данных. Я. буду их еще долго использовать в своей работе».

Между тем прошло уже почти 30 лет с тех пор, как Дэвиду Джейну поставили страшный диагноз, а пациент до сих пор с нами. Утратив способность шевелить пальцами, он стал использовать инфракрасный переключатель, установленный на очках. Дэвид активировал устройство поднятием бровей. Позже он вызвался стать подопытным кроликом в еще одном проекте Фила Кеннеди, в результате чего удалось создать прибор, который Дэвид использует сегодня: электромиографический (ЭМГ-) сенсор с Bluetooth, установленный на его нижней челюсти. Этот датчик улавливает электрические сигналы, порождаемые микросокращениями мышц, и передает их программе, которая интерпретирует эти сигналы, как нажатие на клавишу или клик мышкой. В 2000 г. аналогичный прибор состоял из двух блоков общим размером с батон хлеба, из ноутбука и десяти метров кабелей и проводов. Теперь это вполне компактная система с беспроводной связью.

Похоже, пока этого достаточно. Сейчас Дэвид способен набирать девять слов в минуту. Он сообщает, что в последние месяцы открыл для себя новую диету и новый режим восстановления. Он уверяет, что именно благодаря этому начал вновь обретать утраченную возможность двигаться, хотя пока и в очень ограниченных масштабах: сегодня Дэвид может улыбаться, двигать головой, сгибать мышцы ног. Он регулярно пишет о своих очередных достижениях на Фейсбуке, где у него почти 3300 подписчиков.

Я спросил у Дэвида по электронной почте, что он думает о проектах Гервина Шалька и о продолжающихся экспериментах Фила Кеннеди.

«Фил очень крутой, — написал он. — Мужик отвечает за свои слова».

Что касается «речевого протеза»:

«Если докажут, что эта штука работает, я ее с радостью приму. Я та‘к понимаю, прибор будет включаться почти спонтанно? Будет очень трудно научиться держать воображаемый рот на замке. Господи, помилуй, ну и шикарная задница у этой дамочки! Ой, я что же — сказал это вслух???»

Нет никаких сомнений, что во многих смыслах Дэвид продолжает жить полной жизнью. Не верится, но он сейчас женат уже в третий раз. (Он сохранил осязание, так что сексуальные функции по-прежнему при нем.) Он много раз ссорился и мирился с многочисленными родными. Его сестра Сью Энн отмечает, что его способность общаться теперь так развилась, что они действительно могут ссориться и мириться и что в последнее время они много раз беседовали обо всяких сложных вещах.

«Имейте в виду, как только он получил возможность общаться, у нас с ним начались нормальные, полноценные человеческие разговоры, — отмечает она. — Я часто даже подумывала отключить эту штуку [коммуникационное устройство]: заткнись, заткнись!»

Сам факт, что близкий человек Дэвида позволяет себе столь легкомысленный комментарий, служит самым убедительным свидетельством эффективности этой технологии среди всех аналогичных свидетельств, с какими мне доводилось встречаться.

Но сам Дэвид Джейн не хочет, чтобы его ситуацию восприняли неправильно.

«Конечно, у меня было куда больше всяких радостей до БАС», — пишет он.

Его мать выражается еще прямее.

«Хорошо, что вы вообще пишете об этой болезни, — сказала она мне. — Только, пожалуйста, не представляйте дело так, будто это прямо рай земной. Она может вытворять ужасные вещи с близкими больных. И потом, немногие больные выживают после всех этих изменений, которые с ними происходят. У Дэвида бывали очень нелегкие времена, уж не знаю, понимаете ли вы, насколько нелегкие».

Дэвид настаивает, что все-таки обрел какую-никакую удовлетворенность.

«В моей жизни изменилось всё, кроме моей решимости и любви к новым впечатлениям, — пишет он. — Это моя жизнь. Я ее принял, я с ней смирился. Поэтому я счастлив».

Тем не менее Дэвид особо подчеркивает, что способность общаться оказалась столь же важна для его выживания, как и способность дышать.

«Меня трудно напугать, но я распорядился отключить меня [от системы жизнеобеспечения], если я потеряю эту способность связываться с миром, — пишет он. — Меня не интересует, какое у меня тогда будет качество жизни. Не собираюсь узнавать это на собственной шкуре. Что касается моей теперешней жизни, то я, конечно, не всё могу, и это создает некоторый дискомфорт. Но кайф от сознания, что ты кого-то ободрил, сильнее, чем от любого вещества, какое я когда-нибудь себе вводил».