ГЛАВА 5

КАК РАЗДОБЫТЬ СЕБЕ ТЕЛО ПОЛУЧШЕ

Соблаговолит ли реальный док Ок проголосовать «за» всеми руками?

В третьем выпуске комикса «Удивительный Человек-паук» (дата релиза — июль 1963 года) ученый Отто Гюнтер Октавиус подключает к мозгу устройство, позволяющее управлять четырьмя дополнительными руками-роботами. Металлические щупальца обеспечивают такую же точность движений, как естественные конечности, благодаря чему ученый может безопасно для себя работать с радиоактивными материалами. Каждая роборука действует самостоятельно — как у вас, когда вы одной рукой держите руль, другой меняете радиостанцию на магнитоле, а ногой тем временем давите на газ.

К несчастью для доктора Октавиуса, произошедший из-за случайной утечки радиации взрыв повреждает его мозг, чем обрекает на жизнь злодея-преступника и заклятого врага Человека-паука. Движимый новообретенным осознанием собственного бессмертия, доктор Октавиус начинает использовать дополнительные руки-щупальца с дурными целями: вскрывает сейфы, карабкается по стенам зданий и осваивает новые методы многорукопашного боя. В своей новой личине он приобретает дурную славу как доктор Осьминог, или док Ок.

Когда в 1963 году вышел этот выпуск комикса, сама идея, что к мозгу можно напрямую подключить роботизированные конечности и легко управлять ими, как «родными» руками, воспринималась исключительно как научная фантастика. Поражает, однако, скорость, с какой данная идея перешагнула из области фантастики в реальную жизнь.

***

Выше мы видели, что мозг реорганизует себя, если его владелец теряет конечность, как в случае, когда по прихоти войны скрестились пути мушкетной пули и руки доблестного Горацио Нельсона. Но мы коснулись этой истории только в части входных данных. На выходе управляющая движениями тела кора (моторная карта) тоже адаптировалась. Когда нервная система догадывается, что утратила контроль над ранее имевшейся конечностью, кортикальная проекция утраченной конечности сжимается. Мозг перестраивается под соответствие новому плану тела.

Рассмотрим случай женщины — условно назовем ее Лаурой, — которая в результате серьезной травмы потеряла кисть руки. Ее первичная моторная кора в течение каких-то недель начала трансформироваться. Моторные зоны соседних с кистью руки мышц (ее бицепсы и трицепсы) мало-помалу аннексировали кортикальную территорию, ранее отвечавшую за кисть. Можно выразиться и по-другому: нейронам, которые прежде приводили в действие кисть руки Лауры, переписали должностные инструкции и подключили эти нейроны к бригаде, отвечающей за движение мышц плеча. Позже ученые изучили моторную карту Лауры, через череп посылая внутрь мозга слабые магнитные импульсы (неинвазивный метод транскраниальной магнитной стимуляции) и отмечая, какие мышцы сокращаются в ответ. Метод позволил определить, что за несколько недель кортикальная область, отвечающая за мышцы плеча, расширилась.

В следующих главах мы разберем, каким образом мозг проделывает такой финт, а пока сосредоточимся на вопросе: почему моторная система адаптируется подобным образом? Отвечаю: моторные зоны оптимизируют себя под управление наличным двигательным «оборудованием». Данный принцип открывает двери множеству возможных вариантов планов тела.

Никакой стандартной кальки!

Если обозреть животное царство, обнаружится великое разнообразие причудливых форм и типов конституции тела — от муравьеда до крота-звездорыла, от ленивца до рыбы-дракона, от осьминога до утконоса.

Но вот загадка: все твари в нашем животном царстве (в том числе и люди) обладают на удивление похожими геномами.

Как удивительные создания природы исхитряются искусно владеть настолько разнообразным двигательным инструментарием — хватательными хвостами, острыми когтями, необычной формы гортанями, щупальцами, усами и усиками, хоботами и крыльями? Почему горные козлы умеют шустро взбегать по головокружительным скалистым склонам? А совы — пикировать точнехонько на зазевавшуюся в ночных потемках мышь? И как лягушки навострились так ловко ловить языком мушек?

Чтобы понять это, обратимся к модели мозга имени мистера Картофельная Голова, подразумевающей, что к мозгу можно приторочить самые разные устройства ввода данных, как, впрочем, и вывода. В этом смысле Мать-природа позволяет себе экспериментировать с самыми немыслимыми моторными технологиями plug-and-play. Фундаментальные принципы действия мозга не требуется каждый раз перестраивать под ту или иную двигательную периферию — будь то пальцы, ласты или плавники; две ноги, четыре или все восемь; руки, когтистые лапы или крылья. Двигательная система сама придумывает, как приводить в действие доступные ей механизмы.

Возможно, в этом месте вы воскликнете: «Погодите-ка, есть вопрос! Если тела способны принимать самые странные формы, повинуясь случайному щелчку генома, почему мы не видим людей, родившихся с необычными вариациями строения тела?»

В том-то и дело, что видим. Например, иногда дети рождаются с хвос­том (рис. 5.1), доказывая тем самым, с какой легкостью костяшки генетического домино опрокидываются, вызывая необычные вариации планов тела.

Помимо хвоста у новорожденного могут присутствовать лишние конечности. Например, в Шанхае не так давно на свет появился мальчик Цзе-Цзе с полностью развитой третьей рукой. Помимо правой руки у ребенка две нормально развитые левые руки, одна чуть впереди и ниже другой (рис. 5.2).

Иногда причиной подобных аномалий становится близнец-паразит: это когда зародыш одного близнеца слишком слаб для нормального развития и его поглощает более сильный, здоровый зародыш. Только у Цзе-Цзе случай совсем другой: это его генетическая программа велела телу вырастить третью руку. Бригада китайских хирургов провела малышу многочасовую операцию по удалению «внутренней» левой руки — трудное решение, поскольку обе левые руки были хорошо развиты. Чаще всего дополнительная конечность сморщена и явно недоразвита, что облегчает врачам выбор, которую из двух удалить. Между тем у каждой из двух левых ручек Цзе-Цзе имелась своя лопатка, что повышало сложность и риски операции.

Хвост или лишняя конечность у новорожденных показывают, что строение тела может специфически и явно меняться под действием крохотных генетических искажений. Стоит ли говорить, что такого рода генетические колебания, хотя и слабовыраженные, наблюдаются везде и повсюду вокруг нас: у кого-то руки длиннее обычного или пальцы коротковаты, большой палец ноги короче соседнего, полнее бедра или шире плечи.

Кстати, хотя наши ближайшие родичи шимпанзе генетически поч­ти нам идентичны, строением тела они во многом отличаются от нас: у них выше располагается точка фиксации двуглавой мышцы плеча, бедра сильнее развернуты наружу, а пальцы нижних конечностей длиннее, чем у нас. Расположенному в темном тронном зале мозгу обезьяны легко заставить ее тело раскачиваться на деревьях и ходить на костяшках пальцев, а человеческому мозгу нетрудно понять, как соревноваться в пинг-понге и танцевать сальсу. В обоих случаях мозг элегантно определяет, как лучше всего управлять телом, в которое он встроен.

Мы поймем всю мощь этого принципа, если обратимся к примеру Мэтта Штуцмана, человека, родившегося без рук (рис. 5.3). Еще в юнос­ти его очень увлекла стрельба из лука, и он обучился управляться с луком и стрелами при помощи пальцев ног.

Плавным движением пальцев ноги Мэтт накладывает стрелу на тетиву, затем правой ногой поднимает лук — вся конструкция лямкой крепится к плечу, позволяя поднимать лук на уровень глаз. Затем ногой же натягивает тетиву, выдвигая ногу вперед, и, поймав мишень в прицел, выпускает стрелу. Мэтт не просто талантлив в стрельбе из лука, он лучший в мире лучник: на момент написания книги держит мировой рекорд в самой длинной непрерывной серии точных выстрелов из лука. Думается, не такое будущее могли бы напророчить безрукому младенцу врачи. Вероятно, они недооценивали, на какие ухищрения готов пойти его мозг, чтобы приспособить свои ресурсы к решению задач внешнего мира.

Примеры подобной гибкости мозга во множестве наблюдаются среди животного мира. Так, у собаки Фэйт от рождения нет передних лап, и она с самого щенячества училась передвигаться на задних лапах, то есть бипедально, как человек. Хотя мы могли бы предположить, что собачий мозг генетически запрограммирован под четвероногую локомоцию тела с полагающимся собаке строением, Фэйт демонстрирует нам великую готовность мозга передвигать по миру вверенное ему тело, обходясь тем двигательным аппаратом, какой дала нещедрая природа (рис. 5.4).

Случаи безрукого лучника и двуногой собаки ярко высвечивают тот факт, что мозг не предназначен заранее для некоего конкретного тела, а вместо того сам адаптируется к уже имеющемуся, чтобы обеспечить ему движение, взаимодействие с миром и выживание. Действие этого принципа не ограничивается телом, в котором вы рождены, а распространяется на все возможности, какие может подбросить судьба. Посмотрите на Сэра Блейка, бульдога из Калифорнии, который освоил катание на скейтборде (рис. 5.5). Пес вспрыгивает на доску и отталкивается от земли передней лапой, чтобы разогнаться. Набрав скорость, он аккуратно ставит лапу на скейтборд и весь отдается езде. Как и человек, Сэр Блейк искусно смещает вес тела, чтобы объезжать препятствия. А как накатается, ждет, пока скейтборд почти остановится, и соскакивает с него. В эволюционной истории собаки нет даже намека на присутствие колес, поэтому пример Сэра Блейка подчеркивает способность мозга адаптироваться под новые возможности.

Вот еще пример: собака по кличке Шугар (Сахарок) освоила искусство серфинга (рис. 5.6) и даже удостоилась места на Международной аллее славы собак-серферов. Если отвлечься от Шугар, впору бы удивиться, что на свете есть такая аллея. Собачьи мозги обычно не подвергают глубоким научным исследованиям навыка маневрирования на лонгборде не хуже человека — а могли бы. Главное, чтобы собаке подвернулась возможность, а ее двигательные системы сами разберутся, как и что делать.

Сэр Блейк, Шугар и их менее удачливые соперники феноменально искусны в катании по улицам и по волнам, а в иных случаях даже заткнут за пояс некий креативный биологический вид (не будем показывать пальцами), который изобрел эти спортивные занятия. Как собакам удается достичь таких вершин мастерства?

Моторный лепет

Младенец учится использовать рот и дыхание для формирования речи без помощи генов и Википедии — он просто лепечет. Звуки вылетают из крохотного ротика, и маленькие ушки улавливают их, а мозг сравнивает, насколько близки издаваемые им звуки тем, которые он слышит от родителей. Здесь малышу очень на пользу восторги пап и мам, когда у него получается произнести определенные сочетания звуков, как и отсутствие позитивного отклика на другие звуковые комбинации. Таким образом, постоянная обратная связь помогает ребенку улучшать навык речи, пока он не начнет гладко изъясняться на английском, китайском, бенгальском, яванском, амхарском, чукотском или любом другом из семи с лишним тысяч языков, на которых говорят обитатели нашей планеты.

Точно так же мозг младенца учится моторным движениям — посредством моторного лепета.

Понаблюдайте за младенцем в кроватке. Сколько хаотических движений он совершает: то пытается укусить большой пальчик на ножке, то стукается обо что-то лбом или дергает себя за волосики, сгибает-разгибает пальчики и прочее в том же духе. Так он учится сопоставлять свои действия c получаемыми в результате сенсорными ощущениями, то есть понимать язык собственного тела: он подмечает, как исходящие вложенные усилия связаны со следующими сигналами. Подобным образом мы все в какой-то момент научаемся ходить, отправлять в рот сладкие земляничины, держаться на поверхности воды в бассейне, висеть на перекладинах турника и прыгать «ноги вместе — ноги врозь».

Но, что еще больше радует, ту же нехитрую методу обучения мы пускаем в ход, когда добавляем нашему телу всевозможные расширения. Возьмем катание на велосипеде — эволюция, конструируя наш геном, даже не мыслила, что будет изобретено такое средство передвижения. На заре нашего биологического вида мозг человека больше приспосабливался лазать по деревьям, притаскивать в пещеру пищу, мастерить примитивные орудия и ходить на большие расстояния. Успешная езда на велосипеде предъявляет нам новый набор вызовов: удерживать корпус в равновесии, менять направление движением рук и мгновенно останавливаться, сжимая пальцы. Невзирая на все эти хитрости, любой семилетний мальчишка может продемонстрировать, что добавленное к плану тела расширение (велосипед) легко и непринужденно присоединяется к имеющемуся в моторной коре эскизу тела.

Но обычными велосипедами дело не ограничивается. Инженер-механик Дестин Сэндлин получил от приятеля весьма оригинальное транспортное средство: при повороте руля влево переднее колесо благодаря хитро сконструированной цепной передаче поворачивается вовсе даже вправо (рис. 5.7). И наоборот. Дестин искренне верил, что ему не составит труда освоить затейливый подарок, потому что концепция проста и понятна: поворачивай руль в сторону, противоположную желаемой, и все дела. Как оказалось, ездить на таком велосипеде невыносимо сложно, потому что для этого потребовалось разучиться нормально управлять рулевым колесом. Дестин убедился, что натренировать двигательную кору на новый способ руления гораздо труднее, чем постичь разумом, как это делается, ведь сам принцип работы он знал. Это, однако, не означало, что у него получается правильно рулить велосипедом на практике.

И все же Дестин начал понемногу приобретать сноровку. При каждой попытке совершить какое-либо действие внешний мир присылал ему обратную связь (заваливаешься влево; сейчас врежешься в почтовый ящик; тебя несет под колеса грузовика), сообразуясь с которой Дестин корректировал последующие движения. Через несколько недель ежедневной практики он уже вполне сносно ездил. Чудо-велосипед он освоил тем же способом, каким дети учатся ездить на обычном: через моторный лепет.

Если вам случалось водить машину в другой стране с непривычной для вас стороной движения и нетрадиционным расположением руля, вы знаете, какое это тяжкое испытание. Например, если вы привыкли к правостороннему движению и оказались в Великобритании, где оно левостороннее (или наоборот), то много раз по ошибке свернете не так и не туда, прежде чем адаптируетесь к новым условиям. Но в конечном счете все равно освоите езду, потому что ваша зрительная система подмечает последствия каждого действия и соответственно корректирует их. Если все пойдет хорошо, нервная система успеет внести нужные поправки в ваши действия, прежде чем вы въедете в стог сена.

***

Наверное, кажется странным, что мы способны обучаться управлять телом разными способами, притом что двигательная кора у нас одна. К счастью, мозг по контексту безошибочно угадывает, какую программу запускать. Он применяет соответствующую схему (шаблоны для организации разных категорий информации), и в результате вы при езде на велосипеде двигаете себя вперед за счет круговых движений бедер, а при беге трусцой машете руками и поочередно переступаете ногами.

Вот пример, как я недавно заставил себя на уровне сознания испытать наличие такой схемы в собственной голове. В моем грузовичке отвалилось зеркало заднего вида. Я собирался тут же устранить поломку, но был настолько погружен в написание этой книги, что несколько недель вообще ездил без зеркала. В конце концов я все же выкроил время заехать в автосервис, потому что одна маленькая странность буквально сводила меня с ума: когда я был за рулем, мой взгляд сам собой то и дело устремлялся вправо и вверх и я ловил себя на том, что смотрю на кроны деревьев по обочине дороги. Очевидно, что глаза привычно обращались туда, где раньше висело зеркало, с намерением оценить обстановку сзади. Но, разумеется, на кухне, в офисе или в спортзале я никогда не стреляю глазами вверх и вправо, желая выяснить, что творится у меня за спиной; это происходит, только когда я еду за рулем. Интересно, что я совершенно не отдавал себе отчета в том, что такая схема всегда присутствовала в моей голове, хотя она в каждый момент оценивала возможности маневра, учитывая положение других участников движения, и соответствующим образом корректировала мои двигательные функции. Точно так же во время пробежек я никогда не сжимаю пальцы, чтобы остановиться, а при езде на велосипеде не поднимаю ногу, чтобы через что-то перешагнуть.

Аналогично и мозг Дестина выучил новую схему. Когда он наконец-то освоил «неправильный» велосипед, выяснилось, что ездить на обычном, правильном, он не способен. Правда, длилось это недолго, и, немного попрактиковавшись, Дестин вернул себе навык езды на обычном велосипеде. Теперь он легко пересаживается с одного на другой, а мозг просто следует той или иной схеме, чтобы приводить в действие мышцы сообразно контексту.

Но вернемся к моторному лепету. Он не только служит для младенцев и велосипедистов способом научиться правильно двигаться, но и подарил продуктивный подход робототехнике. Подводный робот Starfish («Морская звезда») на ходу выстраивает модель своего «тела» и в процессе учится, какие движения ему доступны (рис. 5.8). Программирования в традиционном смысле ему не требуется; он самостоятельно изучает свое устройство.

Как младенец сучит ручками-ножками, так Starfish пробует осущест­вить какое-то движение и оценивает последствия: по показаниям гироскопов определяет, насколько при этом наклонилось центральное «тело». Вытягивая конечность, робот не получает информации ни о своем строении, ни о характере взаимодействия с внешней средой, но обратная связь сужает пространство возможностей: иными словами, сокращает число вариантов для построения гипотезы о том, что он собой представляет. Затем настает черед следующего движения, но оно будет неслучайным, поскольку робот постарается еще четче очертить границы оставшихся после предыдущего движения гипотез.

Выбирая каждое последующее движение так, чтобы еще сильнее раздробить поле гипотетических возможностей, Starfish все больше проясняет картину строения своего «тела».

Самообучаясь, робот привыкает использовать собственные приводы, и если вы отсоедините одну его конечность, он переосмыслит модель своего строения с учетом ее отсутствия. Как Терминатор: когда Сара Коннор сожгла его и переломала ему ноги, он продолжал функционировать, хотя уже с другим строением тела, и по-прежнему преследовал свою цель.

Создавать самообучающихся роботов — путь более эффективный и гибкий, чем программирование на предустановленный набор движений. Вот и Мать-природа, располагая всего несколькими десятками тысяч генов для конструирования живых тварей, по всей видимости, не может спрограммировать весь спектр потенциальных действий, которые они могли бы производить в условиях реальной жизни. Какой же у нее остается выход? Правильно, выстроить систему, которая сама себя познает.

Именно эта остроумная придумка позволяет серферам и скейтбордистам собачьего племени оттачивать свое мастерство. Они пробуют различные варианты движений, положений тела, поз и равновесий (мотор­ные пробы) — и оценивают результат. Если я наклонюсь влево, смогу ли я удержаться на волне или плюхнусь в холодную воду? Если я буду отталкиваться задней лапой, опираясь на три другие, продолжит ли эта доска ехать, а хозяин верещать от восторга или я с размаху врежусь в пожарный гидрант? Обратная связь позволяет моторной системе отрегулировать миллионы параметров и в следующий раз действовать успешнее. Таким образом организм выстраивает модель своего взаимодействия с реальностью. Он усваивает свои возможности и результаты действий, делая поправку на окружающую среду. Через эту непрерывно действующую петлю обратной связи между внутренним и внешним миром младенцы, собаки-легкоатлеты и робот Starfish учатся ориентироваться в строении своего тела.

Петля обратной связи, позволяющая оценить последствия выполненного действия, дает ключ к пониманию не только моторных, но и социальных проб. Задумайтесь о том, как вы учились (и продолжаете учиться) общению с другими людьми. Вы все время предъявляете миру то или иное социальное действие, оцениваете обратную связь и адаптируете к тем или иным обстоятельствам свое поведение. В молодости мы скитаемся в пространстве возможностей, примеряя к жизненным перипетиям те или иные проявления своего характера. Не лучше ли отнестись к этой ситуации с юмором? А в этой — вызывающе скрестить на груди руки? А может, лучше расплакаться и вызвать сочувствие? Однажды поступив определенным образом в конкретной ситуации, мы понимаем, что это был действенный шаг, и в дальнейшем склонны придерживаться такой линии поведения, пока обстоятельства не потребуют обновить ее. И точно так же, как человек, который то ездит на горном велосипеде, то катается на коньках или летает на дельтаплане, мы усваиваем разные схемы поведения в разных социальных ситуациях. В младенчестве мы опирались на обратную связь от своих движений и точно так же в сознательном возрасте действуем сообразно социальной обратной связи. Спасет ли конкретную ситуацию твердое руководство? Добьюсь ли я своего добрым словом? Правда ли, что этот соленый анекдот пройдет на ура в гостях, а на совещании у начальства только опозорит меня?

Непрерывное тестирование реальности — прокатит или не прокатит? — возможно, также является для нас способом обучаться мыслить. С позиций вашего мозга мышление имеет замечательное сходство с движениями. Буря нейронной активности, заставляющая вашу руку подняться, мало чем отличается от нейронной бури, которая зарождается в мозге, когда вы обдумываете, как утешить отчаявшегося друга, удивляетесь, куда мог подеваться проклятый носок, или прикидываете, что заказать на обед. Для мозга и обдумывать что-то, и поднимать руку или ногу — все едино; как мозг отдает распоряжения пнуть, нырнуть или схватить, так, вероятно, мышление дает нам команды следовать тем или иным путем в мысленном пространстве. Проще говоря, в процессе мышления вы передвигаете не чашки с кофе, а понятия, складываете не салфетки, а идеи и представления. И начинается мышление с тех же самых проб: вы генерируете мысль и оцениваете ее последствия. Многие мысли хорошо вписываются в реалии мира («Если я потяну за этот шнур, заработает газонокосилка»), тогда как от других мыслей ни толку ни проку («Что будет, если я швырну блинчик через стол?»). Подобно движениям и речи, мышление учится наилучшим образом функционировать в этом мире.

Возвращаюсь к Сэру Блейку, Шугар и их спортивным соперникам. Можно не только получать удовольствие, наблюдая за ними, но и обратить внимание на важный принцип: если генетические причуды дали собаке две лапы вместо четырех, если она вдобавок к лапам нежданно-негаданно разжилась колесиками или доской для серфинга в дополнение к скелету, ее мозгу нет нужды внутренне реконструироваться — он просто перенастроится.

Представьте, как плодотворна такая стратегия для создания биоразнообразия. Мозгу с его нейронными связями не нужно целиком и полностью меняться при каждом генетическом изменении в строении тела. Он приспосабливается к переменам. Именно это свойство мозга помогло эволюции так успешно создавать живых тварей под любые условия обитания. Неважно, что подходит данной среде — копыта или ноги, плавники или руки, хоботы или хвосты, когти или пальцы, — Матери-природе в любом случае не придется прилагать лишних усилий, чтобы приспособить новое существо к нормальной жизни. Эволюция, в сущности, не способна работать по-другому: она попросту не смогла бы так расторопно действовать, не будь ей так легко варьировать строение тел, а мозгу — без труда подстраиваться под эти вариации.

***

Столь обширная гибкость мозга объясняет, почему мы так легко водворяемся в новые тела. Вспомним Эллен Рипли, героиню фильма «Чужой». В кульминационной сцене она в смертельной схватке с мерзким, скользким Чужим забирается в гигантский робот-скафандр, который усиливает ее движения мощными металлическими конечностями наподобие человеческих. Поначалу Эллен неуклюже пошатывается, но, немного попрактиковавшись, уже может наносить сокрушительные удары по сочащимся слизью сусалам Чужого. Рипли быстро учится владеть новым гигантским телом, благо ее мозг корректирует взаимосвязи между ее командами скафандру («Замахнуться рукой!») и входными сигналами («Где теперь эта огромная правая ручища?», «Не слишком ли сильно меня кренит влево?»). Подобные новые связи легко усваиваются, что демонстрируют своим примером операторы вилочных погрузчиков, крановщики и хирурги-лапароскописты — все они каждое утро приходят на работу, чтобы ловко управлять своими затейливыми «новыми телами». Обладай мозг Эллен Рипли узкой специализацией управлять только двухметровым человеческим телом стандартного образца, она пошла бы на закуску Чужому.

Мой пример взят из научной фантастики, но принцип, лежащий в его основе, применим к роликовым конькам, одноколесным велосипедам, креслам на колесиках, доскам для cерфинга, сегвеям, скейтбордам и сотням других устройств, которые мы подвязываем, пристегиваем или иным способом прикрепляем к телу в качестве его продолжения. Специфические особенности этих устройств, их вес, сочленения, двигательные возможности и управление ими — словом, все, что мы можем с ними делать, — находят путь к нашему мозгу и встраиваются в его нейронную сеть. На заре авиации пилоты с помощью тросов и рычагов превращали крылатые машины в продолжение своего тела. Разумеется, нечто очень похожее проделывают современные летчики: их мозг выстраивает внутри себя представительство авиалайнера, воспринимая его как часть тела. То же самое происходит у пианиста-виртуоза, вальщика леса с бензопилой и пилота дрона: мозг встраивает в себя их рабочий инструмент как естественное расширение тела и соображает, как этим инструментом управлять. Трость слепца при движении не просто выставлена вперед, а встроена в его нейронные связи.

Теперь задумайтесь, какие перспективы все это откроет перед человечеством в ближайшем будущем. Как вам идея дистанционно управлять роботом, причем только силой мозговой активности? В отличие от Эллен Рипли, вам даже переселяться в него не придется: вы будете не совершать движение, а просто думать его. Если захотите, чтобы робот поднял руку, он тут же сделает это. А если пожелаете присесть на корточки, выполнить пируэт или подпрыгнуть, робот исполнит вашу мысленную команду мгновенно и безошибочно. Это из области фантастики, скажете вы. Вовсе нет, мы с вами уже на пути в нашу ближайшую реальность.

Моторная кора, маршмеллоу и Луна

В начале декабря 1995 года Жан-Доминик Боби находился на вершине успеха: он был главным редактором знаменитого журнала Elle и вращался в высших кругах французского общества.

И вдруг, как гром среди ясного неба, Боби поразил тяжелейший инсульт, после которого от погрузился в глубокую кому.

Двадцать дней спустя Жан-Доминик вышел из комы. Он находился в ясном сознании, видел и понимал, что происходит вокруг, слышал речь находившихся в его палате людей — но не мог двигаться. Не мог шевельнуть рукой или ногой, пальцами, мышцами лица, не мог издать ни звука, ни крика. Во всем теле ему не отказался служить единственный маленький орган — левое веко. В остальном Боби оказался в заточении своего неподвижного тела.

Со временем, благодаря усилиям и терпению двух настойчивых врачей-терапевтов, Боби сумел восстановить общение с миром, но очень заторможенное. Нет, дар речи к нему не вернулся, но он мог поднимать и опускать действующее левое веко. Одна из терапевтов медленно произносила буквы французского алфавита в порядке частоты их употребления в языке, а Боби опускал веко, когда она доходила до нужной буквы. Врач записывала букву и заново начинала перечисление. В результате, с мучительной медлительностью — по две минуты на слово, Боби снова начал общаться. Беспримерное терпение помогло ему надиктовать книгу, где он рассказал, каково живется с синдромом «запертого человека». Живость и изящество слога составляли разительный контраст с бесчувствием его тела. Боби сумел с максимальной силой выразить муки, которые испытывает человек, лишенный общения с миром. Он описал, например, пронзительную тоску от вида забытой его помощницей сумочки, в полуоткрытом нутре которой виднелись ключ от номера в отеле, билет в метро и стофранковая купюра. Бесхитростные и обыденные, эти предметы напоминали ему о жизни, проявлений которой ему больше никогда не испытать.

Книга Боби «Скафандр и бабочка» увидела свет в марте 1997 года. В первую же неделю было продано 150 тысяч экземпляров, и книгу признали бестселлером номер один по всей Европе. Через два дня после выхода книги автора не стало. Миллионы людей вот уже долгие годы не могут без слез читать исповедь Боби. Перелистывая ее страницы, они, наверное, впервые в жизни начинают ценить простое удовольствие от того, что у них нормально функционирует командный центр и играючи управляется с громоздкими мясистыми конечностями, причем так искусно, что мы пребываем в блаженном неведении о сложнейших операциях, происходящих под сводами нашего черепа.

Почему Боби утратил способность двигаться? В нормальных обстоятельствах, когда мозг решает пошевелить вашей рукой, соответствующий паттерн нейронной активности посылает двигательную команду по нисходящим проводящим путям в спинной мозг, а оттуда — периферическим нервным волокнам, где электрические сигналы преобразуются, выделяя нейромедиаторы, которые заставляют мышцы сокращаться. Но у Боби сигналы не могли покинуть мозг, чтобы совершить далекое путешествие по нервным путям к телу. Его мышцы не получали никаких команд.

Надо надеяться, в будущем мы научимся исцелять спинной мозг, но на данный момент не умеем этого делать. В итоге тут видится единственный выход: а что, если бы у врачей была возможность не отслеживать моргания Боби, а напрямую измерять импульсы в его мозге? Что, если бы нам удалось перехватить и понять команды, которые нейронные цепочки пытаются отправлять мышцам, а потом в обход поврежденных тканей донести эти послания до мышц и заставить их выполнять соответствующие действия?

Через год после смерти Боби исследователи из Университета Эмори имплантировали интерфейс «мозг — компьютер» Джонни Рэю, пациенту с синдромом «запертого человека», и тот прожил достаточно времени, чтобы обучиться управлять компьютерным курсором, просто воображая нужное действие. Его моторная кора лишилась возможности передавать сигналы через поврежденный спинной мозг, зато их воспринимал и передавал компьютеру имплантат.

К 2006 году парализованный американский футболист Мэтт Нэгл научился с большим трудом сжимать и разжимать ладонь искусственной руки (рис. 5.9), регулировать освещение, открывать электронную почту, играть в видеоигру Pong и рисовать окружность на экране компьютера. Эти способности проявились благодаря вживленной в моторную кору плате размерами 4 × 4 мм почти с сотней электродов. Мэтт представлял, какое действие совершают его мышцы, мысль активировала моторную кору, позволяя ученым фиксировать активность и более или менее определять, что он хочет сделать.

Пусть технология, которую ученые применили в случаях Джонни и Мэтта, была, как говорится, создана на коленке и не отлажена, но главное в том, что она доказала возможность вернуть парализованным дар движения. К 2011 году группе нейробиологов из Питтсбургского университета под руководством Эндрю Шварца удалось создать протез руки, почти не уступающей настоящей в восприимчивости и двигательных возможностях.

Участвовать в испытании вызвалась Джен Шойерманн, парализованная в результате спиноцеребеллярной атаксии. С согласия Джен ей провели нейрохирургическую операцию, чтобы дать возможность действовать протезом. После операции сигналы считываются непосредственно с моторной коры Джен. Теперь она может представить какое-нибудь движение рукой, и протез, повинуясь ее мысли, выполняет его. Располагается протез на некотором отдалении от Джен, что вовсе не меняет дела: через провода, соединяющие ее мозг с компьютером и роборукой, женщина может послать ей команду плавно повернуться и взять нужный предмет, притом получается это ничуть не хуже, чем много лет назад, ког­да у Джен действовала собственная рука. В норме, ког­да у нас возникает мысль что-либо сделать рукой, соответствующие сигналы отправляются из моторной коры в спинной мозг и затем по периферическим нервным путям передаются мышечным волокнам. У Джен сигналы, считываемые с ее мозга, путешествуют другим маршрутом — не по нейронным путям к мышечным волокнам, а по проводам, ведущим к моторчикам в протезе. Постепенно Джен приноравливается все лучше и лучше действовать искусственной рукой, отчасти благодаря более совершенной технологии, но также и потому, что ее мозг несколько подправил свою нейронную сеть, чтобы наилучшим образом управлять новой конечностью — точно так же, как если бы это был велосипед с обратным рулем, доска для серфинга или робот-скафандр Эллен Рипли (рис. 5.10).

Как говорит Джен, «если уж на то пошло, я все же больше предпочитаю иметь мозг, чем руки». Потому что если у вас есть мозг, то к нему можно пристроить новое тело, а наоборот — никак.

В настоящее время активно разрабатываются интерфейсы «мозг — компьютер» для восстановления подвижности всего тела парализованных. Так, чтобы вернуть им двигательную способность, группа ученых в рамках международного проекта Walk Again («Вновь ходить») работает над подобием экзоскелета на все тело с головы до пят, которым можно управлять с помощью мысленных команд. По замыслу ученых, парализованному человеку останется только подумать о каком-либо действии, как это делает Джен, и «костюм» это действие выполнит. Для реализации замысла добровольцу планируется имплантировать пластины с высокой плотностью электродов в десять разных областей мозга — в дальнейшем это позволит пациентам канализировать свою мозговую активность, чтобы управлять сложнейшими роботами.

Ученые из Института медицинских исследований имени Файнштейна в Нью-Йорке в 2016 году избрали несколько другой подход. Ученые перехватывали сигналы моторной коры, чтобы знать, когда она отдает команды мышцам, но информацию направляли не роборуке или костюму, а непосредственно мышцам через установленную на предплечье пациента систему электростимуляции. Участник эксперимента думает о каком-либо движении руки, и сигналы (пропускаемые через алгоритм машинного обучения для наиболее точной интерпретации бури нейронной активности) обходят стороной повреж­денный участок спинного мозга и перескакивают на мышечный стимулятор. И рука выполняет движение. Парализованные испытуемые могли производить различные движения запястьем и кистью руки: брать предметы, поворачивать их в разные стороны и класть на место, а также двигать пальцами, что позволяло набирать номер на телефоне, использовать клавиатуру и т. п.

***

Идея перенаправлять выходные нервные импульсы к роботизированной руке обладает одним недостатком: мозг не получает обратной сенсорной связи от пальцев. Рука-робот может слишком сильно сдавить яйцо или, наоборот, так слабо, что не удержит, а промашка будет осознана, только когда уже поздно ее исправлять. Так младенец может агукать в наушниках, не слыша, какие звуки производит.

Для устранения данного недостатка следует замкнуть петлю обратной связи. Этого можно достигнуть переключением паттернов активности в соматосенсорную кору. Когда роборука прикасается к предмету, в соматосенсорные области направляется паттерн, эквивалентный прикосновению к кончикам пальцев, и тогда у человека возникает ощущение, что он прикасается к поверхности с конкретной текстурой. Прикосновение к другим предметам позволит ощутить уже другую текстуру. Таким образом человек получает ощущение сенсорного взаимодействия с миром. Его мозг благодаря своей гибкости со временем научится преобразовывать эту схему в полное восприятие роботизированной руки как собственной. Мозг успешнее всего обучается двигать телом при замкнутой петле обратной связи — не только за счет посылаемых сигналов, но и за счет принимаемых, которые подтверждают, что взаимодействие с миром происходит. Например, когда младенец бьет ручкой по деревянным планкам кроватки, он осязает их, видит и слышит звук удара.

Поскольку обучение мозга в основном происходит в таком цикле, неудивительно, что моторная и сенсорная карты, как правило, изменяются параллельно. Например, когда условия эксперимента принуждают обезьян пододвигать к себе лакомство с помощью лопатки (длины руки для этого недостаточно), обе карты в их мозге слегка перестраиваются, чтобы растянуть представительство руки на длину инструмента. Лопатка в буквальном смысле становится частью их тела (рис. 5.11). Моторная и сенсорная системы не являются независимыми, напротив, они соединены в непрерывном цикле обратной связи.

***

Как мы видим, применение интерфейсов «мозг — компьютер» позволяет восстановить или заменить поврежденную конечность. Можно ли применить такую же технологию для создания дополнительной конечности?

В 2008 году самец обезьяны с двумя нормальными здоровыми руками силой мысли управлял действиями третьей, металлической руки. Имплантированная в его мозг миниатюрная плата с электродами позволяла ему двигать роботизированной рукой, чтобы хватать и отправлять в рот маршмеллоу. Первоначально обезьяну тренировали выполнять нужное действие перемещением курсора на экране в сторону цели и каждую удавшуюся попытку поощряли лакомством. Сначала самец выполнял действие собственными руками. А потом случилось нечто весьма примечательное: в конце концов он перестал действовать рукой, а курсор продолжал двигаться сам собой. Мозг животного перемонтировал нейронную сеть, чтобы разделить эти две задачи: часть нейронов продолжала соответствовать его настоящим рукам, а другую часть мозг откомандировал курсору на экране. В конце концов сигналы мозга приспособились управлять роборукой и захватывать ею маршмеллоу, причем безо всяких физических движений настоящими живыми конечностями. Механическая рука стала еще одной конечностью (рис. 5.12).

Следует ли удивляться, что люди и обезьяны способны сообразить, как силой мысли управлять роботизированной рукой? Нет, не следует: за этим стоит тот же процесс, посредством которого ваш мозг в младенчестве учился управлять вашими «родными» конечностями из костей и плоти. Как мы уже видели, процесс состоял в том, чтобы вы хаотично двигали ручками-ножками, раскидывали их в стороны, пробовали кусать пальчики ног, хватались за планки кроватки, глазели по сторонам, переворачивались и поворачивались — годами! И все это ради того, чтобы тонко отрегулировать управление телом. Мозг рассылал ему команды, сопоставлял их с получаемой от мира обратной связью и наконец усвоил, каковы возможности ваших конечностей. Ваша обтянутая кожей рука ничем не отличается в этом смысле от громоздкой серебристой робо­руки, позволявшей обезьяне добывать себе маршмеллоу. По большому счету рука — это обычное эксплуатационное оборудование, и вы настолько к нему привычны, что даже не осознаёте всего его великолепия.

Мы предоставляем ученым возможность ломать голову, как сконструировать качественную роботизированную руку, однако обучение манипулировать ею мы почти целиком отдаем на откуп мозгу пользователя. А поскольку мы воспитывались без привычки к металлическим конечностям, нам не удастся интуитивно двигать таящей большую силу механической железкой. Нашему мозгу еще надо научиться управлять новообретенной рукой, как это сделала Джен. Так что пускай инженеры делают свою половину работы, а над второй все равно придется потрудиться нейронным зарослям в мозге пользователя.

Не правда ли, способ, каким обезьяна выучилась использовать роботизированную руку независимо от своих «родных» конечностей, вызывает в памяти образ дока Ока и то, как он орудовал своими робоконечностями, даже когда настоящие руки занимались вполне прозаическими делами (скажем, разливали по мензуркам химикаты или управляли машиной при бегстве). Мозг обезьяны со временем выделил для роборуки часть кортикальной территории, отдельную от той, которая отвечает за работу естественных конечностей. Лабораторная обезьяна сумела разделить ресурсы и распределить их между конечностями разного типа — собственными из плоти и крови и искусственной металлической.

***

И у Джен, и у обезьян в экспериментах с маршмеллоу робоконечность подсоединялась не непосредственно к туловищу, а через пучок кабелей. Если бы нам удалось перейти на беспроводной формат, роборуке вовсе не обязательно было бы находиться в одном с нами помещении. Возможно ли управлять роботом, который обитает на другом краю планеты? Еще как возможно! Более того, такое уже известно.

Несколько лет назад в Университете Дьюка нейробиолог Мигель Николелис с группой коллег имплантировали электроды в мозг макаки-резуса (это опять был самец), которая в реальном времени руководила походкой робота, находившегося в другой части света. Обезьяна ходила по беговому тренажеру, а сигналы с ее моторной коры записывались, кодировались в двоичный код и передавались через интернет-лаборатории в Японии, где их транслировали роботу. И полутораметровый робот весом 90 кг перемещался по лаборатории, в точности повторяя манеру ходьбы макаки, словно был ее металлическим двойником.

Как исследователи добились этого? Демонстрации предшествовали обучение макаки ходьбе на тренажере и интенсивные тренировки. Ученые записывали сигналы с датчиков, помещенных на лапы обезьяны, чтобы определить, как работают при ходьбе ее мышцы, а также фиксировали сигналы сотен нейронных клеток, чтобы понять, как их активность преобразуется в конкретные мышечные сокращения. Затем изменяли скорость ленты на тренажере и определяли корреляцию мозговой активности обезьяны с темпом ее ходьбы и длиной цикла шага.

Хотя ни один отдельный нейрон не мог дать исследователям полной информации, ученые заключили, что между нейронами в разных областях мозга существуют определенные временные взаимосвязи, и это позволило начать расшифровку закодированного в мозговых импульсах сложного взаимодействия групп мышц, заложенного в основе обманчиво сложного акта ходьбы.

После основательной подготовительной работы ученые смогли приступить непосредственно к эксперименту: они записывали нейронные сигналы в мозге находившейся в Северной Каролине макаки и в реальном времени транслировали зашифрованные моторные команды располагающемуся в Киото роботу. За исключением незначительных задержек в обработке и трансляции сигналов, обезьяна и ее металлическая копия шагали вполне синхронно.

Когда сам принцип был наглядно продемонстрирован, исследователи в Дьюке выключили тренажер. Но обезьяна все еще видела своего аватара на экране и думала о ходьбе. А тем временем робот в Киото продолжал расхаживать по лаборатории, поскольку сигналы моторной коры макаки по-прежнему транслировались ему. Точно так же Джен мысленно представляла движения, а роборука выполняла их.

Представляется, что в не очень отдаленном будущем мы почти неизбежно получим управляемых силой мысли роботов на производстве, в подводной среде, а может, и на поверхности Луны и будем управлять ими, не покидая уютных насиженных диванов. После основательных тренировок наши кортикальные карты включат в свой состав приводы и детекторы роботов, которые станут нашими телеконечностями и теле­сенсорами.

В ходе эволюции наши тела развивались на богатой кислородом поверхности Земли. Но использование пластичности мозга для построения тел на больших расстояниях внесет свои поправки в нашу главную стратегию освоения космического пространства.

Мое подчиняется мне

Какими последствиями обернется расширение вашего тела — например за счет роборуки или стального аватара на другом конце города — для опыта вашего сознания? Ответ таков: вы будете воспринимать робота как часть себя. Искусственная рука станет для вас еще одной конечностью. Безусловно, необычной ввиду разделяющего вас физического расстояния, но, вопреки отдаленности, она все равно вправе считаться вашей. Единственная причина, по которой нам так привычны присоединенные к телу руки-ноги, в том, что Мать-природа — великая мастерица сшивать живые ткани, к примеру мышцы, сухожилия и нервные волокна, но никогда не пробовала сотворить дистанционное управление конечностями через Bluetooth.

Если дополнительные конечности или телеконечности кажутся вам экзотикой, спешу напомнить, что мы сталкиваемся с ними, можно сказать, каждый день. Посмотрите в зеркало и подвигайте рукой. Вы увидите ее как объект, расположенный на некотором отдалении от вас, который с отменной синхронностью двигается, подчиняясь командам вашей моторной коры. Хотя зеркальное отражение поначалу немного сбивает маленьких детей с толку, они вскоре начинают воспринимать его как самих себя. Ребенок не может напрямую испытывать сенсорные ощущения от своих отраженных в зеркале рук и ног, однако видит, что управляет ими. И этого достаточно, чтобы «я» ребенка присвоило себе их зеркальное отражение.

Аналогичное представление о себе имеют представители расы борг из «Звездного пути». Они ассимилируют собственную уникальную идентичность всех встреченных — за исключением тех, кто не поддается контролю, как возмутительно непредсказуемый капитан Пикар.

Взаимосвязь между осознанием себя и предсказуемостью позволяет раскрыть суть такого расстройства, как соматоагнозия, что переводится как «незнание собственного тела». При соматоагнозии из-за повреж­дения правой теменной (париетальной) доли мозга (скажем, из-за инсульта или опухоли) пациент больше не может управлять конечностью. В результате человек упорно отрицает, что это его конечность, а иногда и вовсе настаивает, что она принадлежит кому-то другому. Он может приписать ее умершему другу, родственнику, призраку, дьяволу или кому-то из ухаживающего за ним медперсонала. А «родная» конечность, по уверениям пациента, украдена или ее вообще никогда не было. В одной из разновидностей заболевания пациент воспринимает ее как животное — например змею, — наделенное собственной жизненной силой и собственной волей.

Проявления этого расстройства бывают разнообразными и довольно странными: пациент может быть равнодушен к «уже не своей» конечности или, наоборот, с маниакальным упорством постоянно говорить о ней и придумывать нелепые объяснения ее происхождения («Мне ее пришил кто-то неизвестный»). Другие пациенты выказывают отвращение к конечности («Моя нога лежит мертвым грузом»). В более тяжелых проявлениях заболевания пациент проникается к отчужденной конечности ненавистью, всячески поносит ее и норовит нанести ей травму.

Общепринятого стандартного объяснения данного расстройства не существует. Однако вы без труда угадаете мой вариант объяснения, если посмотрите на соматоагнозию через призму рассказанного в этой книге: мозг утрачивает способность управлять конечностью, и потому она выпадает из общины под названием «собственное “я”».

Иногда у пациентов наступает небольшое просветление, и они снова «узнают» свою конечность. Правда, длится это недолго. Согласно моей гипотезе такое возможно, если руке или ноге случается выполнить действие, совпадающее с намерением ее владельца. Предположим, он желает протянуть руку к шоколадному батончику на столе, отверженная рука случайно тянется в нужную сторону, и владелец приписывает ее действие своей воле. А поскольку человека на протяжении жизни сопровождает опыт контроля над собственными руками, даже единичный акт «подчинения» руки может вернуть ему чувство единения с ней, хотя бы и на мгновения.

Другого типа потерю идентичности случилось пережить в начале 1970-х годов неврологу, писателю и популяризатору медицины Оливеру Саксу. Во время турпохода по горам в Норвегии Сакса сильно испугал внезапно появившийся на тропе кабан-секач. Сакс в ужасе бросился бежать вниз по склону, впопыхах наткнулся на небольшой выступ скалы и порвал четырехглавую мышцу бедра. Он соорудил из зонтика подобие шины и продолжил спуск, еле ковыляя на «ни на что не годной» ноге, пока его не нашли и не доставили в больницу местные охотники на оленей. В больнице Сакс впал в состояние бреда и спутанного сознания. Из-за разрыва четырехглавой мышцы он не мог даже пошевелить ногой, и у него возникла полная уверенность, что это не его нога. В какой-то момент ему показалось, что он видит свою вытянутую ногу, но тут же обнаружил, что она свешивается с края кровати. Открытие напугало и встревожило Сакса:

«Я не знал этой ноги. Какая-то она была странная, не моя, незнакомая. Я вглядывался в нее, но совершенно не узнавал… Чем дольше я смотрел на этот длинный белый валик, тем более чужеродным и непостижимым он мне казался. Я больше не мог ощущать, что это мое, часть меня. Было стойкое ощущение, что она не имеет ко мне никакого отношения. Нечто абсолютно чужеродное — и тем не менее она с какой-то стати крепилась к моему телу и, что еще невыносимее, казалась моим продолжением. Не было и намека на чувствительность, и вообще она выглядела и ощущалась жутко, казалась необъяснимо чуждой мне — как пришпандоренный к моему телу безжизненный муляж».

Как мы истолкуем чувства, которые внушала Оливеру Саксу его нога? Вспомним расу борг и капитана Пикара: все, что поддается твоему контролю, становится твоим, а то, что контролировать не получается, не имеет к тебе отношения. Из-за невозможности заставить больную ногу подчиняться ему Сакс не ощущал, что она его продолжение. Напротив, в его представлении это было скопище миллиардов чуждых ему клеток: чья-то кость, чья-то кожа и почему-то растущие из нее странные волоски. И мы бы точно так же воспринимали свое тело, если бы не могли управлять им и оно не посылало бы нам никаких ощущений.

Кстати сказать, подозреваю, что это ощущение предсказуемости имеет отношение к феномену, когда человек, которого вы знаете вдоль и поперек, например близкий родственник, становится как бы частью вас самих. Разумеется, человек — существо слишком сложное, чтобы говорить о его полной предсказуемости, и то, насколько ваша половинка удивляет вас своими поступками, отражает, насколько она сохраняет независимость.

Сам себе игрушка

Если вы захотите заиметь новое тело, ни протезы, ни хирургия вам не понадобятся. Развитие такого направления в робототехнике, как конструирование роботов-аватаров, позволит пользователю дистанционно управлять роботом, видеть все, что он видит, и чувствовать все, что чувствует он. Посмотрим, например, на Shadow Hand, одну из самых замысловатых среди созданных на данный момент антропоморфных искусственных рук. Подушечка каждого пальца оборудована сенсорами, которые посылают данные механорецепторной перчатке, надетой на руку пользователя. Передавая информацию через интернет, вы можете из Кремниевой долины управлять такой рукой, находящейся в Лондоне. Другие инженерно-конструкторские группы проектируют роботов-аватаров для аварийно-восстановительных и спасательных работ в местах землетрясений, пожаров или террористических атак, а люди-операторы будут управлять этими роботами из безопасных локаций. Правда, я еще не слышал, чтобы кто-то использовал аватара необычной формы, но определенно такая возможность есть: мозг способен освоить интерфейс аватара самых причудливых форм так же легко и просто, как осваивает лыжи, батут или ходули-кузнечики.

Хотя развитие робототехники позволит небольшой группе людей в реальности испробовать расширение тела или тело странных форм, эта затея ужасающе дорогостояща. Однако в нашем распоряжении есть более удобный способ примерять на себя разные формы тела, а именно в виртуальной реальности. Погрузившись в созданное техническими средствами пространство, вы сможете до неузнаваемости менять морфологию своего тела, причем мгновенно и без больших затрат.

Вообразите, что в вашей виртуальной реальности (VR-среде) вы смот­ритесь в зеркало. Поднимаете руку и видите, что ваш виртуальный аватар в зеркале делает то же самое. Сгибаете шею — аватар сгибает свою. Теперь представьте, что у него не ваше лицо, а лицо женщины-эфиопки или мужчины-норвежца, мальчишки-пакистанца или пожилой матроны-кореянки. И поскольку выше мы уже обсуждали, по какому принципу мозг определяет свою (вашу) индивидуальность («Если я могу этим управлять, значит, это я»), вам достаточно всего несколько минут покрутиться и покрасоваться перед зеркалом, и вы убедите себя, что теперь обладаете иным телом. Тогда вы сможете разгуливать по виртуальному миру как другой человек, переживая не собственный опыт, а опыт вашей изменившейся идентичности. Самоидентичности свойственна поразительная гибкость. В последние годы наука исследует вопрос, насколько у индивида может усилиться чувство эмпатии, когда он принимает облик другого человека.

Впрочем, приобретение нового облика — только начало. В конце 1980-х годов сбой в машинном кодировании дал толчок к виртуально-реальному изучению тел необычных форм. Один ученый в рамках исследования заселился в аватар докера, и вдруг у аватара во много раз увеличилась рука (стала размером со строительный кран) — всего лишь потому, что программер по рассеянности ввел слишком много нулей в коэффициент масштабирования. К всеобщему удивлению, ученый не растерялся и быстро сообразил, как эффективно и точно действовать своей мегарукой.

Казус побудил исследователей задуматься, в какие еще типы необычных тел можно заселяться в VR-среде. Пионеры виртуальной реальности Джарон Ланье и Энн Ласко предлагали пользователям попробовать обосноваться в телах восьминогих омаров. Две руки пользователя управляли первой парой ног омара, а программисты пробовали применить ряд сложных алгоритмов для управления остальными ногами. Оказалось, что контролировать все восемь ног непросто, однако некоторые пользователи в конце концов научились управляться с ними не хуже самих омаров. По этому случаю Ланье запустил в оборот термин «гомункулярная подвижность», желая подчеркнуть поразительную эластичность представительства тела в мозге.

Спустя несколько лет группа ученых Стэнфордского университета во главе с Джереми Бейленсоном приступила к более научному исследованию феномена гомункулярной подвижности. Они задались вопросом, смогут ли люди обучиться четко управлять третьей рукой в виртуальной реальности. Когда вы надеваете VR-очки и берете в руки по контроллеру, то в виртуальном пространстве видите две свои руки, а также дополнительную третью: удобно расположенная посередине вашей виртуальной груди, она так и приглашает воспользоваться ею. Авторы эксперимента ставили перед испытуемыми простую задачу: дотрагиваться до коробки, как только она поменяет цвет. Но коробок было очень много, и, чтобы успевать вовремя коснуться каждой, требовалось задействовать все три руки. Если контроллеры в руках пользователя позволяли легко управлять двумя настоящими руками, то для управления третьей требовалось вращать запястьями. Испытуемые за три минуты обучились орудовать третьей рукой. Иными словами, сумели приспособиться к новой схеме тела, показателем чего служило качество выполнения задачи.

Исследователей ожидает непочатый край разнообразных форм и конструкций телесности: представьте, например, что из вашего копчика произрастает виртуальный хвост и вы можете ловко управлять им движением бедер. Или вообразите, что ваше тело размером с мячик для гольфа, или что оно величиной с многоэтажный дом, или что у вас по шесть пальцев на руках, или что вы обернулись комнатной мухой и трепещете крылышками. Или по примеру дока Ока превратились в осьминога.

Научившись сочетать гибкость мозга и нарождающуюся креативность дизайна виртуальных миров, мы прорвемся в новую эру, где наши виртуальные идентичности больше не будут ограничены телами, в которых мы развились по прихоти эволюции. Более того, в новой эре мы сможем даже пришпорить эволюцию — с бесконечных миллиардов лет до каких-то часов. Тела таких форм и размеров, о каких и помыслить не могла Матушка-природа, мы уже сейчас можем примерять на себя, превращая своих виртуальных аватаров в нейронально реальных.

Интересная возможность таится в гипотезе о том, что с изменением тела мозг тоже может претерпеть изменения. Одно исследование показало, что студенты колледжей, использующих аватары граждан старшего возраста (проще говоря, пенсионеров), более склонны помещать деньги на банковские сберегательные счета; мужчины, выбравшие женские аватары, больше заботятся о ближних; некоторые пользователи при виде своих аватаров, выполняющих физические упражнения, проявляют больше желания последовать их примеру в реальной жизни. (В мире фантастики подобная перемена тела, как предполагается, и послужила причиной злодейства дока Ока: идея состоит в том, что, получив в свое распоряжение четыре дополнительные конечности, его мозг изменил схему нейронной сети, из-за чего изменился образ мыслей дока.) Иными словами, то, кто мы есть, определяется тем, как смонтирована в нашем мозге нейронная сеть. Подправив какую-нибудь мелочь в теле, мы рискуем изменить личность его обладателя.

Приведу пример из жизни. Литейщик Найджел Окленд в результате несчастного случая на производстве лишился руки до локтя. Несчастье сокрушило его физически и морально, но ему поставили великолепный бионический протез. Мозг Найджела посылает команды неповрежденным нервным волокнам и мышцам, сигналы интерпретируются бионической начинкой протеза, и он плавно двигается более чем в дюжине направлений. А фокус вот в чем: попросите Найджела повернуть запястье. Он поднимет руку и повернет ладонь, а она как миленькая продолжит вращение, пока не повернется вокруг своей оси раз, другой, и так и будет медленно вращаться, словно волчок, пока Найджел не остановит ее. Стало быть, тело у Найджела лучше, чем у вас, в том смысле, что имеет меньше ограничений и больше степеней свободы движения. При конструировании роборуки биоинженеры сообразили, что нерентабельно снабжать ее связками и сухожилиями, ограничивающими диапазон движения живой кисти. Как предполагается, Найджел способен генерировать мысли, на которые не способны мы (скажем, «Пускай рука продолжает поворачиваться» или «Сейчас одним поворотом руки вкручу лампочку»).

Один мозг в бесконечном разнообразии строений тела

Как мы убедились на примере лучника Мэтта и собаки Фэйт, мозг приноравливается обеспечивать локомоцию того тела, какое ему случилось получить. И, как в случаях с роборукой Джен и хватающей маршмеллоу механической рукой обезьянки, мозг, стоит ему обнаружить новое оборудование, сообразит, как им оперировать. Смонтированные под сводами черепа нейронные сети проделывают подобные трюки на основе простого алгоритма: высылают моторные команды (отклонись влево!), оценивают обратную связь (скейтборд кренится, теряет устойчивость) и соответственно корректируют параметры действия, все больше и больше совершенствуя мастерство.

Сумеет ли мозг приспособиться к любому миру или любому строению тела? Через сколько-то сотен лет мы, должно быть, увидим, как младенцы рождаются где-нибудь на Луне или на Марсе. И расти они будут в пределах другой, не земной гравитации. В результате их тела, скорее всего, будут развиваться иначе, и для передвижения они, видимо, приспособят иные наборы расширений. В этом далеком будущем нейробиологи станут изучать проблемы развития новых тел и новых мозгов и задаваться вопросами, вырастут ли младенцы не такими, как земные, в плане памяти, познавательных способностей или осознанного опыта.

Подумайте, как изменится наша индустрия, когда мы изучим и освоим принципы нейронных связей. Представьте, какие преимущества мы получим, если у автопроизводителя появится возможность спроектировать один потенциально многоцелевой двигатель, который, будучи установленным на любое транспортное средство (газонокосилку, трицикл, грузовик, космический корабль), сам собой модифицируется под особенности конструкции, чтобы оптимально обеспечивать движение. А рынок послепродажного обслуживания и автозапчастей сможет добавить к вашему автомобилю любые новые компоненты — плавники, например, или телескопические ноги — без реконструкции самого автомобиля, потому что он сам сообразит, как ими пользоваться на ваше благо.

Мы вступаем в бионическую эру, когда люди получат в свое пользование оборудование мощнее и долговечнее, чем биологическое тело-робот, предоставляемое нам при рождении. И когда через миллионы лет нас начнут изучать наши любознательные, неведомые нам потомки, они, возможно, назовут наше сегодня временем, когда человечество впервые сошло с медленных путей, коими влекла нас неспешная эволюция, и взяло в собственные руки будущее своих тел. Чем дальше, тем больше бионика будет становиться общественным достоянием. Когда у наших праправнуков будут отказывать ноги, они не станут покорно усаживаться в инвалидные кресла; если им ампутируют руки, эта беда не заставит их уповать на подаяние. Как бы не так! Они снабдят свои тела искусственными конечностями, зная, что их мозг прекрасно приспособится управлять новым оборудованием. Люди с парализованными ногами будут вовсю отплясывать в управляемых силой мысли экзоскелетных костюмах.

Мало того, помимо восстановления утраченной функции наши потомки раздвинут свои моторные способности за пределы естественных биологических ограничений. В грядущие века история про дока Ока с его восемью конечностями покажется такой же безнадежной архаикой, какой сегодняшнему читателю представляются дерзкие по своим временам мечты Жюля Верна пересечь Атлантику всего за сутки. Тем, кто придет в этот мир после нас, не придется ограничивать себя пределами собственного тела; напротив, они смогут расширять свою телесность во Вселенной, вбирая в нее все, что окажется под их контролем.

Отправить