Мозг-картофельная голова и другие концепции Дэвида Иглмена

Дэвид Иглмен — как современный Леонардо да Винчи. Нейрофизиолог, стэнфордский профессор, автор научно-популярных бестселлеров про мозг. А еще — изобретатель, воплощающий свои идеи в реальные устройства, которые возвращают людям зрение и слух. И, наконец, — художник: он написал ставший хитом экспериментальный роман Sum, а потом исполнил его музыкальную версию со сцены — аккомпанировал ему знаменитый Брайан Ино.

Любое произведение Иглмена — событие. И его новая книга «Livewired: The Inside Story of the Ever-Changing Brain» — не исключение: она собрала массу восторженных отзывов и была выдвинута на Пулитцеровскую премию.

Почему ее стоит прочитать? В первую очередь потому, что Иглмен рисует невероятно яркую картину постоянно развивающегося и меняющегося мозга. И речь не просто о нейропластичности. Вынесенный в название неологизм «lifewired» автор придумал для описания мозга на новом уровне — в мире, где нет ни «харда», ни «софта», а есть изменчивость, которой управляет сама жизнь.

Иглмен начинает с того, что устройство нашего мозга далеко не полностью предопределено генами. ДНК — не точный план будущей системы, а «первая фишка домино, с падением которой запускается все шоу». Мозг — это универсальная вычислительная машина, обрабатывающая входящие электрические импульсы и делающая на их основе прогнозы, которые мы считаем реальностью. Мозг ничего не видит и не слышит, замкнутый в темной черепной коробке, и лишь расшифровывает сигналы, поступающие от органов чувств: глаз, ушей, носа, языка, кожи. Если органы чувств работают исправно — получается одна структура, если происходит сбой — другая: мозг оперативно перестраивается и действует по ситуации. 

Далее автор предлагает задуматься над тем, что данный нам природой набор органов чувств — случайный. Он не входил ни в какой изначальный эволюционный план. Природа вообще создала множество самых необычных сенсоров, наделив ими животных: на голове змей есть термолокаторные органы, позволяющие «видеть» в темноте; некоторые рыбы «чувствуют» электричество; птицы ориентируются по магнитному полю Земли; у крота-звездоноса на носу — 22 отростка, с помощью которых создается 3D-картина подземного тоннеля; а у раков-богомолов 16 видов цветочувствительных рецепторов против наших трех — только представьте, в каких красках им видится мир.

Пластичность, о которой пишет Иглмен, заключается в том, что мозг способен работать с самыми разными сенсорами и использовать любые комбинации поступающих от них электрических сигналов, чтобы обучаться и встраивать их в создаваемую им картину мира. 

В книге описывается множество случаев, когда людей и животных подключают к новым источникам данных о реальности — и их мозг учится извлекать из них пользу. Например, слепые люди начинают «видеть» кожей спины. Как это работает? Видеокамера снимает какие-то объекты, полученное изображение переводится в упрощенную картинку с низким разрешением, допустим, всего 100 на 100 пикселей, и оно транслируется на сетку из подвижных штырьков, которые выдвигаются или углубляются — в зависимости от очертаний того, что снимает камера. Этот металлический «аппликатор» прикладывается к спине, и благодаря ему незрячие люди различают движение и размер предметов вокруг них. Подобные эксперименты проводились еще полвека назад. А современные аппараты, работающие по такому же принципу, умеют транслировать изображение в форме электросигналов на пластинку, прикладываемую к языку.

В обоих случаях получается хоть и не полная, но реальная замена зрения: вместо миллионов сигналов от рецепторов сетчатки в мозг поступает более грубое изображение от органов осязания. И мозг постепенно учится понимать их язык. Так же можно воспроизводить и слуховые ощущения. Специальный жилет или браслет преобразует звук в вибрацию, и глухие начинают «слышать». Такие приборы выпускает как раз лаборатория Иглмена.

Мозг, говорится в книге, — это как игрушка Картофельная голова, смысл которой в том, что ребенок может вытащить из нее уши, глаза и губы, а потом вставить их назад в произвольном порядке. Так и осязание может заменить мозгу слух, а слух — компенсировать дефекты зрения. Посмотрите видео с историей Нила Харбиссона, художника с «киберглазом», который помог ему преодолеть врожденный дальтонизм.

Еще одна особенность мозга-картофельной головы заключается в том, что у него, на самом деле, нет четко обозначенных зон ответственности за конкретные органы чувств. По силе и характеру поступающих электрических сигналов и по работе нейронов зрительная кора головного мозга ничем не отличается от слуховой. Даже их расположение на поверхности мозга — случайно. И если одна часть коры перестает получать сигналы от какого-то органа чувств, то мозг довольно быстро начнет использовать высвободившиеся нейроны для анализа сигналов других органов. Так происходит, например, при потере конечности. Если ребенок рождается без одного полушария мозга (но в остальном здоров), то нейроны в другом полушарии, чуть потеснившись, освобождают место для зон, отвечающих за обработку сигналов от другой половины тела. Если лягушке имплантировать третий глаз — ученые проделывали и такое, — то мозг интегрирует получаемую от нового органа информацию, высвобождая под эту работу «мощности» в имеющихся зрительных зонах. (Можно только догадываться, как видит мир трехглазая лягушка.)

Комбинация универсального мозга и подключаемых к нему «периферийных устройств» позволяет добавлять к нашим привычным чувствам сверхчеловеческие способности. В одном из экспериментов испытуемые носили пояс, который вибрировал, указывая на север, — и постепенно у людей сформировалось «чувство магнитного поля», возможно, аналогичное тому, которым обладают перелетные птицы. Участники эксперимента отметили, что даже после его завершения сохранили повышенную способность ориентироваться в пространстве и запоминать расположение объектов на местности.

Почему бы нам тогда, предлагает Иглмен, не создать совершенно новые чувства, которых нет в природе? Например, ощущение котировок на бирже. Представьте, что на вас надели жилет с тысячами вибрирующих элементов, с помощью которых можно передать довольно сложную картину движения цен на акции. Постепенно мозг начнет извлекать из этих сигналов какой-то смысл и, кто знает, возможно, вам откроются неведомые финансовые законы.

И здесь возникает важный вопрос: а как именно мы будем чувствовать котировки? Или — магнитное поле, или радиоактивное излучение? На что это будет похоже? Какими словами мы будем описывать новые ощущения?

Участники эксперимента с ориентацией по сторонам света с трудом подбирали выражения для нового опыта. Субъективный образ наших чувств — то, что философы сознания обозначают иногда термином квалиа — удивительная вещь. Ведь внутри мозга никакой разницы между такими ощущениями, как зрение и слух, нет. Сигналы, которые генерирует в голове Пятая симфония Бетховена, в целом точно такие же, как сигналы, возникающие при просмотре «Терминатора-2». Но почему тогда мы так отчетливо ощущаем одно как «слышимое», а другое как «видимое»?

Есть гипотеза, что это возможно из-за разницы в структуре данных. Для замкнутого в темной черепной коробке мозга, который сам ничего не видит и не слышит, но должен извлекать какой-то смысл из потоков входящих сигналов, информация, поступающая от двухмерной сетчатки глаза отличается от одномерных сигналов, идущих от барабанной перепонки, и от многомерных сигналов, поступающих от кончиков пальцев. Эту гипотезу дополняет другая: на формирование квалии также влияет движение тела, то есть реакция на сигналы, которые уже сам мозг подает наружу. Вы можете скосить глаза налево и увидеть, что там расположено, но при этом вы не станете лучше слышать идущий слева звук — для этого нужно повернуть всю голову. Так мозг «понимает» разницу между двумя типами внешних данных.

Получается, что на создание квалии влияет структура данных и их изменение в ответ на движения. Следовательно, любой новый поток структурированных импульсов, посылаемый в мозг и реагирующий на движение, рано или поздно создаст какое-то новое чувство, описать которое на привычном нам языке так же невозможно, как невозможно представить новый цвет: закройте глаза и попытайтесь «увидеть» новый цвет — конечно же ничего не выйдет.

Со временем на смену довольно примитивным устройствам вроде вибрирующего пояса или пластинки для языка придут нейротехнологии, которые позволят подавать сигналы непосредственно в головной мозг, уверен Иглмен. «Постепенно в нашу жизнь войдут новые чувства. Чтобы обрести их, нужно будет настроить входящий поток данных и испытать его на себе. А если когда-то в недалеком будущем вам станет одиноко и грустно от того, что никто не понимает ваше вновь приобретенное чувство, то лучшее, что вы сможете сделать, — это скооперироваться с людьми, которые получают точно такой же набор входящих сигналов. Вместе вы сможете придумать какое-то новое слово для описания своего внутреннего опыта — например, "зазенклево". Это слово будет понятно только вам и больше никому».

Ну а мозг, эта универсальная машина, извлекающая пользу из входящих сигналов, без проблем найдет для этого чувства подходящий уголок.