Невролог, который взломал свой мозг – и едва не лишился рассудка
|
|
Оригинал статьи Daniel Engber - перевод Muz4in.Net
Операция на головном мозге началась днём 21 июня 2014 года и длилась одиннадцать с половиной часов. После того как действие наркоза закончилось, пришёл нейрохирург, снял очки и, держа их перед лицом перевязанного пациента, спросил: «Что это?»
Фил Кеннеди некоторое время молча смотрел на очки. Затем его взгляд сместился на потолок и телевизор. «Э…э…ай…айиии, – пробормотал он спустя пару минут, – айиии… айиии… айиии».
«Всё хорошо, не спешите», – сказал хирург, Джоэл Сервантес, стараясь изо всех сил казаться спокойным. Кеннеди снова попытался ответить. Со стороны это выглядело так, будто он хотел заставить свой мозг работать.
Между тем, в голове хирурга не переставала крутиться одна непростая мысль: «Я не должен был этого делать».
Когда шестидесятишестилетний Фил Кеннеди прибыл в аэропорт Белиз-Сити несколькими днями ранее, он был абсолютно здоровым мужчиной с ясным сознанием. Не было никакой медицинской необходимости делать ему трепанацию черепа. Кеннеди сам настоял на проведении операции на головном мозге, за которую он был готов заплатить 30 тысяч долларов.
Когда-то он сам был довольно известным нейрохирургом. В конце 1990-х годов о нём говорили все мировые СМИ после того, как он осуществил имплантацию нескольких проволочных электродов в мозг парализованного человека и затем научил его управлять компьютерным курсором при помощи силы своей мысли. Кеннеди назвал этого пациента «первым в мире киборгом». С тех пор он решил посвятить свою жизнь воплощению мечты о создании большего количества усовершенствованных киборгов и нахождению способа полностью оцифровать мысли человека.
Летом 2014 года Фил Кеннеди решил, что единственный способ продвинуть свой проект – это сделать всё на себе. По этой причине он оказался в Белиз-Сити. Местный фермер и бывший владелец ночного клуба, Пол Паутон, стал спонсором операции Кеннеди, а нейрохирург Сервантес – её исполнителем. Паутон и Сервантес были основателями клиники, где лечили от хронических болей в спине и заболеваний позвоночника, а также делали абдоминопластику, ринопластику и прочие пластические операции на теле.
Первая операция, которую перенёс Кеннеди – вживление в головной мозг набора электродов – кажется, прошла успешно. Однако в процессе выздоровления возникли некоторые проблемы. Спустя два дня после операции Кеннеди сидел на своей кровати, когда внезапно у него началась сильная дрожь в челюстях и руках.
Также он испытывал проблемы с речью. «Он постоянно извинялся, потому что не мог сказать ничего другого», – говорил Паутон. Кеннеди мог произносить отдельные слоги и слова, однако он не знал, как связать их в предложения. Кроме того, Кеннеди утратил способность писать.
Поначалу Паутон был впечатлён научным подходом Кеннеди: путешествие в Белиз-Сити, нарушение стандартных правил исследования, игры с собственным разумом. Однако потом наступило разочарование. «Я думал, что он больше никогда не сможет вернуться к нормальной жизни», – говорил Паутон.
Конечно, Фил Кеннеди прекрасно понимал, на что он идёт. Он изобрёл те электроды и неоднократно вживлял их в мозг других людей. В том, что произошло с ним, виноваты, по сути, не Паутон и Сервантес, а только он сам.
* * * * *
Сколько существуют компьютеры, столько человечество и пытается найти способ контролировать их при помощи своего разума. В 1963 году учёный из Оксфордского университета сообщил о том, что ему удалось установить, как использовать человеческие мозговые волны для управления простым диапроектором. Примерно в то же время Хосе Дельдаго, испанский нейрофизиолог из Йельского университета изобрёл устройство, которое он назвал «стимосивером» – радиоуправляемый мозговой имплантат, способный различать нейронные сигналы и доставлять их в кору головного мозга. Своё изобретение Дельдаго продемонстрировал во время корриды. Он вышел на арену в красном плаще. Как только бык начал приближаться к нему, он поочерёдно нажал две кнопки на своём приборе: первая заставила быка замедлить движение и остановиться, вторая – развернуться и отойти к стене.
Дельдаго мечтал при помощи своего устройства влиять на мысли человека: читать, редактировать и улучшать их. «Человечество находится на грани переломного эволюционного момента. Мы близки к тому, чтобы обрести силу создавать наши собственные психические функции», – заявил Дельдаго в интервью "The New York Times" в 1970 году после того, как предпринял попытку вживить свои имплантаты психически больным людям.
Неудивительно, что исследования Дельдаго заставили понервничать немало людей. Через несколько лет его проект зашёл в тупик и был закрыт из-за отсутствия финансирования.
Тем временем, учёные с более скромными планами, чем у Дельдаго, продолжили имплантировать электроды в мозг лабораторных животных. К 1980-м годам нейробиологи установили, что если имплантат использовать для записи сигналов, поступающих от групп клеток, скажем, проекционной двигательной зоны обезьяны, тогда можно выяснить, что и каким образом заставляет животное двигать конечностями. Эту находку многие расценили как первый значительный шаг к разработке контролируемых мозгом протезов для больных людей.
Тем не менее, традиционные мозговые имплантаты, которые использовались в данном исследовании, имели один существенный недостаток: сигналы, воспринимаемые ими, были крайне нестабильными.
Успех Фила Кеннеди – тот, который определил его карьеру в нейробиологии и, в конечном счёте, привёл его к операционному столу в Белиз-Сити – начался с попытки решить основную проблему биоинженерии. Его идеей было вживить электрод в головной мозг, чтобы он закрепился там, как якорь. Для этого Кеннеди поместил кончики проводов с тефлоновым и золотым покрытием внутрь полого стеклянного конуса. Туда же он вставил ещё один важный компонент: тонкий седалищный нерв. Таким образом, Кеннеди заставил отростки нервных клеток разрастаться вокруг имплантата, тем самым фиксируя его на месте.
Он назвал своё изобретение нейротрофическим электродом. После того как Кеннеди придумал его, он оставил работу в Технологическом институте Джорджии и основал биотехнологическую компанию «Нейронные сигналы». В 1996 году после нескольких лет испытаний на животных «Нейронные сигналы» получили разрешение Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов США на имплантацию конусных электродов Кеннеди пациентам, которые не могли двигаться или говорить. В 1998 году Кеннеди и его коллега из Университета Эмори, Рой Бакай, успешно провели операцию человеку, которая сделала их научными знаменитостями.
Пятидесятидвухлетний Джонни Рэй, поставщик гипсокартона и ветеран Вьетнамской войны, перенёс инсульт, после которого его парализовало. Мужчина не мог двигаться; на простые вопросы он отвечал морганием глаз.
Поскольку мозг Рэя был не в состоянии передавать сигналы мышцам его тела, Кеннеди и Бакай решили имплантировать в прецентральную извилину мозга (отвечает за сознательные движения) мужчины конусные электроды, которые подключили к радиопередатчику, вживлённому под кожу головы.
Три раза в неделю Кеннеди встречался с Рэем, пытаясь расшифровать волны, исходящие от его проекционной (двигательной) области коры головного мозга, и превратить их в движения. Со временем Рэй научился модулировать сигналы от имплантата при помощи силы мысли. Когда Кеннеди подключил его к компьютеру, он использовал эти модуляции для управления курсором на экране и печатания слов.
В ноябре 1998 года Кеннеди представил результаты своего исследования на ежегодной конференции Общества неврологии. Об удивительной истории Джонни Рэя писали все местные и мировые СМИ. В декабре Кеннеди и Бакая пригласили на телевизионное шоу «Доброе утро, Америка».
После успешной помощи Джонни Рэю Фил Кеннеди, казалось, стоял на пороге чего-то грандиозного. Однако не всё было так гладко. В 2002 году Рэй умер от аневризмы сосудов головного мозга. У другого пациента, которому Кеннеди и Бакай вживили конусные электроды, произошло отторжение. У третьего болезнь прогрессировала так быстро, что нейронные записи, производимые Кеннеди, чуть ли не моментально становились бесполезными.
Меж тем, в других лабораториях были достигнуты определённые успехи в создании контролируемых мозгом протезов, но они использовали совершенно иные приспособления, которые были не в состоянии конкурировать с конусными электродами Кеннеди.
Большинство его коллег фокусировали своё внимание на создании протезированных конечностей, которые можно было бы контролировать при задействовании нервной системы. В 2003 году исследователи из Университета штата Аризона вживили в организм обезьяны набор имплантатов, позволивших ей поднести дольку апельсины к своему рту при помощи роботизированной руки, контролируемой разумом. Через несколько лет учёные из Брауновского университета заявили о том, что двое парализованных пациентов научились пользоваться имплантатами для того, чтобы контролировать роботизированные руки с такой точностью, что один из них смог даже сделать глоток кофе из бутылки.
Тем не менее, Фила Кеннеди больше интересовали человеческие голоса, нежели роботизированные руки. История Рэя показала, что пациенты, которые не способны двигаться или разговаривать, могут поделиться своими мыслями, используя компьютер.
Человеческая речь намного сложнее, чем любое движение конечностей. Формулировка слов требует скоординированного сокращения и расслабления более 100 различных мышц. Чтобы создать эффективный речевой протез, учёный должен найти способ, как расшифровать сложный вокальный язык сигналов электродов.
В 2004 году Фил Кеннеди вживил свои имплантаты в мозг молодого человека по имени Эрик Рэмси, который попал в автомобильную аварию и перенёс стволовой инсульт. На этот раз Кеннеди и Бакай вживили конусные электроды в ту часть мозга, нейроны которой посылают сигналы мышцам губ, челюсти, языку и гортани.
При помощи своего устройства Кеннеди учил Рэмси произносить простые гласные звуки при помощи синтезатора. Но Кеннеди не мог знать, как на самом деле чувствовал себя Рэмси и что происходило в его голове. Рэмси отвечал на общие вопросы, моргая глазами, но этот метод оказался ненадёжным, поскольку у молодого человека были проблемы со зрением.
Тогда Кеннеди попросил Рэмси представлять слова, чтобы записывать сигналы его мозга. Но и в этом случае он не знал, действительно ли Рэмси произносит про себя слова или нет.
С годами проект Кеннеди начал увядать: финансирование прекратилось; ему пришлось уволить инженеров и лаборантов; его коллега, Бакай, умер. Кеннеди работал в одиночку или с временными сотрудниками. Он был уверен, что вскоре совершит ещё один прорыв, если сможет найти другого пациента – в идеале того, кто до начала проведения эксперимента будет способен говорить вслух. В ходе тестирования своего имплантата, скажем, на человеке, страдающим таким нейродегенеративным заболеванием, как боковой амиотрофический склероз, ему выпадет возможность записать волны активности нейронов мозга во время разговора. Таким образом, он смог бы установить соответствие между каждым конкретным звуком и нейронным сигналом, а также получил бы время на усовершенствование алгоритма расшифровки мозговой активности и своего речевого протеза.
Но прежде чем Кеннеди удалось найти пациента с боковым амиотрофическим склерозом, Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов отозвало своё разрешение на имплантацию электродов людям до тех пор, пока он не предоставит им доказательства того, что они являются безопасными и стерильными. На это, естественно, нужны были деньги.
«Какого чёрта, – немного подумав, произнёс Кеннеди. – Я сделаю это на себе».
* * * * *
Через несколько дней после операции в Белиз-Сити Паутон решил навестить Кеннеди, которого на время восстановительного периода поселили в пансионе. Его выздоровление шло не очень хорошо: чем больше усилий он прилагал для того, чтобы заговорить, тем меньше верил в то, что у него это когда-нибудь получится. Когда Паутон позвонил невесте Кеннеди и сообщил ей об осложнениях, она не выразила особого сочувствия. «Я пыталась остановить его, но он не послушал», – сказала она.
В тот особенный день на улице стояла неимоверная жара. Паутон принёс Кеннеди лаймовый сок. Они решили прогуляться по саду. Кеннеди отклонил голову назад и глубоко вдохнул. «Как же хорошо», – произнёс он, сделав глоток лаймового сока.
Исследователь в качестве подопытного кролика
В 2014 году Фил Кеннеди нанял нейрохирурга из Белиз-Сити, чтобы вживить себе в мозг несколько электродов. Вернувшись домой, он в течение месяца использовал эту систему для записи сигналов своего головного мозга. Его целью было взломать нейронный код человеческой речи.
После этого Кеннеди по-прежнему испытывал затруднения с идентификацией предметов: он мог смотреть на карандаш и говорить, что это ручка. Со временем ситуация улучшилась. Когда Сервантес почувствовал, что Кеннеди становится лучше, он отпустил его домой. Страх того, что он сломал жизнь своему пациенту, был необоснованным. Временная потеря способности говорить оказалась симптомом послеоперационного отёка головного мозга.
Кеннеди смог вернуться к своей работе спустя несколько дней после прибытия домой. О его путешествии в Белиз-Сити напоминали лишь некоторые проблемы с произношением и перебинтованная голова, которую он прятал под шляпой. В течение следующих нескольких месяцев Кеннеди принимал специальные лекарственные препараты, ожидая, что нейроны внутри трёх конусных электродов в его черепе начнут разрастаться.
В октябре того же года он снова прилетел в Белиз-Сити для проведения второй операции по вживлению катушки мощности и приёмопередатчика, подключённого к проводам, торчащим из его мозга. Эта операция прошла успешно.
Кеннеди начал этап сбора информации после того, как вернулся домой. За неделю до Дня благодарения он отправился в свою лабораторию, чтобы произвести настройку магнитной катушки мощности и приёмопередатчика в своей голове. Затем он начал отслеживать свою мозговую деятельность при произнесении различных фраз вслух и про себя.
Следующие семь недель Кеннеди потратил в основном на приём пациентов. Вечерами после работы он проходил различные тесты под собственным контролем.
Тем не менее, эксперимент длился не так долго, как ему хотелось бы. Разрез на коже его головы не был до конца зашит из-за относительно большого размера вживлённых устройств. 13 января 2015 года местный хирург перерезал провода, идущие из мозга Кеннеди, и изъял катушку мощности и приёмопередатчик. Из соображений безопасности он не стал трогать конусные электроды в коре головного мозга. Кеннеди придётся ходить с ними всю оставшуюся жизнь.
Потеря дара речи
Лаборатория Кеннеди находится на окраине Атланты, в жёлтом здании, обшитом досками. Когда я встретился с ним в мае 2015 года, он был одет в твидовый пиджак и синий галстук в крапинку. Его волосы были аккуратно зачёсаны назад. На левом виске я заметил небольшой шрам. «Вот сюда мне вживляли электронику, – произнёс Кеннеди с лёгким ирландским акцентом. – Ретрактор задел ветвь нерва, связанного с височной мышцей. Из-за этого я не могу двигать левой бровью».
Кеннеди согласился показать мне видеозапись своей первой операции в Белиз-Сити. Я начал мысленно готовить себя к тому, что сейчас увижу оголённый мозг человека, который сейчас стоит рядом со мной. Кеннеди вставил диск в дисковод компьютера под управлением Windows 95. В комнате раздался ужасный скрежет, как будто кто-то медленно точил нож.
Диск загружался очень долго. Пока он это делал, мы завели разговор о его весьма нетрадиционном плане научных исследований. «У каждого учёного должен быть свой стиль», – сказал Кеннеди. Далее он продолжил говорить о том, что США были построены отдельными личностями, а не комитетами.
«Я думаю, люди переоценивают опасность операций на мозге, – произнёс Кеннеди. – Это не так уж и сложно. Если Вы хотите что-то сделать, берите и делайте, а не слушайте скептиков».
Наконец, диск загрузился, и на мониторе компьютера появился видеопроигрыватель.
«Помогать пациентам, страдающим боковым амиотрофическим склерозом, или людям, которые не могут говорить или двигаться – это одно, но не нужно останавливаться на достигнутом, – сказал Кеннеди. – Первая цель – восстановить речевые функции. Вторая – восстановить двигательные функции. Над этим сейчас работает много людей. У них всё получится. Им просто нужны электроды лучшего качества. И третья цель – адаптироваться к нормальной жизни».
* * * * *
Сейчас инвазивные мозговые имплантаты постепенно выходят из моды. Большинство учёных, работающих над созданием нейронных протезов, отдают предпочтение подходу, который заключается в покрытии поверхности мозга плоской сеткой электродов (8 на 8 или 16 на 16). Данный метод, называемый электрокортикографией, обеспечивает восприятие голосов не отдельных нейронов, а большого хора – сотен тысяч нейронов одновременно.
Сторонники электрокортикографии утверждают, что эти хоровые следы способны передавать компьютеру достаточное количество информации для того, чтобы расшифровать намерение мозга – даже то, какие слоги или слова хочет произнести человек. Кроме того, электрокортикографическая сетка может оставаться неподвижной в черепной коробке очень долгое время, в отличие от электродов Кеннеди. «Мы точно не знаем, но определённо это время исчисляется годами или даже десятилетиями», – говорит Эдвард Чанг, хирург и нейрофизиолог из Калифорнийского университета в Сан-Франциско.
Прошлым летом, когда Кеннеди готовился к выступлению на встрече Общества неврологии, другая лаборатория опубликовала новый порядок использования компьютеров и черепных имплантатов для декодирования человеческой речи. Технология, получившая название "Brain-to-Text", была разработана в Уодсвортском центре (Нью-Йорк). Она была протестирована на семи пациентах, которые страдали эпилепсией. Им вживили в головной мозг электрокортикографическую сетку. Каждого испытуемого попросили прочитать вслух отрывки из Геттисбергской речи. В это время исследователи отслеживали и фиксировали активность их мозга. Затем они на основе полученных данных попытались создать программное приложение для преобразования нейронных сигналов в звуки речи и создания предиктивной языковой модели.
На удивление, система оказалась вполне успешной. Результаты работы над первыми речевыми протезами показали, что можно декодировать лишь отдельные гласные или согласные звуки, однако учёные Уодсвортского центра доказали обратное.
Джервин Шальк, соавтор исследования, признаёт, что пройдёт много времени перед тем, как кто-то начнёт посылать полностью сформированные мысли компьютеру, и ещё больше, прежде чем это признают полезным.
Меж тем, существуют более простые и функциональные способы помочь людям, которые имеют проблемы с речью. Если пациент шевелит хотя бы одним пальцем, он может печатать сообщения на азбуке Морзе. Если пациент способен двигать глазами, он может воспользоваться специальным приложением на смартфоне.
Будущее всегда кажется таким близким, как это было полтора века назад, когда Хосе Дельгадо изобрёл свой стимосивер. Однажды внутри каждого компьютера будет мозг; однажды мы сможем загружать в Интернет наши чувства и мысли; однажды мы сможем управлять своим психическим состоянием. Это всё уже виднеется на горизонте, однако нам кажется, что чем ближе мы приближаемся к цели, тем больше отдаляемся от неё…
Результаты своего исследования Кеннеди представил сначала на майском симпозиуме прошлого года в Университет Эмори, а затем – на октябрьской конференции Общества неврологии. Некоторые из коллег Кеннеди полностью поддержали его. Другие нашли историю невероятно захватывающей. Третьи пришли в ужас, узнав о том, на что решился Кеннеди ради науки.
На мой вопрос, будет ли он повторять эксперимент снова, Кеннеди ответил: «На себе? Нет. Мне не следует делать этого снова. По крайней мере, на той же самой стороне». Затем он заявил о своих планах найти спонсоров, чтобы создать новые электроды и усовершенствованные имплантаты, а также получить одобрение своей работы со стороны Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов.
Copyright Muz4in.Net © - Данная новость принадлежит Muz4in.Net, и являются интеллектуальной собственностью блога, охраняется законом об авторском праве и не может быть использована где-либо без активной ссылки на источник. Подробнее читать - "об Авторстве"
Вам понравилась статья? Просто перейди по рекламе после статьи. Там ты найдешь то, что ты искал, а нам бонус...
|
|
Почитать ещё: