В 1960-х годах канадский нейрохирург Уайлдер Пенфилд сделал революционное открытие, вставляя тонкие электроды в мозг пациентов во время операций. Он обнаружил, что мозг содержит «карты тела» – соматосенсорную кору, отвечающую за ощущения от тела, и моторную кору, управляющую движениями.
Эти карты удивительны: соседние участки тела представлены соседними участками мозга. Но самое поразительное – эти карты не являются генетически предопределенными. Вместо этого они формируются и изменяются под влиянием опыта тела в мире. Например, если человек теряет руку в результате несчастного случая, области мозга, которые раньше контролировали эту руку, переключаются и начинают управлять соседними мышцами руки, такими как бицепс и трицепс, всего за несколько недель. Нейроны «переназначаются», чтобы управлять доступным «оборудованием».
«Моторное лепетание»: Как мозг учится управлять чем угодно
Этот принцип адаптации открывает двери для перестройки наших телесных планов. Мы видим это повсюду: в случае с Мэттом Штуцманом, который родился без рук, но стал лучшим в мире лучником, используя ноги и шею. Или с собакой Фэйт, родившейся без передних лап, которая научилась ходить на двух задних ногах, как человек. Эти примеры показывают, что мозг не «запрограммирован» на управление конкретным типом тела; он адаптируется, чтобы двигаться и взаимодействовать с миром с тем «оборудованием», которое у него есть.
Мы это делаем так же, как младенцы учатся говорить – через «моторное лепетание». Младенцы экспериментируют со своими конечностями: кусают пальцы на ногах, хлопают себя по лбу, трогают волосы. Они учатся, как их двигательные команды соотносятся с сенсорной обратной связью. Таким же образом мы учимся ездить на велосипеде – наш мозг адаптируется к новой, расширенной схеме тела, регулируя движения в ответ на обратную связь из мира, такую как «ты падаешь» или «ты врезаешься в мусорный бак».
Воображение как мостик к новым возможностям
Ключевым аспектом этой адаптации является роль воображения. В случаях с пациентами с синдромом «запертого человека» или параличом, исследователи смогли использовать мозговые сигналы для управления внешними устройствами.
- Джонни Рэй, пациент с синдромом «запертого человека», мог управлять компьютерным курсором, просто воображая движение.
- Мэтт Нейгел, парализованный бывший футболист, смог контролировать свет, открывать электронную почту и играть в видеоигры, благодаря электродам, имплантированным в его моторную кору. Он представлял движение своих мышц, что вызывало активность в его моторной коре, и исследователи могли «считывать» это намерение.
- Женщина по имени Джен Шерман, парализованная из-за заболевания, получила контроль над протезной рукой, просто воображая движения. Ее мозг учился управлять новой конечностью так же, как он бы учился управлять велосипедом с обратным рулем или серфбордом.
Даже обезьяны, которым имплантировали электроды, могли управлять роботизированной рукой, чтобы взять зефир, используя только воображение, без какого-либо физического движения своих собственных рук.
Будущее: Теле-конечности и виртуальные тела
Способность мозга интегрировать новые конечности не ограничивается восстановлением утраченных функций. Уже в 2008 году обезьяна с двумя нормальными руками использовала свои мысли для управления третьей, металлической рукой. Это напоминает Доктора Осьминога из Человека-паука, который мог управлять своими роботизированными щупальцами, выполняя при этом другие задачи своими обычными руками. То, что когда-то было чистой научной фантастикой, теперь становится реальностью.
Новые тела можно исследовать не только с помощью дорогих роботов, но и в виртуальной реальности (VR). В виртуальном пространстве можно мгновенно и недорого внести массовые изменения в свой телесный план. Представьте, что вы смотрите в VR-зеркало и видите себя с огромной рукой размером со строительный кран, или становитесь восьминогим лобстером, или даже мухой с крыльями. В течение нескольких минут «моторного лепетания» перед VR-зеркалом, мозг убеждается, что вы действительно обитаете в новом теле.
Это понятие, известное как «гомункулярная гибкость» (homuncular flexibility), описывает поразительную эластичность представления мозга о собственном теле. Исследователи показали, что люди могут научиться точно управлять третьей рукой в VR всего за три минуты. Нет никаких пределов физическим данным или телесным планам, которые можно исследовать.
Суть самости: Что мозг может контролировать, становится частью «Я»
Этот процесс ведет к глубокому пониманию нашего «Я»: то, что тело может контролировать, становится самим собой. Это основано на предсказуемости: если сигналы из моего мозга вызывают предсказуемое событие во внешнем мире, это становится частью меня.
Если мы создадим роботизированные крылья и научимся управлять ими своим воображением, как своими руками, мы сможем летать над городом. Наше потомство не будет ограничено границами своих тел, а сможет распространиться по всей вселенной, управляя тем, что находится под их контролем.
Мы вступаем в эру, когда наши виртуальные идентичности не будут ограничены телами, которые мы унаследовали в результате долгого эволюционного пути. Вместо этого мы можем ускорить эволюцию от эонов до часов, исследуя тела, которые Мать-природа и представить себе не могла, делая виртуальные аватары реальными для нашего мозга.