19 марта в госпитале Монпелье прошла сенсационная хирургическая операция. Впервые в истории в спинной мозг парализованного пациента был имплантирован электронный микрочип. С его помощью больной, десять лет передвигавшийся в инвалидном кресле, снова сможет ходить. Это еще один шаг на пути соединения человека с компьютером.

В ноябре 1999 года в журнале New Scientist появилась статья нейрохирургов Артура Прохазки и Вивьен Мушавар из канадского университета Альберта. Соавторы сообщили, что разработали операцию по вживлению в спинной мозг специального микрочипа, который поможет парализованному человеку вернуть утраченную способность ходить.
Предложенная методика состоит в следующем: в спинной мозг пациента имплантируется микрочип, соединенный электродами с мышцами ног. Запрограммированное устройство передает слабые электрические импульсы, которые заставляют мышцы сокращаться в нужном ритме и последовательности.
Первая операция, в которой участвовали британские, датские и итальянские хирурги, прошла 16 марта этого года. На следующий день после имплантации микрочип отказал. 19 марта операцию пришлось повторить: чип был извлечен, перепрограммирован и снова вживлен пациенту.
На этот раз все прошло успешно. Француз Марк Мерже, десять лет назад повредивший позвоночник в автокатастрофе, теперь может заставить свои ноги двигаться, управляя работой микрочипа с помощью пульта. "Я счастлив, как ребенок, который впервые учится ходить,— говорит он.— Это чудо!" Подобная операция в случае долговременного успеха только во Франции может стать спасением для более чем 300 тысяч парализованных.

Компьютер спасает сердце
Впервые электронные технологии начали применяться в медицине в 80-е годы. Это были имплантируемые дефибрилляторы или кардиостимуляторы. Двумя титановыми электродами они подсоединялись к сердечной мышце и с помощью электрических импульсов, передаваемых с определенной частотой, могли стабилизировать сокращения сердечной мышцы, предотвращая инфаркт. Чтобы их имплантировать, требовалась общая анестезия. Сам кардиостимулятор в виде коробки объемом в 200 кубических сантиметров и весом в 300 грамм больной должен был носить на поясе. Каждые три года отработавший свое прибор приходилось заменять и проводить новую операцию. При этом больным по-прежнему были запрещены занятия спортом и физические нагрузки. Хотя случаи отказа устройства отмечались регулярно, только в США проводилось ежегодно по несколько тысяч операций по имплантации электронных кардиостимуляторов.
Но настоящий прорыв в сфере имплантируемых электронных устройств произошел совсем недавно. В середине 90-х появилось новое поколение слуховых имплантантов — так называемые процессоры речи.

Компьютер слышит
"Искусственное ухо" представляет собой микропроцессор, снабженный микрофоном и двумя титановыми электродами. Процессор распознает человеческую речь и транслирует ее в электрические импульсы, которые затем передаются на нервные окончания внутреннего уха.
Американец Дон Ховард полностью потерял слух в возрасте трех лет, так и не научившись нормально разговаривать. В 1996 году ему был имплантирован один из первых в мире речевых процессоров. Он был вшит в черепную кость над ухом пациента и присоединен ко внутреннему уху с помощью двух электродов.
Всю жизнь Ховард общался только жестами, читая речь по губам. Благодаря искусственному уху он не только смог слышать звуки и различать человеческую речь, но и научился через пару месяцев разговаривать не хуже, чем нормальный человек — без растягивания звуков и долгих пауз, характерных для речи глухих.

Компьютер видит
Предпринимаются и первые попытки создать электронный орган зрения. В декабре 1999 года в университете штата Северная Каролина прошла первая экспериментальная операция. Зрительный нерв 72-летнего слепого Гарольда Черчи был с помощью электродов соединен со специальной миниатюрной видеокамерой. Эксперимент продолжался всего несколько минут, на протяжении которых пациент смог разглядеть нарисованную на стене букву H, состоящую из множества черных и белых точек. Он был так поражен этим, что без колебаний согласился участвовать во всех дальнейших опытах. Сообщения об эксперименте вызвали сенсацию. Тысячи лишенных зрения людей завалили университет письмами и телефонными звонками.
Слепой от рождения певец Стив Уандер заявил, что готов немедленно стать очередным пациентом. К сожалению, обследование показало, что ему подобная операция не поможет. Дело в том, что вживление микрочипов эффективно только в том случае, если у больного сохранился зрительный нерв. Но во многих случаях причиной слепоты является как раз отсутствие или дегенерация зрительного нерва.
Кроме того, при использовании видеокамеры серьезным недостатком является слишком малое число пикселей, или точек света, из которых может состоять такое изображение. А для микрочипа препятствий еще больше — это и возможность перегрева электронного устройства, и раздражение глазного дна, и вытекание глазной жидкости, и даже инфекционное заражение.
Поэтому работы по созданию искусственного зрения идут и в другом направлении: это имплантация электронного прибора в мозг. Силиконовый микрочип, который может быть имплантирован в зрительный отдел коры головного мозга, изготовила команда исследователей отдела биоинжиниринга университета Юты. Микрочип создан по расчетам ученых департамента науки университета Манчестера (Великобритания), которые определили необходимую плотность электродов для возникновения в мозгу четкого изображения. К чипу будет подведен кабель, по которому станут поступать компьютерные сигналы. Следующая стадия разработок — создание миниатюрной телекамеры для подключения к этому кабелю. Предполагается, что слепые будут носить специальные очки с прикрепленными к оправам мини-камерами.
По словам профессора Кронли-Диллона из Манчестерского университета, эксперименты займут пару лет. Он признает, что подобная техника может вернуть зрение лишь тем, кто ослеп в результате болезни или несчастного случая, но не слепым от рождения.

Компьютер говорит
Один профессор кибернетики, вполне физически здоровый, попробовал соединить свой организм с компьютером просто ради эксперимента. В сентябре 1998 года англичанин Кевин Уорвик вживил себе в руку силиконовую капсулу, содержащую микрочип. А свой офис оборудовал системой радиомаяков, подведенных к компьютеру. Перед Уорвиком сами раскрывались двери, включался свет и компьютер, а громкоговоритель сообщал об ожидающей его электронной почте.
Эксперимент Уорвика длился 10 дней. Компьютер следил за его перемещениями по дому, все время надоедал ему различными сообщениями, самостоятельно включал и выключал свет. А тут еще Уорвику начали названивать корреспонденты газет и телевидения чуть ли не всех стран мира. Наконец ощущение близости с компьютером сильно утомило профессора, и электронный маяк из его руки удалили.
Тогда же выяснилось, что ничего принципиально нового Уорвик не придумал. Подобные радиомаяки в силиконовой оболочке биологи уже давно вживляют редким рыбам, чтобы следить за их миграциями.
Как сообщает BBC, теперь профессор Уорвик планирует подключить к компьютеру свою нервную систему, чтобы проверить, сможет ли электроника руководить его мышечной деятельностью, имитируя сигналы головного мозга. Во время движений подопытного профессора микрочип будет улавливать соответствующие импульсы, исходящие от головного мозга, и передавать их компьютеру. Компьютер, в свою очередь, будет пересылать их профессору. Уорвик задается вопросом, будут ли у него при воздействии этих импульсов двигаться конечности. В будущем профессор планирует аналогичный эксперимент с целью выяснить, сможет ли компьютер контролировать его эмоции. Ученый остается приверженцем близости человека с компьютером и считает, что она может открыть человечеству новые необъятные горизонты.

Компьютер управляет
Электронные имплантанты действительно воспринимаются массовым сознанием как панацея. Вслед за микрочипами на очереди вживляемая электронная таблетка, способная выделять в организм необходимые дозы лекарств через определенные промежутки времени. Таблетка размером всего с 50-копеечную монету, разработанная в Массачусетском технологическом институте, содержит 34 микроскопических резервуара с различными видами лекарств. Исследователи готовы уменьшить ее размер до 2 мм и встроить в нее целую тысячу контейнеров. Стоит она всего $20.
Тенденция очевидна: не только повседневные условия жизни, но и сам человеческий организм становится более зависимым от компьютеров. Хорошо это или плохо? Человек c электронным имплантантом сможет нормально жить — видеть, говорить, двигаться — только при нормальной работе этого прибора и должен будет полностью на него полагаться. Но с другой стороны, наверное, лучше видеть через видеокамеру или слышать через микрофон, чем не видеть и не слышать вообще.
Несмотря на все преимущества, которые сулит в будущем союз нейрохирургии с микроэлектроникой, мысль о том, что можно управлять работой мозга с помощью компьютера, пугает многих. Сама по себе возможность хирургического вмешательства в центральную нервную систему остается спорной, не говоря уже о попытках встроить в нее процессор. Функции многих мозговых структур до сих пор мало изучены, и воздействие на них может иметь непредсказуемые последствия. Пытаться вмешиваться в работу мозга на современном этапе развития науки — это все равно, что чинить телевизор, колотя по нему молотком. Если телевизор заработает, вы не узнаете, почему. Но скорее всего он окончательно сломается.

ЛЕВ КАДИК

--------------------------------------------------------

Эксперименты на человеческом мозге во всем мире запрещены

Леонид Глазман, главный врач Института нейрохирургии им. Бурденко:
— Наш институт никаких операций по вживлению в мозг микросхем или компьютерных чипов не проводит, и мне неизвестно, занимается ли в нашей стране этим кто-либо вообще. Мы проводим более двух тысяч операций в год, и один из видов вмешательства — это вживление электродов в определенные отделы мозга. Оно используется, например, для снятия симптомов сильной боли, при лечении ДЦП и в ряде других случаев. Но электрод — это не микрочип, а просто датчик, передающий электрический сигнал, генерируемый специальным прибором. К сообщениям прессы о случаях чудесного исцеления с помощью микрочипов я отношусь с большим сомнением, поскольку любой новый метод в медицине, а особенно в такой сложной области, как нейрохирургия, нуждается в длительных экспериментальных проверках на животных, а затем в клинических испытаниях. Между прочим, экспериментальные исследования на человеческом мозге во всем мире запрещены.

Операция на головном мозге — это игра без правил
Болеслав Лихтерман, сотрудник кафедры детской нейрохирургии Российской медицинской академии последипломного образования:
— Сторонники психохирургии заявляют, что поведение человека изменяется не только при операции, но и при обычном обучении. Однако если обучение можно уподобить шахматной игре по определенным правилам, то хирургическое вмешательство на головном мозге равносильно появлению на доске новых фигур или исчезновению старых. Поединок может продолжиться, но это будет уже другая игра — c неизвестными правилами. Американский нейробиолог Эллиот Валленштейн писал: "Вера, что можно стимулировать или разрушить какой-либо участок мозга и достоверно вызвать определенный тип поведения, является чистой фантазией".
--------------------------------------------------------

"Можно пересадить человеку голову"

Медики считают, что можно пересадить любой орган — руку, ногу, печень, кишечник, поджелудочную железу... Любой, кроме мозга. С этим не согласен нейрохирург Роберт Уайт, профессор из Кливленда (штат Огайо).

Профессор Уайт долгое время занимался проблемой сохранения функций мозга при длительной остановке мозгового кровообращения. Благодаря разработанной Уайтом процедуре охлаждения тела больного стало возможным делать такие операции на магистральных сосудах мозга, которые раньше казались невозможными. "Я убежден, что в XXI веке гипотермия будет применяться почти при каждой нейрохирургической операции, а при больших операциях на сосудах мозга будет использоваться глубокая гипотермия и остановка кровообращения. Пока мозг получает кровь с помощью механической аппаратуры, можно производить любые манипуляции с другими органами. Ваш мозг, ваша душа могут существовать в отрыве от тела. Остальное тело просто не нужно",— говорит Уайт.
В 70-е годы в лаборатории Уайта были разработаны первые успешные модели тотальной трансплантации тела. "Мы взяли двух обезьян — назовем их А и Б. Отрезаем головы обезьяне А и обезьяне Б и меняем их местами: голова А пришивается к телу Б и наоборот. Для этого необходимо использовать экстракорпоральное кровообращение, гипотермию и микроскоп (для сшивания сосудов на шее)". Обезьяны с пересаженными головами жили от нескольких часов до нескольких дней. В отдельных случаях жили больше недели.
"Человеческий мозг может быть трансплантирован,— утверждает Уайт.— Я получаю много писем от больных людей, жаждущих избавиться от своего тела. Общества парализованных больных очень заинтересовались моей идеей. В техническом плане операция проста. Она намного проще трансплантации печени или сердца".
Уайт стал отрабатывать оперативную технику пересадки головы на трупах и уже разработал технологию этой операции. Так что при наличии соответствующих условий (необходимые разрешения, финансовые ресурсы) в течение ближайшего времени трансплантация мозга человека станет реальностью. В США для проведения подобных операций необходимо преодолеть множество бюрократических барьеров, и поэтому Уайт планирует осуществить операцию в Киеве. "В Киевском НИИ нейрохирургии им. А. П. Ромоданова,— считает Уайт,— для этого есть все условия. Там великолепная операционная. К тому же в Киеве немного спокойнее, чем в Москве. В Москве, как в Нью-Йорке или Вашингтоне: что бы ты ни сделал, это тотчас же обнаруживается. Вспомните, какой был в свое время шум вокруг пересадки сердца, и вообразите, что произойдет после трансплантации мозга!"
--------------------------------------------------------

Люди и киборги

Завтрашний день науки — всего лишь вчерашний день фантастики. Голливудские режиссеры давно сделали то, что ученые только собираются. В фантастических фильмах часто появляются полулюди-полуавтоматы — так называемые "киборги". Вот несколько популярных сюжетов.

"Женщина-бионик" (1976 год, режиссер Джек Арнольд, в главной роли Линдсей Вагнер). Известная теннисистка разбивается во время неудачного прыжка с парашютом. После операции по замене переломанной руки, ног и уха на бионические протезы она становится секретным агентом-киборгом, замаскированным под школьную учительницу. Благодаря своим нечеловеческим способностям ей удается спасти человечество.

"Терминатор" (1984 год, режиссер Джеймс Камерон, в главной роли Арнольд Шварценеггер). В XXI веке Землю захватили киборги. Однако небольшая группа людей продолжает сопротивление. Чтобы задушить во младенчестве лидера повстанцев, киборги посылают в прошлое своего собрата Терминатора. Но люди побеждают жестокого и тупого киборга.

"Робокоп" (1987 год, режиссер Поль Верхувен, в главной роли Питер Веллер). После пересадки мозга в металлическую машину смертельно раненный полицейский Алекс Мерфи оживает в виде послушного киборга по имени Робокоп. Но все же до конца убить в нем человека злобным экспериментаторам не удается. И Робокоп снова становится человеком-полицейским.

"Нирвана" (1997 год, режиссер Габриэле Сальваторес, в главной роли Кристофер Ламберт). Компьютерный программист Джимми обнаруживает, что главный герой его игры "Нирвана" неожиданно обрел сознание и просит стереть его вместе с игрой. Чтобы уничтожить его, Джимми обращается к хакерам. С помощью специальных разъемов, имплантированных прямо в мозг, хакеры — полулюди-полукомпьютеры — способны проникать в самое сердце компьютерных сетей. С их помощью Джимми удается уничтожить игру назло японским заказчикам.

Подписи
1. Марк Мерже провел 10 лет в инвалидном кресле. Благодаря электронному имплантанту он может ходить. Пульт управления ногами закреплен на специальном поясе
2. Эта микросхема размером с двухрублевую монету и есть искусственное ухо
3. Потерявший слух в детстве Дон Ховард после вживления микрочипа не только смог различать речь, но и научился нормально разговаривать
4. Профессор Кевин Уорвик свое желание стать киборгом объясняет следующим образом: "Когда я занимался кибернетикой, то меня всегда удивляло, как много пишут и говорят о соединении человека с компьютером и как мало делают в этом направлении. Машинный интеллект развивается с огромной скоростью. Близкий контакт с компьютером открывает человечеству блестящее будущее. Но для этого наши нынешние способы коммуникации с компьютерами несовершенны и очень медленны. Необходимо их ускорить, чтобы расширить возможности человека. И вживление микрочипов позволяет это сделать"
5. Массачусетский технологический институт лидирует в области исследований по созданию киборгов. Этого киборга студенты одели как одного из главных героев "Звездных войн" — робота R2D2.

Журнал "Коммерсантъ Власть" №12 от 28.03.2000, стр. 38

Авторы:

Лев Кадик

Заменитель мозга