ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН ЯЗЫК

Мозг че­лове­ка не­велик по раз­ме­рам, но из­вес­тных на­уке кле­ток в нем столь­ко же, сколь­ко объ­ек­тов во Все­лен­ной - при­мер­но 10 в 12-й сте­пени. А сколь­ко еще не­из­вес­тных? И чем боль­ше на­ука пог­ру­жа­ет­ся в эти тай­ны, тем боль­ше удив­ля­ет­ся. Оче­ред­ной за­гад­ке моз­га не­дав­но изу­мил­ся жур­нал American Way.

В жур­на­ле опуб­ли­кова­ли боль­шую статью о дос­ти­жени­ях ла­бора­тории так­тиль­ной ком­му­ника­ции и ней­ро­ре­аби­лита­ции Уни­вер­си­тета шта­та Вис­консин. Нам это осо­бен­но при­ят­но, пос­коль­ку ее на­уч­ным ру­ково­дите­лем яв­ля­ет­ся наш со­оте­чес­твен­ник док­тор би­оло­гичес­ких на­ук Юрий Да­нилов. О его сен­са­ци­он­ном док­ла­де на Все­мир­ном кон­грес­се по пси­хофи­зи­оло­гии в Санкт-Пе­тер­бурге "Не­деля" рас­ска­зала в де­каб­ре 2008 го­да.

Тог­да Да­нилов со­об­щил кол­ле­гам о том, как уче­ным уда­ет­ся бук­валь­но тво­рить чу­деса - воз­ме­щать зре­ние аб­со­лют­но сле­пым, а тем, кто дол­гие го­ды не мог хо­дить са­мос­то­ятель­но, вос­ста­новить ра­дость дви­жений. И все это - с по­мощью сти­муля­ции... язы­ка. На эк­ра­не все это выг­ля­дело как се­анс ма­гии. Со­вер­шенно сле­пые лю­ди бро­сали мя­чик, точ­но по­падая в кор­зи­ну. Жен­щи­на, ко­торая не мог­ла да­же сто­ять вер­ти­каль­но, с осо­бым сен­со­ром во рту спо­кой­но шла по ко­ридо­ру и на ра­дос­тях де­лала пе­ред ка­мерой ре­веранс. Муж­чи­на, про­сидев­ший де­сяток лет в ин­ва­лид­ной ко­ляс­ке, без пос­то­рон­ней по­мощи вы­ходил из ма­шины и шел по ули­це... Но ни­какой ма­гии во все этом не бы­ло. Бы­ла боль­шая на­ука.

И вот но­вая пуб­ли­кация о ра­боте ла­бора­тории. На­чина­ет­ся она с ис­то­рии из­вес­тно­го в прош­лом ак­те­ра те­ат­ров Брод­вея и те­лесе­ри­алов Ро­на Хас­манна. Поч­ти 30 лет на­зад он за­болел рас­се­ян­ным скле­розом и по­терял не толь­ко спо­соб­ность уве­рен­но хо­дить, но и го­лос. А пос­ле па­ры се­ан­сов элек­трос­ти­муля­ции язы­ка, про­веден­ных здесь, сно­ва за­гово­рил и за­пел. Улуч­ши­лась его спо­соб­ность дер­жать рав­но­весие и хо­дить. Во вся­ком слу­чае, при­выч­ная трость те­перь пы­лит­ся в уг­лу.

- Это был нас­то­ящий шок! - ска­зал он жур­на­лис­там. - Пос­ле 30 лет мол­ча­ния в пер­вый день я смог лишь шеп­тать, но во вто­рой за­гово­рил и те­перь мо­гу хо­дить са­мос­то­ятель­но и да­же петь - пусть не на сце­не, но это нас­то­ящее счастье.

Гла­за на спи­не

Ла­бора­торию ней­ро­ре­аби­лита­ции мно­го лет воз­глав­лял из­вес­тный ней­ро­физи­олог Пол Бах-у-Ри­та. Поч­ти 40 лет на­зад он на­чал ис­сле­довать фе­номен кож­но­го зре­ния. За­тем соз­дал "так­тиль­ный дис­плей" для нез­ря­чих лю­дей. Дис­плей пред­став­лял со­бой мат­ри­цу из 400 стер­жней, вмон­ти­рован­ную в спин­ку ин­ва­лид­но­го крес­ла. Каж­дый стер­жень мог ли­бо слег­ка на­дав­ли­вать на те­ло, ли­бо на­ходить­ся в по­кое. Пе­реда­ва­емое в мозг воз­бужде­ние соз­да­вало в нем что-то вро­де раз­мы­той кар­тинки. Так па­ци­ен­ты на­чина­ли "ви­деть" спи­ной.

Сна­чала над его ги­поте­зами пос­ме­ива­лись, кру­тили паль­цем у вис­ка. По­том ува­житель­но удив­ля­лись: на­до же! Те­перь ре­волю­ци­он­ные идеи Бах-у-Ри­ты сек­ре­тят во­ен­ные и кра­дут дру­гие уче­ные.

Юрий Да­нилов и его кол­ле­ги по ла­бора­тории учас­тво­вали в раз­ви­тии идей учи­теля, а за­тем и в соз­да­нии при­бора, ко­торый по-ан­глий­ски для прос­то­ты наз­ва­ли brain-port, что мож­но пе­ревес­ти при­мер­но как "моз­го­вая ро­зет­ка". По-на­уч­но­му же это на­зыва­ет­сяtactile vision substitution system(TVS), то есть "сис­те­ма так­тиль­но-ви­зу­аль­но­го за­меще­ния".

Выг­ля­дит она так. Ви­де­ока­мера пе­реда­ет изоб­ра­жение в компь­ютер, ко­торый пре­об­ра­зу­ет его в чер­но-бе­лую кар­тинку. Кар­тинку пе­ресы­ла­ют на плос­кую мат­ри­цу раз­ме­ром со спи­чеч­ную эти­кет­ку. На ней раз­ме­щено 100 элек­тро­дов, пок­ры­тых зо­лотом. Мат­ри­цу кла­дут на язык сле­пого че­лове­ка и пе­реда­ют на нее изоб­ра­жение, пре­об­ра­зован­ное в элек­три­чес­кие им­пуль­сы, со ско­ростью 30 ко­леба­ний в се­кун­ду. Язык пе­реда­ет сиг­нал в мозг - и че­ловек ви­дит очер­та­ния ок­ру­жа­ющих пред­ме­тов, мо­жет са­мос­то­ятель­но хо­дить, да­же смот­реть те­леви­зор... С по­мощью "ро­зет­ки" уже про­лече­но бо­лее 3000 че­ловек.

- Ощу­щение на язы­ке при этом при­мер­но та­кое же, как от шам­пан­ско­го, - рас­ска­зывал "Не­деле" док­тор Да­нилов. - Но ес­ли вы спро­сите, как это про­ис­хо­дит, я чес­тно от­ве­чу: по­ка это до кон­ца не яс­но.

Уче­ные эк­спе­римен­таль­но до­каза­ли ут­вер­жде­ние По­ла Бах-у-Ри­ты: "Мы ви­дим не гла­зами, а моз­гом". А за­тем ре­шили про­верить, не по­может ли сти­муля­ция язы­ка при дру­гих на­руше­ни­ях ра­боты го­лов­но­го моз­га: тя­желой трав­ме, рас­се­ян­ном скле­розе, бо­лез­ни Пар­кинсо­на, ин­суль­те и т.д.

Инс­тру­мент поз­на­ния

Для это­го соз­да­ли при­бор но­вого по­коле­ния - пор­та­тив­ный ней­рос­ти­муля­тор. Пер­вую па­ци­ен­тку, ко­торая пос­ле тя­желей­шей трав­мы моз­га не мог­ла не толь­ко хо­дить, но да­же сто­ять вер­ти­каль­но, они пом­нят до сих пор. За пять лет она уже прош­ла 11 кли­ник, и вра­чи раз­во­дили ру­ками: ме­дици­на бес­силь­на. Пос­ле пер­во­го же 48-ми­нут­но­го се­ан­са сти­муля­ции язы­ка жен­щи­на пош­ла по ко­ридо­ру кли­ники са­ма. А пос­ле­кур­са ле­чения у нее вос­ста­нови­лось нор­маль­ное зре­ние, уш­ла го­лов­ная боль, пе­рес­та­ли дро­жать ру­ки.

По­том ис­пы­тания про­вели с боль­ны­ми, пе­ренес­ши­ми ин­сульт, стра­да­ющи­ми пар­кинсо­низ­мом и дру­гими ней­ро­деге­нера­тив­ны­ми за­боле­вани­ями. У мно­гих уже пос­ле нес­коль­ких се­ан­сов нас­ту­пало зна­читель­ное улуч­ше­ние сос­то­яния, вос­ста­нав­ли­валась тру­дос­по­соб­ность, воз­можность жить пол­но­цен­ной жизнью. В бли­жай­шем бу­дущем ме­тод бу­дет ис­пы­тан на боль­ных с дет­ским це­реб­раль­ным па­рали­чом, а­утиз­мом, эпи­леп­си­ей, бо­лезнью Аль­цгей­ме­ра. Пор­та­тив­ный ап­па­рат для ней­ро­ре­аби­лита­ции на­чали вы­пус­кать в США, за­купи­ли его и нес­коль­ко рос­сий­ских боль­ниц.

Раз­гадка уди­витель­ных эф­фектов скры­та в спо­соб­ности го­лов­но­го моз­га к са­мовос­ста­нов­ле­нию. А язык, счи­та­ют уче­ные, - это не толь­ко са­мая силь­ная мыш­ца те­ла, но и уни­вер­саль­ный сен­сор. С его по­мощью ос­ва­ива­ют ок­ру­жа­ющую сре­ду все жи­вот­ные и че­лове­чес­кие мла­ден­цы. Спо­соб­ность язы­ка раз­ли­чать сот­ни от­тенков вку­са, фор­му пред­ме­тов и фак­ту­ру ма­тери­алов зас­тавля­ет нас и до сих пор мно­гое про­бовать язы­ком, не до­веряя ни обо­нянию, ни ося­занию. Но не толь­ко. У жи­рафа язык да­же ис­полня­ет фун­кцию ру­ки, у му­равь­еда, ха­меле­она и ля­гушек - охот­ничь­его инс­тру­мен­та. У змеи раз­дво­ен­ный язык - вов­се не жа­ло, а ор­ган обо­няния и тер­мо­регу­ляции.

А наш мозг об­ла­да­ет уни­каль­ной ней­роп­ластич­ностью, то есть спо­соб­ностью кле­ток из­ме­нять свои фун­кции или струк­ту­ру в за­виси­мос­ти от пот­ребнос­тей или из­ме­нения внеш­них ус­ло­вий. Бла­года­ря это­му свой­ству мы мо­жем до кон­ца жиз­ни учить­ся но­вому.

Как это ра­бота­ет

Два ос­новных нер­ва идут от язы­ка пря­мо в об­ласть, ко­торую на­зыва­ют ство­лом моз­га. Она кон­тро­лиру­ет та­кие жиз­ненно важ­ные фун­кции, как ды­хание, ритм сер­дца, соз­на­ние. Пос­ле трав­мы или бо­лез­ни ко­личес­тво кле­ток моз­га, ко­торые от­ве­ча­ют за раз­ные фун­кции, и нер­вных свя­зей с ор­га­нами умень­ша­ет­ся. Но их мож­но и вос­ста­новить, и нат­ре­ниро­вать за­ново. Ока­залось, что элек­три­чес­кие им­пуль­сы воз­бужда­ют мозг, и ес­ли в это вре­мя вы­пол­нять ка­кие-то уп­ражне­ния, нер­вные це­поч­ки на­чина­ют ра­ботать ак­тивнее, фун­кции улуч­ша­ют­ся.

При рас­се­ян­ном скле­розе раз­ру­ша­ют­ся ми­ели­новые обо­лоч­ки нер­вных окон­ча­ний. Иду­щие по ним сиг­на­лы рас­се­ива­ют­ся по до­роге, не­пере­давая мыш­цам и ор­га­нам нуж­ных сиг­на­лов. Это очень по­хоже на то, как "про­бива­ет" изо­ляцию элек­три­чес­ких про­водов, про­ложен­ных в зем­ле, - элек­три­чес­тво прос­то рас­се­ет­ся в ней. "Мы не ле­чим рас­се­ян­ный скле­роз, - го­ворят уче­ные. - Мы лишь вос­ста­нав­ли­ва­ем фун­кции нер­вов, пов­режден­ных бо­лезнью".

Уче­ные выд­ви­га­ют нес­коль­ко ги­потез, как это мо­жет про­ис­хо­дить. Пер­вая - им­пуль­сы с язы­ка про­ходят до ство­ла моз­га, а от­ту­да пос­ту­па­ют в зо­ны, ко­торые пос­тра­дали. Вто­рая - элек­тро­им­пуль­сы сти­мули­ру­ют ра­боту все­го моз­га, что ска­зыва­ет­ся и на кон­крет­ных фун­кци­ях. Третья - сти­муля­ция по­выша­ет вы­работ­ку ве­ществ-ней­рот­ран­смит­те­ров, нап­ри­мер се­рото­нина, а они улуч­ша­ют дос­тавку им­пуль­са. Эти ме­ханиз­мы мо­гут ак­ти­визи­ровать мыш­цы, вов­ле­чен­ные не толь­ко в дви­жение, но и в про­цес­сы ды­хания, ре­чи, гло­тания и т.п.

Но это лишь на­чало. За­тем в де­ло всту­па­ет спо­соб­ность на­шего моз­га обу­чать­ся. Уп­ражняя ту или иную фун­кцию, че­ловек зак­репля­ет на­вык. Те­перь уче­ные пы­та­ют­ся по­нять, ка­ков вклад обо­их про­цес­сов - сти­муля­ции и уп­ражне­ния - в вос­ста­нов­ле­нии важ­ных фун­кций

Дер­жи ору­жие за зу­бами

Идеи Бах-у-Ри­ты и его сот­рудни­ков по­за­имс­тво­вали во мно­гих ла­бора­тори­ях. "Моз­го­вую ро­зет­ку" ре­шили взять на служ­бу и во­ен­ные. Так, в Ин­сти­туте гу­мани­тар­ных и тех­ни­чес­ких ис­сле­дова­ний (Фло­рида) ре­шили, что с по­мощью "язы­ково­го зре­ния" сол­да­ты су­хопут­ных вой­ск по­лучат воз­можность сво­бод­но ви­деть в тем­но­те на 360 гра­дусов, а "мор­ские ко­тики" смо­гут по­лучать ин­форма­цию с гид­ро­лока­тора, как буд­то он на­ходит­ся в их го­лове, и сво­бод­но ори­ен­ти­ровать­ся под во­дой. Про­ект про­финан­си­рова­ло ми­нис­терс­тво обо­роны США.

- Вмес­то то­го что­бы дер­жать в ру­ках ком­па­сы и гро­моз­дкие кар­манные гид­ро­лока­торы, во­дола­зы смо­гут об­ра­баты­вать ин­форма­цию, пос­ту­па­ющую пря­мо в мозг че­рез язык, - по­лага­ет ру­ково­дитель про­ек­та док­тор Анил Радж. - А ру­ки при этом бу­дут сво­бод­ны для инс­тру­мен­тов и ору­жия.

Меж­ду про­чим, свой при­бор Пол Бах-у-Ри­та, Юрий Да­нилов и их кол­ле­ги дав­но пред­ла­гали не толь­ко во­ен­ным, но и спа­сате­лям и по­жар­ным, ко­торые час­то ра­бота­ют в ус­ло­ви­ях пло­хой ви­димос­ти и нуж­да­ют­ся в точ­ной ори­ен­та­ции. По­ка те ин­те­реса не про­яви­ли.
_____________________________
На фо­то: Юрий Да­нилов.
 
Ис­точник http://nature-wonder.livejournal.com/189322.html