Головы профессора Уайта. Невероятная история нейрохирурга, который пытался пересадить человеческую голову - Брэнди Скиллаче

Ученые из BrainGate не сидели сложа руки. К 2015 году группа исследователей во главе с Дэвидом Бортоном из Брауновского университета завершила предварительную разработку системы. Как некогда Уайт, они проводили опыты на макаках-резусах. Двум обезьянам хирурги повредили спинной мозг так, чтобы у каждой отказала одна задняя конечность. Макаки могли ходить только на трех: лабораторные видеозаписи показывают, как обезьяны подволакивают «бесполезную» ногу^[547]. Повреждение спинного мозга означало, что нервные сигналы не могли достичь конечности – или были настолько ослаблены, что уже не могли преобразоваться в движение. Но все изменилось, когда мозговые волны обезьян пропустили через компьютер.

Джон Донохью в своих ранних опытах с курсором использовал для захвата мозговых импульсов электроды, а сигнал обрабатывал по особому алгоритму, превращая в определенную последовательность символов, воспринимаемых компьютером. Затем внешний компьютер превращал эти цифры в команды, понятные и пациентам, но, увы, не настолько простые, как «подними руку». Нужно было и обучать машину, и тренировать самого пациента. Однако Бортон в своих опытах собирался продвинуться дальше, чем успели все его предшественники. Хотя в каком-то смысле его метод был проще. Мэттью Нэйглу пришлось учиться понимать код и команды, подаваемые компьютером, а потом тренировать собственный мозг посылать ответный сигнал, который компьютер сможет дешифровать. Не существовало заданного соответствия простой мысли (например, «Сейчас я это схвачу») определенному движению – за каждым успехом стояли недели проб и ошибок. Бортон предполагал более четкую связь. Как и его предшественники, он вживляет электроды, чтобы перехватывать команду мозга: например, «Пошевели ногой!». Как и прежде, внешний компьютер преобразует эти импульсы в команды, только на сей раз обезьяне не нужно пытаться их расшифровать, не нужно учиться отправлять обратный сигнал. Вместо этого компьютер посылает сигнал непосредственно на дополнительные электроды, вживленные в позвоночник в поясничном отделе, завершая траекторию от моторной коры до конечности. Сигнал обходит место травмы – а заодно отпадает и необходимость сознательно передавать команды (чтобы двигать курсор или механический протез)^[548]. В сущности, мозг и нога работают как прежде, восстановив сообщение «в объезд» разрушенного участка на нервной магистрали.

У Бортона подопытные приматы адаптировались к новому состоянию «естественно». Они даже не оглядывались, чтобы осмотреть еще недавно не слушавшуюся ногу, – «ходили как ни в чем не бывало»^[549]. Бортон и его коллеги помогли мозгу обезьяны передать в ногу естественный двигательный сигнал, и для этого ученым не пришлось сращивать спинной мозг: разрыв они просто «перепрыгнули». Бортон с коллегами назвали свою разработку «интерфейс мозг – позвоночник». Один из участников опыта, Грегуар Куртин, предупреждал, что для людей подобные технологии пока недоступны: в первую очередь потому, что «конструкция» прямоходящих существ заметно отличается от четвероногих. Однако и этот день близился. Куртин продолжил работу в Швейцарии, в Федеральной политехнической школе Лозанны, и пригласил принять участие в испытаниях трех пациентов: Себастьяна Тоблера, Гертьяна Оскана и Давида Мзее. Все началось с хирургической операции. Отталкиваясь от протокола Бортона, Куртин имплантировал небольшие пластинки с электродами на поверхность спинного мозга пациентов в нижнем отделе позвоночника, ниже места травмы. Затем он присоединил электроды к внутреннему устройству-стимулятору: его задачей было по сигналу подавать электрические импульсы к отдельным мышцам, которым послана команда работать^[550]. Вживлять электроды пациентам в мозг, как делали в опыте с обезьянами, Куртин не стал. Он выбрал направленную стимуляцию: включать устройство и регулировать импульсы так, чтобы они совпадали с двигательными намерениями. Иными словами, если хочешь поднять левую ногу, посылай разряд стимулятора в тот момент, когда мозг подает ей сигнал прийти в движение. Всех троих испытуемых Куртин выбрал потому, что их травмы все же не полностью блокировали электрические сигналы, идущие от мозга к конечностям. Сигнал был недостаточно силен, чтобы достичь ноги, но импульс стимулятора доберется до нужного места примерно за то же время. Рецепт, предложенный Куртином, состоял не в «перепрыгивании» разрыва, а в усилении сигнала: устройство после включения усиливало электрические импульсы, посылаемые мозгом к конечностям. Понадобились месяцы физиотерапии и тренировок, прежде чем пациенты сделали свои первые неуклюжие шаги – шатаясь, спотыкаясь, при помощи костылей и ходунков. Но больные шли своими ногами.

Через несколько месяцев после начала использования устройства Мзее проснулся посреди ночи от ощущения легкого зуда. Чесался палец на левой ноге. И Мзее шевелил им во сне – без помощи устройства. Сначала Давид подумал, что это ему приснилось, но, сосредоточившись, смог вновь пошевелить пальцем – по команде собственного мозга!^[551] Мало-помалу к нему возвращалась способность двигать ногой: Мзее научился разгибать колено и напрягать бедро. Спустя еще пять месяцев он смог пройти несколько шагов без стимулятора.

Это было для всех полной неожиданностью^[552]. «Мы видели подобное у животных, – пояснял Куртин. – Выходило, что нервные волокна отрастают заново и восстанавливают связь головного и спинного мозга». Да, такое явление ранее наблюдалось у мышей – но при этом у мышей, крыс и других мелких млекопитающих некоторая регенерация имела место даже в контрольных группах, где особи вовсе не подвергались стимуляции. Считалось, что это объясняется примитивностью нервной системы грызунов в сочетании с четвероногостью, – и никто не предполагал подобного у сложно организованных приматов. У Мзее улучшения оказались заметнее всех, но и Оскан в некоторой степени восстановил контроль над ногами, а Тоблер даже смог вновь оседлать велосипед особой конструкции, приводимый в движение силой не только ног, но и рук^[553]. Газеты и журналы воспевали это событие едва ли не как чудо: будто бы наконец воплотился в жизнь рекламный сюжет Nuveen для фонда Кристофера Рива. В 2019 году Мзее вышел на старт благотворительного забега «Крылья для жизни», собирающего средства на борьбу с заболеваниями позвоночника. Мзее оставался на дистанции полчаса, пробежав под восторженные крики тысяч зрителей четверть мили.