Языковой дисплей обманывает чувства, чтобы спасать людей

Более 40 лет назад один американский учёный всерьёз задумался над способностью мозга гибко перестраивать свою работу при травме тех или иных участков коры. Он посвятил жизнь этой теме, а теперь его изобретение может перевернуть жизнь миллионов несчастных.

Известно, что потеряв, к примеру, речь, из-за травмы головы, человек имеет шанс вернуть её снова в неком объёме, хотя за неё будет отвечать уже иной участок мозга, словно обучившийся заново. Есть и другие примеры гибкости нашей нейронной сети.

Доктор Пол Бачирита (Paul Bach-y-Rita) из университета Висконсина (University of Wisconsin-Madison) не просто изучал эту проблему.

 

 

Он перевёл её в технологическую плоскость, задав себе вопрос: нельзя ли транслировать на новые участки коры сигнал, допустим, с видеокамеры, чтобы человек, потерявший зрение, вновь начал видеть?

Теперь Бачирита знает ответ. Он воплощён в виде комплекта электроники, именуемой машинно-мозговой интерфейс, а конечным узлом комплекса является "Языковой дисплей" (Tongue Display Unit — TDU). Устройство с десятками электродов, создающих слабое покалывание на языке сообразно яркости пикселей на картинке, снимаемой видеокамерой.

Почему именно язык? Как ни странно, ещё лет тридцать назад Пол начал подобные эксперименты с "трансляцией" картинки на кожу.

Но постепенно, пробуя снова и снова, пришёл к выводу, что лучше языка в качестве чувствительного элемента — не найти.

Доктор Бачирита занимается изучением адаптации мозга много лет (фото с сайта brainportinfo.com).

Сама машина — это видеокамера, закрепляемая на голове пациента, компьютер, преобразовывающий сигнал и, собственно, дисплей TDU.

Проверка работоспособности прибора показала, что он может гораздо больше, чем даже полагали его создатели.

Заметим, можно было бы экспериментировать с TDU самим, но ведь учёного и его коллег интересовала не столько сама техника, сколько реакция мозга на неё. Потому опыты нужно было провести по-честному.

Эрик Вайенмайер (Erik Weihenmayer) потерял зрение, когда ему было 13 лет. С тех пор для него почти 22 года прошли в абсолютной темноте. А впервые "забрезжил свет" для него (увы, только фигурально) совсем недавно — когда он попал к Полу Бачирита.

Он согласился опробовать TDU и, что удивительно, свыкся с машинкой буквально за десятки минут.

Как объяснял подопечный учёного, лишь сначала ему приходилось соображать, что означает то или иное сочетание покалываний на языке, однако вскоре мозг уже автоматом преобразовывал сигналы устройства в некую картинку (благо когда-то Эрик видел и помнил, что это такое).

Фактически иные участки коры, не связанные изначально со зрением, начали работать как "видеокарта" компьютера — преобразовывая для сознания Вайенмайера "показ" на языке в визуальные образы, пусть с небольшим разрешением и без цвета.

Уже через час общения с прибором Эрик смог пройти через дверной проём, чуть позже и вовсе поразил присутствующих таким сложным действием, как перехват мячика, катящегося по полу.

Слепой Эрик прекрасно ориентируется, общаясь с псом Сиго (фото с сайта brainportinfo.com).

Но, как оказалось, принцип гибкой перестройки мозга работает не только со зрением. Эта удивительная история приключилась с Шерил Шильц (Cheryl Schiltz).

Однажды утром она проснулась и, встав на ноги, увидела: комната кружится вокруг, и предметы отчаянно атакуют её со всех сторон.

Это не было опьянением. Обследование показало, что Шерил полностью потеряла вестибулярную функцию, мозг отказывался нормально "просчитывать" ориентацию в пространстве.

"Расследование" медиков установило, что виной тому — длительный курс антибиотика gentamicin, который она принимала недавно, когда лечилась от какой-то серьёзной инфекции.

Это случилось в 1997 году. Очень редкое заболевание, а точнее — биохимическая травма, превратила жизнь девушки в кошмар, который закончился лишь недавно, после того, как Шерил испытала TDU.

Чтобы хоть как-то ходить, Шерил приходилось прибегать к помощи друзей, а иногда она делала это и сама — на короткие расстояния, вовсю напрягая сознание, не инстинктивно и автоматически, как мы, а мысленно, соображая, как она стоит, ориентируясь на положение горизонта.

Сигналы же "жидкостного уровня", встроенного в нас, мозг Шерил не воспринимал.

Бачирита решил, что трансляция картинки с головной камеры на язык Шерил (притом, что она нормально видит) может помочь ей в сохранении равновесия.

Так и вышло — качающийся языковой пейзаж постепенно заменил в голове Шерил утерянный вестибулярный контроль, при этом, очевидно, были задействованы иные участки коры.

Через некоторое время Шильц смогла в одиночку пройтись по городу в час пик, ни с кем не столкнувшись и не упав. Она совершала покупки в магазине, примеряя платья, и была в восторге — словно вернулась в прошлое, когда была здорова.

	Шерил идёт по бревну (фото с сайта brainportinfo.com).

Но самое удивительное — работа с TDU давала эффект "инерции". Скажем, после трёх минут ходьбы с прибором во рту Шерил могла ещё минуту нормально ходить и без него.

Что при этом происходит в мозге — ещё предстоит выяснить.

Однако картина, когда Шерил, у которой нормальный вестибулярный механизм так и не восстановился, проходит без посторонней помощи по бревну — самым наглядным образом демонстрирует потенциал технологии доктора Бачирита.

Пока сигнал с электроники на языковой дисплей идёт по проводам, но в принципе это можно сделать через радиоинтерфейс.

Тогда человек, пользующийся прибором, не сильно будет выделяться в толпе, разве что камерой на лбу и компьютером на поясе. Это небольшая плата за возможность вернуть зрение.

Статья получена: Membrana.ru