Дэвид Иглмен: Можем ли мы создать для людей новые чувства?

Мы состоим из крошечных частиц и сами мы — часть огромного космоса, и мы плохо понимаем, что происходит в таких масштабах, потому что наш мозг не эволюционировал для понимания мира в таких масштабах.

Напротив, мы будто в ловушке — нашему восприятию доступна лишь узкая полоска в самой середине. Странно то, что даже в этом срезе реальности, нашем «доме», мы не видим большинства происходящего. Взять, например, цвета нашего мира. Это световые волны, электромагнитное излучение — оно отражается от предметов и попадает на специализированные рецепторы в наших глазах. Но мы видим не все существующие волны. На самом деле, мы видим меньше одной десятитриллионной того, что нас окружает. Радиоволны и микроволны, рентгеновское и гамма-излучение проходят через ваше тело прямо сейчас, и вы этого совершенно не замечаете, потому что у вас нет биологических рецепторов, чтобы это почувствовать. Тысячи разговоров по сотовым телефонам проходят сквозь вас прямо сейчас абсолютно незамеченными.

Такие вещи по сути не невидимы. В реальности, доступной змеям, существует инфракрасное излучение, а пчелы видят мир и в ультрафиолете тоже, и, конечно, у нас в автомобилях есть приборы, которые ловят сигналы из радиодиапазона, а в больницах есть устройства, улавливающие рентгеновское излучение. Но ни то, ни другое вы не можете почувствовать непосредственно, по крайней мере пока, потому что у людей в стандартной комплектации нет нужных сенсоров.

То есть наше восприятие реальности ограничено нашей биологией, и это идет вразрез с привычной идеей, что наши глаза, уши и кончики пальцев просто воспринимают объективную реальность. На самом деле, мозгу доступна лишь малая часть реального мира.

Если посмотреть на животных, видно, что разные животные воспринимают разные части реальности. В темном и беззвучном мире клещей важные сигналы — это температура и масляная кислота. У черной ножетелки мир ощущений щедро раскрашен электрическими полями, для летучих мышей, использующих эхолокацию, реальность состоит из волн сжатого воздуха. Это срез их экосистемы, доступный для их восприятия, для этого есть научный термин — умвельт. По-немецки это означает окружающий мир. Мы предполагаем, все животные считают, что их умвельт и есть вся объективная реальность, ведь зачем пытаться представить что-то недоступное нашим чувствам? Вместо этого мы принимаем реальность такой, какой она нам представляется.

Давайте попробуем понять это получше. Представьте, что вы — собака породы бладхаунд. Весь мир для вас — это запахи. У вас длинная морда, в которой 200 миллионов обонятельных рецепторов, и мокрый нос, который отлично улавливает молекулы запаха, в ваших ноздрях даже есть прорези, чтобы вы вдыхали сразу много воздуха. Для вас все — запах. И однажды вас осеняет. Вы смотрите на своего хозяина-человека и думаете: «Каково это — иметь жалкий, убогий нос, как у человека? Каково это — вдыхать ничтожно малое количество воздуха? Как можно не знать, что в 100 метрах от тебя кот? Или что твой сосед был на этом самом месте шесть часов назад?»

Из-за того, что мы — люди, мы никогда не ощущали этот мир запахов, и мы не осознаем, что упускаем его, потому что мы надежно заперты в своем умвельте. Вопрос в том, можем ли мы выбраться из него. Как нейробиолог я заинтересован в том, как технологии могут расширить наш умвельт и как это изменит восприятие мира человеком.

Известно, что можно связать технологии и биологию, — сотни тысяч людей разгуливают с искусственным слухом и зрением. Это работает так: микрофон оцифровывает сигнал и направляет его по электродам прямо во внутреннее ухо. В случае с имплантом сетчатки берется камера, которая оцифровывает сигнал, затем электродная сетка подключается прямо к оптическому нерву. Всего 15 лет назад множество ученых считали, что эти технологии не будут работать. Потому что эти технологии говорят на языке Кремниевой долины, а это не тот язык, который используют биологические органы чувств. Но факт в том, что они работают: мозг прекрасно понимает, как использовать эти сигналы.

Как мы это объясняем? Вот большой секрет: ваш мозг ничего не слышит и не видит. Он заперт в тишине и темноте черепной коробки. Все, что он видит, — электрохимические сигналы, приходящие с разных кабелей с данными, это все, с чем мозг имеет дело, ничего кроме этого. Поразительно, но мозг так хорошо понимает эти сигналы, распознает образы и присваивает значения, что он берет внутренний мир и создает там свою версию всего происходящего — ваш субъективный мир.

Но вот ключевой момент: ваш мозг не знает, и ему, в общем-то, все равно, откуда он получает данные. Какая бы информация ни приходила, он просто разбирается, что с ней делать. Это очень эффективный механизм. Это, по существу, универсальное вычислительное устройство, мозг просто принимает все и разбирается, что с этим делать, и это, я думаю, позволяет матери-природе играть с самыми разными входными каналами.

Я называю эту модель эволюции КГ, не хочу углубляться в технические термины, но КГ означает «картофельная голова», это название подчеркивает, что все органы чувств, которые мы знаем и любим, — наши глаза, уши, кончики пальцев — всего лишь периферийные устройства стандарта «включил и играй»: вы просто подключаете их, и все работает. Мозг сам понимает, что делать с входящей информацией. Если взглянуть на царство животных, можно найти множество периферийных устройств. У змей есть тепловые рецепторы, улавливающие инфракрасное излучение, у черной ножетелки есть электрорецепторы, а у крота-звездоноса есть отросток с 22 пальцами, которыми он ощупывает окружающий мир и выстраивает его объемную модель. У многих птиц есть магнитные рецепторы для ориентации по магнитному полю планеты. Это означает, что природе не нужно постоянно переделывать мозг. Вместо этого, после того как сформировались принципы работы мозга, все, о чем беспокоится природа, — создание новых периферийных устройств.

Итак, что же это означает? Это означает, что нет ничего особенного или основополагающего в биологическом строении наших тел. Это просто то, что мы получили в процессе долгой и непростой эволюции. Но мы не обязаны оставаться в этих рамках, и лучшее доказательство этого — так называемое сенсорное замещение. Это когда информация попадает в мозг по необычным каналам восприятия, а мозг сам понимает, что с ней делать.

Может показаться, что это просто болтовня, но первая работа, описывавшая это, появилась в журнале Nature в 1969 году. Ученый Пол Бах-и-Рита сажал слепых людей в модифицированное стоматологическое кресло и включал специальную видеокамеру: когда он помещал что-то перед камерой, люди чувствовали это изображение — оно вдавливалось им в спину с помощью решетки из соленоидов. То есть, если он водил кофейной чашкой перед камерой, люди чувствовали это спиной, и, поразительно, но слепые люди стали очень хорошо определять, что стоит перед камерой, просто чувствуя это поясницей. Есть множество более современных вариаций этого опыта. Звуковые очки, которые записывают видео того, что вы видите, и превращают это в звуковой ландшафт: когда что-то движется, приближается и удаляется, оно звучит как «бз-з, бз-з, бз-з-з». Вроде какофония, но через нескольких недель слепые люди начинают очень хорошо понимать, что находится перед ними, основываясь на том, что слышат. Сигнал может поступать как угодно: в этой системе используется электротактильная сетка на лбу, так что вы лбом чувствуете, что находится перед вами. Почему лоб? Вы его ни для чего другого не используете.

Самая современная версия называется BrainPort: это маленькая электросетка, которая устанавливается на язык, и видеоряд превращается в слабые электротактильные сигналы, и слепые люди так хорошо это осваивают, что могут закинуть мяч в корзину или пройти сложную полосу препятствий. Они видят языком. Звучит безумно, да? Но помните, зрение — это просто электрохимические сигналы, проходящие через ваш мозг. Ваш мозг не знает, откуда эти сигналы приходят. Он только понимает, что с ними делать.

В нашей лаборатории мы работаем над сенсорным замещением для глухих, и я работаю над одним проектом с аспирантом нашей лаборатории Скоттом Новичем, который возглавляет его для своей диссертации. Вот что мы хотим сделать: мы хотим, чтобы звуки окружающего мира преобразовывались так, чтобы глухой человек мог понять, что говорят другие люди. Мы хотели, учитывая распространенность и мощность переносных устройств, чтобы это работало на сотовых телефонах и планшетах и чтобы это можно было носить, например, под одеждой. Вот опытная модель. Когда я говорю, звук записывается планшетом, затем он отображается на жилет, покрытый вибромоторами, такими же как у вас в телефоне. Когда я говорю, звук конвертируется в последовательность вибраций на жилете. Это не просто идея: планшет передает сигнал по Bluetooth, а на мне надет этот самый жилет. И когда я говорю, звук переводится в последовательность вибраций. Я чувствую мир звуков.

Мы тестировали все это вместе с глухими людьми, и оказалось, что после небольшого промежутка времени люди начинают чувствовать, они начинают понимать язык жилета.

Это Джонатан. Ему 37 лет. У него есть степень магистра. Он родился глухим, что означает, что часть умвельта ему недоступна. Джонатан тренировался с жилетом по два часа в день четыре дня, и вот он на пятый день.

Скотт Нович: «Ты».

Дэвид Иглмэн: «Скотт говорит слово, Джонатан чувствует его жилетом и пишет его на доске».

СН: «Где. Где».

ДИ: «Джонатан способен переводить этот сложный узор вибраций и понимать, что ему говорят».

СН: «Трогать. Трогать».

ДИ: Он делает это не… Джонатан делает это неосознанно, потому что узоры вибраций слишком сложны, но его мозг начинает находить закономерности, которые позволяют понять, что означают эти данные, и мы надеемся, что после где-то трех месяцев использования жилета он сможет напрямую воспринимать информацию на слух, бессознательно, так же, как слепые люди, проводя пальцем по символам азбуки Брайля, понимают их значение напрямую, без всякого сознательного вмешательства. Эта технология может изменить мир, потому что единственное другое решение проблемы глухоты — кохлеарный имплантат, для установки которого необходима инвазивная операция. А эта технология может быть в 40 раз дешевле кохлеарного имплантата, что делает ее доступной для всего мира, даже для беднейших стран.

Мы были очень воодушевлены результатами по сенсорному замещению, но теперь мы все больше думаем о сенсорном дополнении. Как можно использовать такие технологии, чтобы добавить новый вид чувств, чтобы расширить умвельт человека? Например, можно ли направить поток данных из интернета непосредственно в мозг, и смогут ли люди научиться воспринимать этот поток напрямую?

Вот эксперимент, который мы проводим в лаборатории. Человек чувствует поток данных из Интернета в режиме реального времени в течение пяти секунд. Затем появляются две кнопки, и он должен сделать выбор. Он не знает, что происходит. Он делает выбор и получает отклик через секунду. Вот в чем дело: человек понятия не имеет, что означают сигналы, но мы увидим, станет ли он лучше определять, какую из кнопок нажать. Он не знает, что мы передаем реальные данные с фондовой биржи, он принимает решения о покупке и продаже. А отклик говорит, правильно он выбрал или нет. В результате мы увидим, можно ли расширить умвельт человека, чтобы через несколько недель он получил прямое восприятие экономических изменений на планете. Потом мы расскажем вам, насколько удачно все прошло.

Вот еще одно направление исследований: во время выступлений этим утром мы автоматически сканировали Twitter по хэштегу TED2015 и проводили автоматический анализ тональности текста — выясняли, какие слова используются: позитивные, негативные или нейтральные. И все это время я чувствовал это: я подключен к совокупным эмоциям тысяч людей в реальном времени. Это новый вид ощущений для человека, теперь я знаю, как у всех дела и как сильно вам все это нравится. Это больше, чем обычно доступно людям.

Мы также расширяем умвельт пилотов. В данном случае жилет передает девять параметров с этого квадрокоптера: тангаж, рыскание, крен, положение и направление, и это улучшает способность пилота им управлять. По сути мы расширили его ощущения при помощи данных с летательного аппарата.

И это только начало. Мы хотим взять современную кабину, полную измерительных приборов, и сделать так, чтобы вместо считывания показаний пилоты чувствовали их. Мы живем в мире информации, и есть разница между доступом ко множеству данных и их прямым восприятием.

Я думаю, что сейчас перед нами безграничные возможности по расширению возможностей человека. Только представьте космонавта, способного почувствовать общее состояние Международной космической станции, или, например, вас самих, чувствующих незримые показатели вашего здоровья: уровень сахара в крови, состояние микрофлоры. Или представьте 360-градусное зрение или возможность видеть в ИК и УФ диапазоне.

Суть вот в чем: чем дальше в будущее мы уходим, тем больше будет выбор периферийных устройств. Нам больше не нужно ждать сенсорных подарков от матери-природы, подарков в ее темпе, вместо этого, как любой хороший родитель, она дала нам все инструменты, чтобы мы могли сами определить свой путь. Так что, вопрос теперь стоит так: как вы хотите ощущать вселенную?

Крис Андерсон: Вы это чувствуете?

ДИ: Да. На самом деле это первый раз, когда я чувствую аплодисменты жилетом. Это приятно. Похоже на массаж.

КА: Twitter с ума сходит. Просто с катушек слетел. А эксперимент с фондовой биржей, это может быть первый эксперимент, который сам обеспечит себе финансирование навсегда, если все получится, верно?

ДИ: Да, мне больше не придtтся писать заявки на гранты.

КА: Давайте на минуту побудем скептиками, все это чудесно, но ведь большинство свидетельств подтверждают лишь возможность сенсорного замещения, но не сенсорного дополнения, так? То есть, возможно ли, что слепые люди могут видеть с помощью языка, потому что у них есть зрительная кора, готовая к обработке такой информации, и что это — необходимое условие?

ДИ: Это хороший вопрос. На самом деле мы не знаем даже теоретических пределов способностей мозга по обработке разных типов данных. Однако известно, что мозг — невероятно гибкая штука. Когда человек слепнет, то, что мы называли зрительной корой, захватывают другие процессы: осязание, слух, работа со словарным запасом. Это говорит нам, что кора головного мозга делает всего одну вещь, но очень хорошо. Она просто проводит некоторые виды вычислений. И если мы возьмем разные примеры, скажем, шрифт Брайля, люди получают информацию через подушечки пальцев. Я не думаю, что есть причина считать, что существует теоретический предел, который мы можем определить.

КА: Если все это подтвердится, вас завалят предложениями. Существует невероятно много возможных применений. Вы готовы к этому? Чего вы больше всего ожидаете, развития в каком направлении?

ДИ: Существует много приложений. Кроме сенсорного замещения, я уже упоминал о космонавтах на космической станции, они тратят много времени, наблюдая за вещами, которые они могли бы просто почувствовать. Этот способ отлично подходит для восприятия многомерных данных. Суть в том, что наша зрительная система хорошо различает пятна и края, но она очень плохо справляется с современным миром — с экранами с огромным множеством данных. Нам приходится медленно переносить свое внимание. А это способ просто почувствовать состояние чего-то, так же как вы чувствуете состояние вашего тела. Тяжелая промышленность, безопасность, ощущение состояния завода, вашего оборудования, я думаю, тут сразу найдется применение.

Перевод: Ольга Бабеева
Редактор: Александр Бухонов

Источник