Управлять силой мысли

Даже если вы равнодушны к футболу, включите 12 июня телевизор и посмотрите открытие Кубка мира. Не обязательно всю церемонию. Но один реально впечатляющий эпизод из нее стоит увидеть. Прежде чем в схватке сойдутся сборные Бразилии и Хорватии, на поле появится человек с парализованными ногами. Он поднимется с инвалидного кресла, сделает несколько шагов (именно так!) и ударит по мячу, возвещая о старте турнира. Человек будет облачен в роботизированный экзоскелет, управляемый силой мысли. Намерение сделать шаг вызовет электрический всплеск на поверхности его мозга. Специальные датчики должны его уловить и передать сигнал на механическую ногу. Новое мысленное усилие — пошла другая нога. Это будет исторический момент — не пропустите его.

Действо задумали ученые, чтобы показать: они уже почти у цели. Инвалидные кресла должны уйти в историю, в скором будущем парализованные будут свободно расхаживать по улицам. Все чаще в новостях появляются успешные прототипы механических рук. И вот в июне на поле стадиона «Итакеран» будет продемонстрирован первый экзоскелет, подчиняющийся командам человеческого мозга.

Для Мигеля Николелиса этот день будет одним из важнейших в жизни. Экзоскелет — его детище. Если что-то пойдет не так, он рискует потерпеть фиаско на глазах у всего мира. Малейшее рассогласование с сигналами мозга — и человек в экзоскелете застынет на месте. Или даже упадет. Зато в случае точного удара по мячу можно будет праздновать триумф современной науки и его лично, 53-летнего профессора нейробиологии из Университета Дюка.

На самом деле такой удар находится на грани возможностей сегодняшних технологий. И то, что профессор участвует в подготовке к Кубку мира, совсем не сюрприз. Как всякий бразилец, он обожает футбол. Еще сильнее он любит соединять мозги с компьютером. В этом занятии он признанный эксперт и один из главных специалистов в мире. А вот в умении придумать яркую демонстрацию возможностей нейроинтерфейса равных ему попросту нет.

Все дело в том, что научные эксперименты Николелиса не только содержательны, но и эффектны. В каком-то смысле он звезда покруче отдельных игроков сборной Бразилии. Его традиционные подопечные — обезьяны и крысы. Он вставляет им в голову электроды, подключает к компьютеру, и далее происходит wow! Еще в 1999 году он создал первую механическую руку, управляемую сигналами крысиного мозга. Позже Николелис наделал шуму, имплантировав электроды в моторную кору макаки, которую ранее научил управлять курсором на экране с помощью джойстика.

Однажды экспериментаторы решили отключить джойстик, чтобы курсор управлялся непосредственно сигналами от мозга обезьяны (о чем она, само собой, не подозревала). И произошло то, что заставило всех присутствующих застыть на месте. В какой-то момент обезьяна поняла, что двигать джойстиком нет необходимости: она убрала с него руку и продолжала перемещать курсор исключительно силой мысли. По признаниям Николелиса, в тот момент он ощутил, что присутствует при рождении новой эры в развитии нейромашинных технологий.

Идея с экзоскелетом возникла у него в ходе эксперимента, в котором обезьяна контролировала шагающего робота, находившегося от нее за тысячи километров, в Японии. Потом Николелис добился движения сигналов в обратном направлении, от механического протеза в мозг. А недавно он соединил с помощью интернета мозги двух крыс, осуществив передачу осязания от одного животного другому. В его лаборатории грызуны получают возможность чувствовать инфракрасный свет, а обезьяны мысленно управляют уже двумя конечностями. Одним словом, гуру нейроинтерфейса и немножко волшебник.

Бразилия, не избалованная научными успехами, гордится профессором почти так же, как футболистами. Если экзоскелет заработает, Николелиса вполне можно будет считать чемпионом мира. Хотя дело здесь, конечно, не в личных амбициях. Этот проект важен для миллионов людей, страдающих параличом. Событие, которое транслируется на все пять континентов, — отличный повод продемонстрировать вклад Бразилии в решение действительно серьезной проблемы.

Если экзоскелет заработает… Увы, реальная история куда драматичнее. В начале года Николелис понял, что к июню не успеть. И тогда он принял решение, степень отчаяния которого по-настоящему оценят лишь те, кто в теме. Он избрал более простой способ считывания активности мозга — старую добрую электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Датчики теперь будут на поверхности головы, а не внутри. Чтобы понять разницу, представьте, что вы записываете разговор людей в комнате, а затем уходите и пытаетесь разобрать слова, слушая через толстую дверь. Или, в нашем случае, через кость черепа. И вот уже конкретная команда мозга «поднять правую ногу» расплывается в электрическую кашу.

Николелис всегда был скептиком насчет ЭЭГ и никогда ее не использовал. Он планировал, что экзоскелет будет получать информацию через электроды, вводимые в мозг. Но дедлайны — жестокая штука.

Когда вы читаете эти строки, в бразильской лаборатории Николелиса продолжаются испытания. Несколько отобранных кандидатов, парализованных мужчин и женщин, тренируются концентрировать внимание, а ученые отлаживают алгоритмы, пытаясь поймать среди шума рабочие сигналы. Многие коллеги Николелиса, они же конкуренты, ревностно следят за его попытками обуздать ЭЭГ — у них в свое время не вышло. Не верит в успех и главный соперник Николелиса, Эндрю Шварц из Университета Питтсбурга. Пару лет назад созданный им нейропротез признали одним из научных прорывов года. Он считает, что из ЭЭГ нельзя выжать больше, чем уже было выжато. Идея с самого начала выглядела чрезвычайно сложной, теперь же она близка к невыполнимой.

Как с ней справится Николелис, не возьмется предсказать никто. Все свои знания и опыт он отдаст ради нескольких шагов по полю гибрида человека и машины. Чтобы после произнести что-нибудь вроде One small step for a exoskeleton... Он понимает, что каждый прожитый день оставляет все меньше пространства для маневра, и даже ведет обратный отсчет на своей страничке в фейсбуке, вдохновляясь музыкой из фильма Mission Impossible.

На днях волонтеры сделали первые шаги в экзоскелете.

Непременно включите 12 июня телевизор и посмотрите открытие Кубка мира.