Я – тело, только тело. Исследование телесности, сознания и ампутированных конечностей - Мохеб Костанди

появились лишь спустя 2300 лет. Немецкий рыцарь Готфрид Гётц фон Берлихинген после потери правой руки во время осады Ландсхута в 1504 году изготовил из чугуна два протеза, причем один из них был оснащен подвижными пальцами, способными захватывать предметы. В конце XVI века французский военный хирург Амбруаз Паре разработал и попытался создать протезы, которые работали бы по принципу естественных конечностей. Он сконструировал искусственные ноги с механическими наколенниками, которые можно было фиксировать, когда человек стоял на месте, но подлинной жемчужиной его творчества стала механическая искусственная рука, оснащенная десятками защелок, пружин и разъемов, которые обеспечивали независимое движение каждого из пальцев. Рука, получившая название Le Petit Lorrain [34], использовалась в бою капитаном французской армии, который утверждал, что она работает настолько хорошо, что с ее помощью он может ухватиться за поводья своей лошади28.

В начале XXI века были разработаны современные интерфейсы «мозг-компьютер», позволяющие создавать протезы конечностей, управляемые силой мысли. В основе этих устройств лежат микроэлектродные массивы, вживляемые непосредственно в моторную кору головного мозга, которые считывают активность мозга, связанную с инициацией и контролем движений. Эта информация передается на компьютерный чип, который расшифровывает паттерн активности и преобразует его в команды, которые можно направить в роботизированную конечность. Одним из первых примеров такой системы является нейроинтерфейс BrainGate, разработанный исследователями Брауновского университета в Провиденсе (штат Род-Айленд, США) в сотрудничестве с компанией Cyberkinetics, Inc. Впервые BrainGate был продемонстрирован в 2002 году, когда ученые из Брауновского университета имплантировали в мозг добровольца с параличом специальное устройство, что позволило ему дистанционно управлять через Интернет протезом руки, находящимся за пять с половиной тысяч километров в Университете Рединга (Англия), а затем управлять движениями электрического кресла-каталки29.

Впрочем, по сегодняшним меркам даже система BrainGate кажется примитивной. Прогресс в понимании нейробиологических механизмов, лежащих в основе телесной осознанности, в сочетании с разработками в области робототехники, машиностроения и материаловедения способствует созданию более сложных протезов конечностей, которые будут не только выглядеть и ощущаться более реалистично, но и задействуют принципы мультисенсорной интеграции, что позволит полноценно встроить их в репрезентации тела в мозге. Протезы нового поколения будут оснащены искусственной кожей и нервами, оборудованными миниатюрными синтетическими рецепторами, которые будут посылать в мозг мультисенсорную обратную связь. Это может звучать как научная фантастика, но устройства с такими свойствами и возможностями уже находятся в стадии разработки.

В 2018 году специалисты из Университетского колледжа Лондона опубликовали одно из немногих исследований в области нейронных репрезентаций искусственных конечностей у людей, подвергшихся ампутации. В сотрудничестве с коллегами из Нидерландов, Англии, Канады и Израиля они отобрали 32 одноруких и 24 двуруких человека, подобранных по возрасту и полу, и с помощью анкеты выяснили их ежедневные привычки в использовании протеза. У половины испытуемых была ампутирована одна из рук, а другая половина родилась без кисти. Двое участников не имели протеза, еще у троих он был, но на момент исследования они им не пользовались. Остальные регулярно пользовались активным протезом, либо косметическим, либо обоими. После этого все испытуемые прошли обследование с функциональной нейровизуализацией во время просмотра изображений предметов, рук и протезов разных конструкций, что позволило выявить связь между активностью в области выбора руки в затылочно-теменном сочленении и использованием протеза, причем между двумя группами участников наблюдались значительные различия. Изображения протезов вызывали гораздо более сильную реакцию у испытуемых с одной рукой, чем у испытуемых с двумя руками, причем у тех, кто регулярно пользовался протезом, эта реакция была более выраженной, чем у тех, кто им не пользовался. Кроме того, реакция одноруких участников не зависела ни от типа протеза, изображенного на картинке, ни от их знакомства с ним – изображения незнакомых протезов вызывали такую же реакцию, как и изображения их собственных. У тех, кто регулярно пользовался протезом, также наблюдалась более сильная функциональная связь между этой областью мозга, отвечающей за выбор руки, и связанными с руками соматосенсорными и моторными областями. Исследователи пришли к выводу, что протезы активизируют области мозга, участвующие в кодировании репрезентации тела, и что использование протеза приводит к ее «воплощению». Важно отметить, что полученные результаты также свидетельствуют о том, что чем чаще человек пользуется протезом, тем выше степень «воплощенности» устройства30.

Однако некоторые люди пользуются протезами нерегулярно, а некоторые и вовсе не пользуются. Протезы не ощущаются как настоящие конечности, и их владельцы не могут в полной мере контролировать их, так что задача состоит в создании устройств, обеспечивающих сенсорную обратную связь с мозгом. С этой целью врачи и инженеры из Чикагского института реабилитации и Северо-Западного университета разработали новую хирургическую процедуру – направленную мышечную реиннервацию, при которой оставшиеся в культе нервы перенаправляются к мышцам груди, которые ранее были связаны с утраченной конечностью. Благодаря новому нервному снабжению эти мышцы усиливают двигательные команды ампутированного нерва и могут быть использованы для управления роботизированной рукой. При успешном выполнении эта процедура действительно повышает качество управления протезом. В норме двигательные команды для сжимания кулака передаются руке по срединному нерву. Если после ампутации остаток срединного нерва хирургическим путем пересадить в грудную мышцу, то эта мышца сможет генерировать сигнал о сжимании кисти. Когда люди с ампутированной рукой думают о том, чтобы сжать ладонь в кулак, реиннервированная грудная мышца сокращается и электрический сигнал дает механизированной руке команду о закрытии кисти.

Направленная мышечная реиннервация также может восстановить некоторые сенсорные функции. В 2006 году бывшая морская пехотинка Клаудия Митчелл, потерявшая руку в результате мотоциклетной аварии в возрасте 24 лет, стала первой в мире женщиной, получившей бионическую руку, управляемую подобным образом. Через три месяца после операции она начала ощущать покалывание в отсутствующей руке при прикосновении к груди. По прошествии пяти месяцев она воспринимала любое прикосновение к груди как исходящее от утраченной руки, а к шестому «у нее появилось относительно слабовыраженное ощущение среднего пальца на боковой стенке грудной клетки»31.

С тех пор исследователи из Чикагского института реабилитации занимаются разработкой системы, обеспечивающей искусственное осязание протезов конечностей. Как сообщается в их публикации 2011 года, система состоит из миниатюрного робота, оснащенного датчиками давления, вибрации, силы и температуры, который крепится к протезу посредством клейких накладок и соединен с небольшим плунжером на пластиковой манжете, надеваемой на культю. Когда на датчики роботизированной системы оказывается давление, они дают сигнал плунжеру надавить на реиннервированный нерв, вызывая сенсорные ощущения, проецируемые на отсутствующую конечность и воспринимаемые как исходящие от протеза. Исследователи использовали эту систему для создания эффекта резиновой руки у двух людей с ампутированными руками – синхронное поглаживание резиновой руки и датчиков