Брошюра Е.Е.Горина «Искусственное зрение для слепых». Фото: А. и М. ДмитриевыАвтор заметки сообщал, что на лбу или груди слепого крепят селеновую пластинку, а от неё отходят двести тонких проводков. Эти проводки идут в прерыватель тока, который тоже помещают на грудь, а к уху подвешивают слуховую трубку. Вся эта конструкция работает на том, что свет освещает пластинку неравномерно. Если её часть попадёт в тень, то по проводам, что соединены с тёмным участком, ток не пойдёт. В итоге сила и характер звука, передаваемого через слуховую трубку, изменятся.
Заметка завершается выводом: «Таким образом, слепой, снабжённый аппаратом, будет в состоянии различить свет от темноты, а при известном упражнении научится распознавать и отдельные предметы».
Оптофон сто лет назад
Мы вряд ли уже узнаем, откуда у крестьянина Горина взялся такой аппарат, но по описанию он очень похож на первую версию оптофона, изобретённого ирландцем по имени Эдмунд Эдвард Фурнье Д’Альба. За год до выхода заметки в газете «Утро» тот представил своё изобретение на съезде Оптического общества в Лондоне и назвал его «первым этапом в создании незаменимого глаза».
Д’Альба тогда работал в Бирмингемском университете, изучая физику и оптические свойства селена, и, будучи человеком творческим и разносторонним, вовсе не думал останавливаться на первом этапе. Спустя год он усовершенствовал свой аппарат. Идея была в том, чтобы слепые могли читать – буква за буквой. Чёрный шрифт на белом фоне создаёт отличный контраст, и это именно то, что нужно для получения разницы в электрическом сопротивлении селена.
Оптофон. Фото: Scientific American / WikimediaОптофон стал сложнее, в нём были телефонная трубка, лампа и крутящийся диск с пятью рядами отверстий, через которые проходил пучок света. Разбиваясь на пять лучей, свет отражался от чёрной буквы или от белого пространства вокруг, затем попадал на селен. Пяти лучам соответствовали пять звуковых нот, и по аккорду, уникальному для каждой буквы, её можно было отличить от другой. Вот так, например.
Избавляясь от разных недостатков конструкции, Д’Альба долго работал над версиями аппарата, пока его испытуемая, девушка по имени Мэри Джеймсон, не достигла скорости чтения 25 слов в минуту. В 1920 году журнал Nature опубликовал письмо от Д’Альба, в котором тот рассказал об оптофоне, сопроводив рассказ фотографиями. Он закончил письмо так: «можно с уверенностью утверждать, что проблема открытия мировой литературы для слепых определённо решена».
Увы, ирландец не снискал коммерческого успеха с оптофоном. Читать с помощью шрифта Брайля выходило удобнее, быстрее и дешевле. Д’Альба, впрочем, оставил след в истории, первым переслав фотографию по беспроводной связи в 1923 году и заложив основы телевидения. До конца жизни он пытался продвинуть оптофон на рынок, но безуспешно. Правда, на момент письма в Nature он ещё не знал об этом. Мы оставим его в приподнятом настроении и перенесёмся сразу на сто лет вперёд, в 2021 год.
«Аккорды» зрения
В июле 2021-го вышла статья нидерландских и израильских неврологов, изучавших мозг слепого пациента по имени МаМе. Имя, конечно, не настоящее, в научных публикациях сообщать реальные имена не принято. Пациент был слеп от рождения, но лишь в зрелом возрасте начал работать с приложением EyeMusic, принцип действия которого чем-то напоминал оптофон. В EyeMusic нет ни селена, ни диска с отверстиями, их заменила электроника, но зато сохранилась главная идея: изображение кодируется последовательностью звуков.
Испытуемый во время тестирования Eyemusic. Фото: idc.ac.ilПредставьте рисунок на тёмном фоне. Перемещайте взгляд слева направо. Чем ниже расположены пиксели в рисунке, тем ниже будут их ноты, и наоборот. EyeMusic словно нарезает любое изображение тонкими вертикальными ломтями, переводя их в «аккорды». За четыре секунды наушники проигрывают изображение целиком, от левого края до правого. Это не похоже на Music, скорее на какофонию, но у слепых получается так узнавать предметы, лица, числа, буквы и различать цвета.
Можно ли это считать все ещё зрением? У людей зрячих мозг учится видеть в раннем младенчестве, и со временем в зрительной коре соседние клетки будут скорее воспринимать те части изображения, которые расположены рядом. А те, что дальше друг от друга, – дальние. То есть зрительная область мозга немного похожа на топографическую карту зрительного поля. А что происходит в мозге слепого, если он начинает «видеть», пусть и не через глаза, а через уши?
Учёные задались как раз этим вопросом и пригласили МаМе. Они сканировали его мозг с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии, причём с интервалом в несколько лет. И выяснилась удивительная вещь, которую раньше никто не знал. Чем дольше МаМе использовал прибор, тем чётче в его мозге проявлялись топографические карты: звуки схожей высоты тона возбуждали соседние нейроны, а если тона сильно расходились, то и активные нейроны были удалены друг от друга. Сигнал, приходящий по слуховым каналам, трактовался как сигнал зрения.
Новые ощущения
Такие карты наверняка можно найти в мозге летучих мышей. Только в природе они строятся с рождения, а МаМе на момент исследования перевалило за пятьдесят. Авторы эксперимента именно карты считают главным открытием: сенсорное замещение изучают давно, но теперь оно подтвердилось на уровне нервной ткани. И они пишут, что для мозга, видимо, не так важно, через какие органы чувств к нему поступают сигналы. Важнее та задача, которую приходится решать. Согласно логике авторов, область на затылке следует называть зрительной не потому, что туда идут данные от глаз, а потому, что там отображается геометрия форм. Это значит, что не только слухом можно заменить зрение. И не только зрение может быть заменено. Ещё это значит, хотя бы в теории, что можно создавать новые чувства. Люди смогут ощущать магнитные поля, или видеть в инфракрасном диапазоне, или «слышать» работу своих внутренних органов. И даже напрямую воспринимать эмоции других, если устройства доставят такие сигналы в мозг.
Реализовать эти и другие идеи позволяет нейропластичность, которая сохраняется, как считают учёные, и во взрослом возрасте. Нюанс лишь в том, что всё в биологии имеет цену. Новые ощущения и новые каналы восприятия будут менять мозг, «вышивая» на нём сенсорные карты или образы, и влиять на натуральные чувства и мышление. А если канал вдруг прекратит вещание, то для человека это будет сродни потере зрения или слуха.
Неврологи, работавшие с МаМе, завершают статью признанием, что их эксперимент не просто сообщает об адаптации зрелого мозга. Он побуждает ещё подумать и о том, как технологии вроде дополненной реальности и интерфейса «мозг–машина» будут вклиниваться в естественные схемы и функции нервной системы. Мы ведь об этом почти совсем не знаем. А незнание в данном случае, как известно, не освобождает от ответственности.
