Все живые ткани чувствительны к электрическому току и дают слабое электрическое напряжение. Деятельность нашей нервной системы сопровождается электрическими потенциалами, и ее можно контролировать извне посредством электричества, что обеспечивает средства прямой коммуникации между человеческими и механическими системами — общую для биологической обратной связи и протезирования задачи.
Следовательно, история техники подразумевает расширение и замещение человеческих функций больше, чем просто в метафорическом смысле. Опять же Винер первым предложил использовать миоэлектрические токи (возникающие при сокращении мышечных волокон) для управления движениями конечностями-протезами. Ученый полагал, что сигналы, поступающие из мозга в мышечное волокно в начале ампутированной конечности, можно перехватывать электродами. Встроенные в протез маленькие моторы могли бы усиливать ток и управлять движениями искусственной конечности. «Бостонский локоть» и «Ютская рука» представляют собой управляемые мотором протезы, в которых данная процедура воспроизводится практически полностью — с использованием электродов, присоединенных к плечевому мускулу или имплантированных в ручную впадину. Посредством биологической обратной связи человек с ампутированной рукой или ногой учится управлять протезом почти как нормальной конечностью.
Следующий отрывок взят из доклада, в котором объясняется замысел и конструкция манипулятора, управляемого микрокомпьютером: «Чтобы человек с ампутированной конечностью совершал движения по своему желанию, он или она должны дать микрокомпьютеру необходимую информацию. Эта информация может прийти в форме миоэлектрических сигналов, собранных с поверхности кожи этого человека. Подобные сигналы возникают в тот момент, когда мозг посылает сигнал мышце, и мышечные ткани растягиваются или сжимаются, чтобы осуществить требуемое движение. После ампутации какой-нибудь части тела человек много раз продолжает мысленно представлять ампутированную конечность — это феномен известен как синдром фантома конечности. Перенесший ампутацию человек может продолжать мысленно двигать своей воображаемой конечностью, из чего следует, что мозг продолжает посылать сигналы оставшимся мышцам, а эти мышцы в свою очередь продолжают пытаться осуществить желаемое действие».[9]
Грей Уолтер экспериментировал с волнами типа Е, или вероятностными волнами, представляющими собой напряжение, «возникающее в мозгу примерно за одну секунду до произвольного действия, которое может быть или моторным актом (например, нажатием кнопки), или просто действием по принятию какого-либо определенного решения насчет чего-либо». (Рорвик, «Как человек становится машиной»). Волны типа Е, как и любой электрический сигнал от любого источника, можно также использовать для управления электрически управляемых устройств. Медленный прогресс наконец-то привел к недавнему объявлению о том, что исследователь из Университета Джонса Хопкинса научился предсказывать движения руки обезьяны, анализируя волны головного мозга животного. Эти методы, разработанные двадцать лет назад, довольно просты, однако они являются первым шагом в осуществлении умственного или нервного контроля над машинами, какой уже можно применить в отношении протезов. Противоположностью мысленно активируемым машинам является электрическая стимуляция мозга, при которой электроды помещаются прямо в мозг и на них подается слабое напряжение. Как только мысли и психические импульсы приходят в электрическую активность, с помощью электростимуляции головного мозга можно запускать большинство моторных функций и эмоций либо оказывать на них влияние. «Когда во время операции на мозге пациент находится в сознании, хирург может провести электрическую стимуляцию двигательной полоски и вызывать определенные движения тела оперируемого; в этом случае наблюдается переплетение ног, движение руки и, в-третьих, — сжатие челюстей» (Калдер, «Человеческий разум»).
Электростимуляция мозга дает исследователям средство отображения и контроля его функций, включая стимуляцию бездействующих сегментов (как это имеет место у жертв инсульта) с целью вызвать полезное действие тела. Последовательный компьютерный контроль серийных раздражителей оказался, очевидно, успешным в генерировании «живого» движения у лабораторных животных, страдающих параличом. Еще одно применение стимуляции электрическим током — прямое воздействие на кору головного мозга, чтобы заместить недостающие сенсорные входные данные. «Бриндли и Левин описали случай, когда пятидесятидвухлетней женщине, полностью ослепшей в результате двусторонней глаукомы, под кожу головы имплантировали набор из восьмидесяти маленьких принимающих катушек. На конце катушек имелись платиновые электроды, вмонтированные в слой силиконовой резины, помещенной в непосредственный контакт со зрительной корой правой затылочной доли мозга… Посредством такой трансдермальной стимуляции пациентка воспринимала зрительные ощущения в левой половине своего визуального поля… а одновременная активизация нескольких электродов обеспечила восприятие предсказуемых простых зрительных рисунков» (Дельгадо, «Физический контроль над разумом»). Электростимуляция слухового нерва приводит к слуховым ощущениям. Расположенные надлежащим образом электроды могут изменять кровяное давление, сон, двигательные функции, болевые ощущения и даже враждебное поведение.
Следующий отчет иллюстрирует одну из многих возможностей, открывающихся с приходом подобных методов: «…группа участвующих в эксперименте кошек была наделена способностью обнаруживать радиацию: все они подключаются к портативному миниатюрному счетчику Гейгера, через имплантированные электроды посылающему электрические импульсы прямо в мозг животных. Прямоугольные электрические импульсы похожи на нормальные нервные импульсы. Эти импульсы передаются на участок мозга, связанный с реакциями на испытываемый страх, заставляя кошек держаться в стороне от радиоактивных источников» (Рорвик, «Как человек становится машиной»). По мнению Хосе Дельгадо, «вполне разумно допустить, что в ближайшем будущем стиморесирвер [аппараты для передачи радиосигнала и принятия электрических посланий, поступающих в мозг и исходящих из него] может обеспечить важнейшую связь человек-компьютер-человек посредством взаимной обратной связи между нейронами и приборами с новой ориентацией на медицинский контроль нейрофизиологических функций. Так, вполне можно представить, что локализованная ненормальная активность, угрожающая неизбежностью эпилептического припадка, «подбирается» имплантированными электродами, передается в удаленную аппаратную, записывается на магнитофонную пленку и анализируется компьютером, способным распознавать анормальные электрические образцы. Установление определенных электрических нарушений могло бы запускать трансляцию радиосигналов, которые активировали бы стиморесирвер пациента и приводили бы в действие электростимуляцию определенной тормозящей зоны мозга, таким образом блокируя приступ конвульсий» (Дельгадо, «Физический контроль над разумом»).
«К началу века каждый основной орган за исключением мозга и центральной нервной системы будет иметь искусственную замену», — сказал доктор Уильям Добелль, чей Институт искусственных органов в Нью-Йорке работает над созданием искусственных заменителей поджелудочной железы, сердца, уха и глаза (из статьи «Создание бионического человека» в Newsweek, 12 июля, 1982). Идея тотального протезирования кажется правдоподобной, если так оно и есть. Однако создание искусственного человеческого мозга — это задачка посложнее. Некоторые считают, что этого никогда не произойдет. Со времен экспериментов с первым искусственным интеллектом попытки воспроизведения сложной нервной деятельности человека при помощи имеющейся на сегодняшний день грубой электронной аппаратуры столкнулись с трудными проблемами.
Прорывы в этом исследовательском направлении, быть может, будут достигнуты благодаря электробиологической инженерии или скрещиванию компьютерной структуры с молекулярной инженерией. Военно-морская исследовательская лаборатория, Министерство международной торговли и промышленности Японии, Управление перспективных исследований Министерства обороны США и другие инвесторы наподобие компаний Sharp и Sanyo-Denki финансируют исследования того, что известно как «молекулярное электронное устройство», или «биочип». Существует несколько проектов этих органических микропроцессоров, однако лежащая в основе их всех идея состоит в использовании молекул белка или молекул синтетических органических веществ в качестве вычислительных элементов для хранения информации или для работы переключателями с использованием напряжения. В этом случае поток сигналов будет обеспечиваться ионами натрия или кальция. Другие предполагают, что для передачи сигналов посредством потока электронов можно создать искусственные белки. Еще одна идея состоит в том, чтобы «металлизировать» мертвую нейронную ткань с целью получения обрабатывающих устройств. «Окончательный план действий, — говорит генетик Кевин Алмер из корпорации Genex, — связан с разработкой полного генетического кода для компьютера, который будет функционировать подобно вирусу, однако вместо того, чтобы порождать еще больше вирусов, он будет собирать полностью действующий компьютер внутри клетки» (статья «Революция биочипов» в Omni, декабрь, 1981).
