История кошки, которую превратили в живой телефон ради науки

Одомашнивание Felis catus, или кошек, началось примерно 10 тысяч лет назад; тогда, по всей видимости, люди впервые обратили внимание на их умение охотиться на крыс, мышей и прочих вредителей. С тех пор у кошек сложились довольно комфортные отношения с человечеством. Древние египтяне даже почитали их как представительниц богини Бастет. Однако судьба не всегда была благосклонна к кошкам. В Средние века кошки считались помощницами ведьм, их обвиняли в распространении Чёрной Смерти, которая привела к гибели миллионов людей. В самом деле, суеверие о том, что чёрным кошкам не везёт, преследовало их вплоть до сегодняшнего дня. Согласно статистике, чёрных кошек реже всего забирают из приютов для животных. А когда-то двое исследователей из Принстонского университета превратили кошку в живой телефон – ради науки!

Этот странный эксперимент был детищем профессора Эрнеста Глена Вевера, пионера в области аудиологии. Родившийся в 1902 году в Бентоне (штат Иллинойс, США), Вевер получил докторскую степень по экспериментальной психологии в Гарварде в 1926 году, прежде чем поступить в Калифорнийский университет в Беркли, а затем – в Принстон на факультет психологии. Любопытно, что Вевер, будучи студентом-аспирантом, изучал не слуховое, а зрительное восприятие. Однако в ходе исследований он заинтересовался тем, как слуховые центры мозга различают полезные сигналы и фоновый шум, и начал сотрудничать с Bell Telephone Laboratories, что вскоре привело его к весьма успешной карьере.

В 1929 году Вевер и его научный ассистент Чарльз Уильям Брей исследовали, как уши и мозг превращают звуковые сигналы в нервные импульсы. Доминирующая в то время теория утверждала, что частота импульсов в слуховом нерве пропорциональна интенсивности слухового стимула. Вевер и Брей, однако, полагали, что частота нервного импульса в точности повторяет частоту стимула, подобно сигналу в телефонной линии; таким образом, данная точка зрения стала известна как «телефонная теория» кодирования звука. Чтобы проверить эту теорию, Вевер и Брей решили прибегнуть к неортодоксальному подходу, превратив кошку в живой телефон. После введения успокоительного несчастному животному они удалили часть его черепа и обернули электрод вокруг одного из слуховых нервов. Сигнал от электрода передавался через вакуумный усилитель и экранированный кабель к телефонной трубке в звуконепроницаемой комнате на расстоянии 15 метров. В то время как Брей говорил в ухо кошки, Вевер прислушивался, приникнув ухом к трубке, и отмечал звуки, улавливаемые электродом.

К удивлению Вевера и Брея, сигналы, поступавшие от слухового нерва кошки, были чёткими, словно их производил механический телефонный передатчик.

Чтобы убедиться, что никакой другой механизм не отвечает за генерацию этих сигналов, Вевер и Брей изменили условия эксперимента, поместив электрод в ткани, прилегающие к слуховому нерву, и ограничив приток крови к мозгу кошки. В каждом случае передача резко прекращалась; это подтверждало, что сигналы действительно исходили от слухового нерва. Пара даже пошла на крайний шаг – убийство кошки, и Вевер впоследствии отметил: «После смерти животного отклик сначала уменьшился по интенсивности, а затем и вовсе прекратился».

После этого эксперимента Вевер и Брей написали статью под названием «Природа акустического отклика: связь между частотой звука и частотой импульсов в слуховом нерве», которая появилась в «Журнале экспериментальной психологии» (англ. Journal of Experimental Psychology) в 1930 году. Их неортодоксальное исследование доказало правдивость телефонной теории кодирования звука и привело к тому, что пару наградили медалью Говарда Кросби Уоррена в 1936 году.

Вевер и Брей продолжили свою блестящую карьеру. Брей стал адъюнкт-профессором психологии в Принстонском университете, заместителем директора по исследованию людских ресурсов в ВВС США и ведущим учёным Национального совета по исследованиям в области обороны и военно-морского флота США. Он умер в 1982 году в возрасте 78 лет.

В свою очередь, Эрнест Вевер во время Второй мировой войны работал консультантом в Национальном комитете оборонных исследований; именно тогда он обнаружил, что люди с музыкальным образованием превосходили операторов гидролокаторов независимо от того, на каком инструменте они играли. После войны Вевер стал одним из ведущих специалистов по человеческому слуху, опубликовав в 1949 году монографию на эту тему под названием «Теория слуха». Одним из его величайших вкладов в эту область было развитие теории частотного кодирования. Она основывалась на наблюдениях, сделанных во время экспериментов с «телефонной» кошкой, а именно: частота многих воспринимаемых звуков превышала максимальную известную частоту срабатывания нервных клеток. Вевер решил, что на этих частотах сигнал передаётся не отдельными нервными волокнами, а скорее скоплениями нервов. Позже Вевер заинтересовался эволюцией слуха позвоночных и в 1967 году основал исследовательский зоопарк в Принстоне, куда из Флориды по воздуху были доставлены различные виды птиц, рыб, рептилий, земноводных и даже дельфинов. Исследования вылились ещё в две работы: «Слух рептилий» (1978 год) и «Слух земноводных» (1985 год). После продуктивной карьеры, длившейся более шести десятилетий, Эрнест Вевер умер в 1991 году в возрасте 89 лет.

Тем не менее, самый печально известный эксперимент Вервера и Брея оставит после себя собственное наследие. Вскоре после публикации их статьи 1930 года об экспериментах с кошкой и телефоном было обнаружено, что некоторые из основных выводов на самом деле были ошибочными. Эксперимент, проведённый в 1932 году Хэллоуэллом Дэвисом, показал, что сигналы, которые улавливали Вевер и Брей, генерировались не слуховым нервом, а улиткой, спиралевидной структурой во внутреннем ухе. На самом деле сигналы, генерируемые слуховым нервом, настолько сжаты и искажены, что расшифровать их практически невозможно. Тем не менее, открытие так называемой «кохлеарной микрофонии», частота которой точно отражает частоту воспринимаемого звука, в конечном итоге привело к созданию кохлеарного имплантата французскими изобретателями Андре Джорно и Чарльзом Эйрисом в 1957 году. Кохлеарные имплантаты работают с помощью микрофона для генерации электрического сигнала, который непосредственно стимулирует кохлеарный нерв, минуя повреждённые или больные части уха и позволяя людям с определёнными нарушениями слуха частично слышать. На момент написания этой статьи более 180 000 человек во всём мире воспользовались этой технологией; но стоило ли ради этого превращать кошку в телефон… Что ж, решать вам.