Minner er en av de mest fantastiske, fantastiske, og samtidig lite studerte resultatene av arbeidet med de nevrofysiologiske mekanismene i kroppen vår. Tross alt, på en eller annen måte kan kombinasjonen av arbeidet med små synapser i hjernen og aktiveringen av nevroner ved å bruke dem tillate bilder av de tingene vi husker å vises i hodet vårt. Summen av alle minnene våre gjør oss til den vi er. De er oss i alle henseender. Uten dem ville vi sluttet å være den vi er.
I en av episodene av den britiske science fiction-serien "Black Mirror" (som ikke har sett - jeg anbefaler det på det sterkeste), som forteller om vår mulige dystopiske fremtid, ble det sagt om et lite apparat som er implantert bak en persons øre og gir ham muligheten til ikke bare raskt å huske noen et øyeblikk fra fortiden, men også "spille" dette øyeblikket i hodet ditt i utrolig klare detaljer, som en film på skjermen foran øynene.
Theodore Berger, en biomedisinsk ingeniør ved University of South California, lover ikke dette nivået av tilbakeføring til minner (som kanskje er til det beste), men har jobbet med lignende minneimplantater i lang tid. Enheten, implantert direkte i hjernen, takket være en spesiell metode for elektrisk stimulering av en del av hjernen, er i stand til å etterligne funksjonene til hippocampus, noe som tillater dannelse av minner. Testene av de første modifikasjonene av en slik anordning ble utført på laboratoriemus og aper. I følge forskeren er det på tide å begynne å teste en slik enhet på mennesker.
Bergers enhet er basert på teorien om hvordan hippocampus forvandler korttidsminner (for eksempel hvor du plasserer nøklene dine) til langtidsminne (du kan senere huske hvor du satte dem). Forskeren utførte sine tidlige eksperimenter på kaniner: først spilte han en viss lyd, og blåste deretter i ansiktene deres og tvang dem til å blinke. Han bemerket snart at etter at lyden ble hørt, ville kaninene begynne å blinke selv uten å bli utsatt for luftstrømmen. Berger bestemte seg for å registrere aktiviteten til hippocampus i det øyeblikket ved hjelp av et encefalogram (han koblet elektroder som leste hjerneaktivitet til kaninens hode) og fant ut at kaninene lærte å knytte den lydende lyden til den videre effekten av luftstrømmen på dem. Encefalogrambildet visteat signalene i hippocampus i dette øyeblikket endres på en helt forutsigbar måte.
"Gjennom trening har hippocampus blitt aktivt involvert i å modifisere kretsløpet av impulser (signaler)," kommenterer Gregory Clarke, en tidligere student i Berger og professor i biomedisinsk teknikk ved University of Utah (USA).
Berger ga selv dette ordningen med påførte pulser navnet "rom-tid-kode". Og denne koden bestemmes av hvilke nevroner i hjernen som deltar i signaloverføring og når nøyaktig denne overføringen skjer.
”Overføring av romtidskode gjennom de forskjellige lagene i hippocampus forvandler den til slutt til en annen romtidskode. Vi vet ennå ikke hvorfor, men når den gjør det, er den resulterende tid-rom-koden hva resten av hjernen kan oppfatte som langtidsminne, forklarer Berger.
Den utgående koden er et minne som resten av hjernen bruker som et lesbart og forståelig signal. Når det gjelder kaniner gjør det at de blinker etter å ha hørt en viss lyd. I følge Berger var han i stand til å utlede en matematisk modell som generelt er en oppførselsregel for hippocampus, som brukes til å konvertere korttidsminner til langvarige.
Salgsfremmende video:
Med denne generelle regelen i hånden skapte han en kunstig hippocampus for laboratorierotter. Han lærte gnagere først å utføre hukommelsesorienterte oppgaver. Han lærte gnagere å trykke på en av to tilstøtende små spaker, og irriterte dem deretter med retningslys. Etter en stund, da den trente gnageren kom tilbake til oppgaven, lærte Berger ham å trykke på en annen spak, motsatt av den som rotta presset innledningsvis. Dermed ble det demonstrert at gnageren husket hva som ble krevd av ham.
I løpet av disse treningsøktene registrerte Berger og kollegene fordelingen av signaler som går gjennom gnagernes hippocampus, og bemerket at romtidskodene tilsvarer oppgavenes minne ved å trykke på pinnene. Forskere har samlet informasjon om signalkretsene som kommer inn og forlater hippocampus, og basert på disse dataene, utviklet en matematisk modell som kunne forutsi den utgående rom-tidskoden som tilsvarer den opprinnelig innkommende. Senere, da Berger sprøytet inn et medikament som blokkerer minnedannelse hos rotter som ble trent til å skyve spaker, brukte han enheten sin for å elektrisk stimulere hjernen med et mønster av impulser som tilsvarer den utgående rom-tidskoden forutsagt av hans matematiske modell. Eksperimentet endte med full suksess. Rottene presset de rette spakene.
“Hjernen deres henviste til riktig kode som om koden hadde blitt opprettet av seg selv. Slik lærte vi å bringe minner tilbake til hjernen,”kommenterer Berger.
Berger testet også funksjonaliteten til implantatet hos rhesus-aper, og gjenopprettet evnen til å hente frem minner fra en del av den prefrontale cortex. Dette området er involvert i arbeidet med utøvende funksjoner, for eksempel bruk av minner for å løse nye, tidligere ikke møtte oppgaver. I denne sammenhengen har implantatet også vist seg å være effektivt for å forbedre minnefunksjonen til aper.
Men kan et lignende implantat brukes hos mennesker, og vil det fungere?
"Alle disse implantatene som direkte samspiller med hjernen, må møte et grunnleggende problem," sier Dustin Tyler, professor i ingeniørfag ved Case Western Reserve University.
“Hjernen har milliarder av nevroner og billioner interneuronale forbindelser (synapser) som lar dem jobbe sammen. Derfor er det ekstremt vanskelig å prøve å finne en teknologi som direkte kan samhandle med så mange nevroner og kombinere dem til å jobbe på et rimelig høyt nivå."
Hvis cochleaimplantater som simulerer et sett med lydfrekvenser ved å stimulere hørselsnerven gjennom et par dusin elektroder til slutt ikke kan simulere lyd perfekt, hva kan vi si om et så mer komplekst system som minne? Du må forstå at på det nåværende nivået av metoder og teknologier, ved bruk av alle disse elektrodene, er forskere fortsatt veldig langt fra den reelle muligheten for å modellere minner. Dette hindret imidlertid ikke den nye oppstarten, Kernel, fra å kontakte Berger, ansette ham, gjøre ham til leder for forskningsavdelingen og finansiere forskningen hans.
Kernels opprinnelige mål var å bringe Berger-implantater til markedet som medisinsk utstyr som kan hjelpe mennesker med forskjellige hukommelsesproblemer. Berger gjennomfører for tiden kliniske studier av implantatet sitt på frivillige og rapporterer at pasienter presterer bra på hukommelsestester. Ideelt sett ønsker Kernel, ifølge Kernel-administrerende direktør Brian Johnson, å utvikle enheter som gjennom enkel og sikker kirurgi kan implanteres i den menneskelige hjernen og styrke menneskelig intelligens på områder som oppmerksomhet, kreativitet og fokus.
Et slikt resultat vil selvfølgelig bli et nytt aktivitetsfelt for forskjellige regulerende myndigheter og gjenstand for mange tvister og spørsmål: er dette utstyret medisinsk eller vanlig forbruker? Og trenger vi å regulere distribusjonen deres? Fra helseorganisasjoners synspunkt vil slike enheter, hvis de blant annet er utstyrt med evnen til å diagnostisere eller behandle sykdommer eller påvirke strukturen og funksjonen i kroppens funksjoner, virkelig anses som medisinske. Imidlertid vil subkutane implantater som kan øke en persons konsentrasjon eller kreativitet sannsynligvis unnslippe strenge myndighetstilsyn og vil bli sett på som de samme konvensjonelle kosttilskuddene som stimulerer hjernen vår.
Johnson selv kommenterte ikke hvilken retning selskapet Kernel vil jobbe i og hva slags enheter det planlegger å produsere til slutt. Mest sannsynlig vil alt avhenge av det spesifikke individuelle implantatet, dets funksjoner, omfang og potensielle bivirkninger. Naturligvis har hvert medisinsk utstyr, som enhver medisin, sine egne bivirkninger. Nå kan vi bare vente og håpe at disse bivirkningene vil ha en positiv side, og ikke bli en annen inspirasjon for den nye chilling-episoden av serien "Black Mirror".
NIKOLAY KHIZHNYAK
