Спомените са един от най-невероятните, невероятни и в същото време малко проучени резултати от работата на неврофизиологичните механизми на нашето тяло. В крайна сметка, по някакъв начин комбинацията от работата на мънички синапси в мозъка ни и активирането на невроните с помощта им позволява изображенията на онези неща, които помним, да се появят в главата ни. Сумата от всичките ни спомени ни прави такива, каквито сме. Те сме ние във всички отношения. Без тях бихме престанали да бъдем това, което сме.
В един от епизодите на британския научнофантастичен сериал "Черно огледало" (който не е гледал, горещо го препоръчвам), който разказва за възможното ни дистопично бъдеще, беше казано за едно мъничко устройство, което се имплантира зад ухото на човек и му дава възможност не само бързо да си припомни някои миг от миналото, но и „играйте“този момент в главата си в невероятно ясни детайли, като филм на екрана пред очите ви.
Теодор Бергер, биомедицински инженер от Университета в Южна Калифорния, не обещава това ниво на възвръщаемост към спомените (което е може би най-доброто), но дълго време работи върху подобни импланти на паметта. Устройството, имплантирано директно в мозъка, благодарение на специален метод на електрическа стимулация на част от мозъка, е в състояние да имитира функциите на хипокампуса, което позволява формирането на спомени. Тестовете на първите модификации на такова устройство са проведени върху лабораторни мишки и маймуни. Според учения е време да започнете да тествате такова устройство върху хора.
Устройството на Бергер се основава на теорията за това как хипокампусът преобразува краткосрочните спомени (например къде сте сложили ключовете си) в дългосрочна памет (по-късно можете да си спомните къде сте ги поставили). Ученият проведе ранните си експерименти върху зайци: първо той изсвири определен звук, а след това издуха в лицата им, принуждавайки ги да мигат. Скоро отбеляза, че след като се чуе звукът, зайците ще започнат да мигат, дори без да бъдат изложени на въздушния ток. Бергер решил да запише активността на хипокампуса в този момент, използвайки енцефалограма (той свързал електроди, четящи мозъчната активност с главата на заека) и открил, че зайците се научили да свързват звучащия звук с по-нататъшния ефект на въздушния поток върху тях. Снимката на енцефалограмата показаче сигналите в хипокампуса в този момент се променят по напълно предвидим начин.
„Чрез обучение хипокампусът се включи активно в модифицирането на схемата на импулсите (сигналите)“, коментира Грегъри Кларк, бивш студент на Бергер и професор по биомедицинско инженерство в Университета на Юта (САЩ).
Самият Бергер даде на тази схема от приложени импулси името "пространство-време". И този код се определя от това кои неврони в мозъка участват в предаването на сигнала и кога точно се извършва това предаване.
„Предаването на пространствено-времевия код през различните слоеве на хипокампуса във времето го превръща в различен пространствено-временен код. Все още не знаем защо, но когато това се случи, полученият време-пространствен код е това, което останалата част от мозъка може да възприеме като дългосрочна памет “, обяснява Бергер.
Изходящият код е памет, която останалата част от мозъка използва като четим и разбираем сигнал. В случай на зайци, това ги кара да мигат, след като чуят определен звук. Според Бергер той е успял да изведе математически модел, който по принцип е правило на поведение за хипокампуса, който се използва за преобразуване на краткосрочните спомени в дългосрочни.
Промоционално видео:
С това общо правило в ръка той създаде изкуствен хипокампус за лабораторни плъхове. Първо учел гризачи да изпълняват задачи, ориентирани към паметта. Той научи гризачите да натискат един от два съседни малки лоста, а след това ги раздразни с насочена светлина. След време, когато обученият гризач се върна към задачата, Бергер го научи да натисне друг лост, противоположен на този, който плъхът натисна първоначално. Така беше доказано, че гризачът помни какво се изисква от него.
В хода на тези тренировки Бергер и неговите колеги записаха разпределението на сигналите, преминаващи през хипокампуса на гризачите и отбелязаха, че пространствено-времевите кодове съответстват на паметта на задачата чрез натискане на пръчките. Учените са събрали информация за сигналните вериги, влизащи и излизащи от хипокампуса и въз основа на тези данни са разработили математически модел, който може да предвиди изходящия код от пространство-време, съответстващ на първоначално входящия. По-късно, когато Бергер инжектира лекарство, което блокира образуването на памет при плъхове, обучени да натискат лостове, той използва устройството си за електрическо стимулиране на мозъка с модел на импулси, съответстващ на изходящия космос-време, кода, предвиден от неговия математически модел. Експериментът завърши с пълен успех. Плъховете натискаха десните лостове.
„Мозъците им се отнасят до правилния код, сякаш кодът е създаден от самите тях. Ето как се научихме да връщаме спомените обратно в мозъка “, коментира Бергер.
Бергер също изпробва функционалността на импланта при маймуни от резус, възстановявайки способността им да припомнят спомени от част от префронталната кора. Тази област е включена в работата на изпълнителните функции, например използването на спомени за решаване на нови, не срещани преди това задачи. В този контекст имплантът също се оказа ефективен за подобряване на паметта на маймуните.
Но може ли подобен имплант да се използва при хора и ще работи ли той?
„Всички тези импланти, които взаимодействат директно с мозъка, ще трябва да се сблъскат с един основен проблем“, казва Дъстин Тайлър, професор по инженерство в университета Case Western Reserve.
„Мозъкът има милиарди неврони и трилиони междунейронни връзки (синапси), които им позволяват да работят заедно. Следователно опитът да се намери технология, която може директно да взаимодейства с толкова много неврони и да ги комбинира, за да работят на разумно високо ниво, е изключително трудно."
Ако кохлеарните импланти, които симулират набор от звукови честоти чрез стимулиране на слуховия нерв чрез няколко дузини електрода, в крайна сметка не могат перфектно да имитират звука, тогава какво можем да кажем за такава по-сложна система като паметта. Трябва да разберете, че на сегашното ниво на методи и технологии, използвайки всички тези електроди, учените все още са много далеч от реалната възможност за моделиране на спомени. Това обаче не попречи на новия стартъп, Kernel, да се свърже с Бергер, да го наеме, да го направи ръководител на изследователския му отдел и да финансира неговите изследвания.
Първоначалната цел на Kernel беше да внесе на пазара импланти на Berger като медицински изделия, които могат да помогнат на хората с различни проблеми с паметта. В момента Бергер провежда клинични изпитвания на своя имплант върху доброволци и съобщава, че пациентите се представят добре на тестове за памет. В идеалния случай обаче, според изпълнителния директор на Kernel Брайън Джонсън, Kernel иска да разработи устройства, които чрез проста и безопасна хирургия могат да бъдат имплантирани в човешкия мозък и да подобрят човешкия интелект в области като внимание, креативност и фокус.
Разбира се, такъв резултат ще се превърне в ново поле за дейност на различни регулаторни органи и ще стане предмет на много спорове и въпроси: медицински или обикновен потребител ли са тези устройства? И трябва ли да регулираме тяхното разпределение? От гледна точка на здравните организации, такива устройства, ако, наред с други неща, са надарени със способността да диагностицират или лекуват заболявания или засягат структурата и функционирането на функциите на тялото, най-вероятно наистина ще се считат за медицински. Въпреки това, подкожните импланти, способни да повишат концентрацията или креативността на човек, вероятно ще успеят да избегнат строгия регулаторен надзор и ще се разглеждат като същите редовни хранителни добавки, които стимулират мозъка ни.
Самият Джонсън не коментира в коя посока ще работи неговата компания Kernel и какви устройства планира да произвежда в крайна сметка. Най-вероятно всичко ще зависи от конкретния индивидуален имплант, неговите функции, обхват и потенциални странични ефекти. Разбира се, всяко медицинско изделие, както всяко лекарство, има свои странични ефекти. Засега можем само да чакаме и да се надяваме, че тези странични ефекти ще имат положителна страна, а не ще станат поредното вдъхновение за новия смразяващ епизод от поредицата "Черно огледало".
НИКОЛАЙ ХИЖНЯК