Как улучшить мозг. Выпуск 18. Разговоры о будущем: химерный мозг и внешние интерфейсы

Мы продолжаем освещать исследовательский топик Augmentation of Brain Function: Facts, Fiction and Controversy. Разговоры про улучшение мозга внешними воздействиями можно вести путями. Один из путей, согласно Ноллету, начался с исследований и диагностики неврологических нарушений путем применения неинвазивной стимуляции мозга с использованием транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). То есть, мы используем возможности улучшения и «дополнения» мозга для победы над патологиями.  И это продолжается, как можно увидеть из различных статей, и по сей день в работах ученых по картированию мозга и восстановлению утраченных им функций. Но становится гораздо интереснее, когда мы узнаем, что ученые также пытаются изучить влияние такого рода стимуляций на «здоровых людей». Это и есть тот самый второй путь. Сюда относятся усиление внимания и бдительности в работах Нельсона, моторное обучение у Кантареро и различные способы «…улучшения внимания, восприятия, памяти и других форм познания…», согласно статье Кларка.


Эти вопросы, как никогда ранее, горячо обсуждаются современными учеными и трансгуманистами. Всем интересно, что же готовит нам будущее и как технологии скажутся на развитии нашего вида Homo Sapiens sapiens. На эту тему размышляет и автор статьи, о которой мы расскажем сегодня.

Тканевая инженерия и «химерные» стволовые клетки

Из медицины нам известны случаи пересадки клапанов сердца от свиней человеку. Но что может случиться, если пересадить клетки одного вида в мозг другого? В 2013 году Сяонин Хан и его коллеги опубликовали статью, в которой рассматривалась возможность улучшение качества нейронной обработки у одного вида путем хирургического пересадки клеток из мозга другого «более продвинутого» вида. Суть эксперимента была в изучении самой возможности пересадки клеток-предшественников астроглиальных клеток человека в передний мозг мыши и поведенческих последствий от такого рода манипуляций. Астроциты (клетки глии, которые не продуцируют электрические сигналы,  как это делают нейроны), считаются очень важными при поддержании различных физиологических функций и защиты нейронов, особенно важна их способность генерировать кальциевые сигналы в ответ на нейронную активность. Эта сигнализация имеет решающее значение для общей активности мозга, к тому же астроциты человека работают втрое быстрее, чем у мыши.

Результатом экспериментов стал тот факт, что в гиппокампе мыши человеческие глиальные клетки прекрасно себя чувствовали и распространяли кальциевые сигналы со скоростью, обычно встречающейся в мозге человека. Более того, было отмечено усиление передачи сигналов между нейронами (то есть долгосрочное потенцирование, лежащее в основе обучения и формирования памяти). Важно также, что функционирующие трансплантированные стволовые клетки улучшили реакции у мышей в различных поведенческих тестах.

Позже, другие исследователи, Марта Виндрем и коллеги, использовали расширенный протокол для изучения долгосрочных эффектов приживления человеческих клеток-предшественников у неонатальных. Согласно данным, наблюдалось устойчивое падение количества мышиных клеток глии, совпадающее с одновременным увеличением содержания аналогичных клеток человека в мозге мыши. Этот пропорциональный сдвиг был настолько сильным, что через год глиальные клетки-предшественники, обнаруженные в популяциях переднего мозга мыши, были почти полностью человеческого происхождения. Тот факт, что имплантированные человеческие клетки в конечном счете заменили исходные клетки мыши-хозяина, был для исследователей крайне неожиданным.

Внешние устройства и интерфейсы «мозг-компьютер»

Разнообразие интерфейсов и внешний устройств растет день ото дня, и эти устройства  имеют огромную историю успеха для восстановления различных функций и медицинский применений. Но такой успех, безусловно, порождает и новые вопросы. Один из них – вопрос, который был рассмотрен Теодором Бергером, в отношении возможности подключения мозга к внешнему устройству с целью обучения. Было показано, что нейропротез увеличивал функцию памяти, вызванный дефицит которой у мышей, имитировал естественные нарушения памяти у человека. Далее этот подход был расширен Хэмпсоном до использования нейропротезов в префронтальной коре макак-резусов. Путем различных экспериментов также была доказана возможность прямого применения интерфейсов «мозг-компьютер» для моторного обучения Бэмфордом, Эррерсом, Хогри и другими.

Мигель Паис-Виейра и его коллеги, входящие в группы Мигеля Николелиса и Михаила Лебедева, продемонстрировали еще более интересную концепцию, а именно интерфейс «мозг-мозг», для совместной обработки информации. Суть эксперимента состояла в том, что у двух крыс были встроены электроды в сенсомоторные области. Одна из крыс служила «кодировщиком» информации во время выполнения той или иной задачи, активность ее мозга записывалась, и затем передавалась на мозг второй, «принимающей» или «декодерной» крысы, находящейся в другой лаборатории. Мозг «крысы-декодера» электрически стимулировался через имплантированную электродную решетку на основе сигналов, получаемых от первой крысы. Результатом стало то, что «крыса-декодер» обучилась задаче непрямым методом (нейронными паттернами другого животного, переданными через искусственный канал связи) и впоследствии выполняло аналогичную задачу так же, как и «крыса-кодировщик». Похожий опыт был повторен Грау и на людях, только в качестве записывающего устройства в «исходном» мозге использовался неинвазивный метод ЭЭГ и ТМС для передачи в «мозг-приемник» с целью установить, что возможна прямая связь между мозгами людей, находящихся в сознании.

Заключение — оптимизм, сбалансированный осторожной предусмотрительностью

Что использование стволовых клеток, что различные интерфейсы – крайне захватывающая и слегка футуристическая область современной науки. Наверняка в будущем будут получены еще более невероятные и многообещающие результаты. Сейчас мы не можем предугадать, что это будет и как это скажется на обществе, какого рода этические вопросы появятся вместе с этими открытиями. Улучшение и расширение врожденных функций, нейроинженерия, межвидовая биология, «глобальный мозг» Карьязиса – звучит как часть научно-фантастического рассказа. Но, в принципе, вполне может стать реальностью в недалеком будущем. Люди ищут решение возникающих этических противоречий и пытаются прийти к согласию, нужны ли людям улучшения такого рода или нет. Никто не знает ни долгосрочных последствий межвидовых имплантов, ни то, как это может сказаться на структуре и функциях мозга и как могут измениться нормы «нормального поведения человека». А это еще далеко не все вопросы. Ученые приходят к выводу, что остается только с осторожностью подходить к решению таких тонких вопросов и включать  всех членов общества для их обсуждения.

 

Текст: Анастасия Натрова

Zehr EP (2015) Future think: cautiously optimistic about brain augmentation using tissue engineering and machine interface. Front. Syst. Neurosci. 9:72. doi: 10.3389/fnsys.2015.00072

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *