Atmiņas ir viens no pārsteidzošākajiem, pārsteidzošākajiem un tajā pašā laikā maz izpētītajiem rezultātiem mūsu ķermeņa neirofizioloģisko mehānismu darbā. Galu galā kaut kā mazu smadzeņu sinapses darba apvienojums un neironu aktivizēšana, izmantojot tos, ļauj mūsu galvā parādīties tādu lietu attēliem, kuras mēs atceramies. Visu mūsu atmiņu summa padara mūs par tādiem, kādi mēs esam. Viņi visos aspektos ir mēs. Bez viņiem mēs pārstātu būt tādi, kādi esam.
Vienā no britu zinātniskās fantastikas sērijas "Melnais spogulis" (kurš to nav skatījies - ļoti iesaku) epizodē, kas stāsta par mūsu iespējamo distopisko nākotni, tika teikts par niecīgu ierīci, kas tiek implantēta aiz cilvēka auss un dod viņam iespēju ne tikai ātri atsaukt atmiņā kādu mirkli no pagātnes, bet arī “spēlējiet” šo brīdi savā galvā pārsteidzoši skaidrās detaļās, piemēram, filma uz ekrāna jūsu acu priekšā.
Teodors Bergers, Dienvidkalifornijas universitātes biomedicīnas inženieris, nesola šāda līmeņa atgriešanos atmiņās (kas varbūt ir vislabākais), bet ilgu laiku strādā pie līdzīgiem atmiņas implantiem. Ierīce, kas implantēta tieši smadzenēs, pateicoties īpašai smadzeņu daļas elektriskās stimulācijas metodei, spēj atdarināt hipokampu funkcijas, ļaujot veidot atmiņas. Šādas ierīces pirmo modifikāciju testi tika veikti ar laboratorijas pelēm un pērtiķiem. Pēc zinātnieka domām, ir pienācis laiks sākt pārbaudīt šādu ierīci cilvēkiem.
Bergera ierīces pamatā ir teorija par to, kā hipokampis īslaicīgas atmiņas (piemēram, kur jūs ievietojat atslēgas) pārveido ilgtermiņa atmiņā (jūs vēlāk varat atcerēties, kur tos ievietojāt). Zinātnieks veica savus agrīnos eksperimentus ar trušiem: vispirms viņš atskaņoja noteiktu skaņu, bet pēc tam pūta viņu sejās, liekot viņiem mirgot. Drīz viņš atzīmēja, ka pēc tam, kad bija dzirdama skaņa, truši sāks mirgot, pat nepakļaujoties gaisa strāvai. Bergers izlēma šajā brīdī reģistrēt hipokampu aktivitāti, izmantojot encefalogrāfiju (viņš savienoja elektrodus ar truša galvu, kas nolasa smadzeņu darbību) un atklāja, ka truši iemācījās saistīt skanošo skaņu ar gaisa plūsmas turpmāko ietekmi uz tiem. Encefalogrāfijas attēls parādījaka signāli hipokampā šajā brīdī mainās pilnīgi paredzamā veidā.
“Apmācoties, hipokamps ir aktīvi iesaistījies impulsu (signālu) shēmas modificēšanā,” komentē Gregorijs Klārks, bijušais Bergera students un Jūtas Universitātes (ASV) biomedicīnas inženierijas profesors.
Pats Bergers šai lietišķo impulsu shēmai piešķīra vārdu "telpas-laika kods". Un šo kodu nosaka tas, kuri smadzeņu neironi piedalās signāla pārraidē un kad tieši notiek šī pārraide.
“Kosmosa-laika koda pārraide caur dažādiem hipokausa slāņiem galu galā to pārveido citā telpā-laika kodā. Mēs vēl nezinām, kāpēc, bet, kad tas notiek, iegūtais laika un telpas kods ir tas, ko pārējās smadzenes var uztvert kā ilgtermiņa atmiņu,”skaidro Bergers.
Izejošais kods ir atmiņa, kuru pārējās smadzenes izmanto kā lasāmu un saprotamu signālu. Trušiem tas ļauj mirgot, dzirdot noteiktu skaņu. Pēc Bergera teiktā, viņš spēja atvasināt matemātisko modeli, kas kopumā ir hipokampu uzvedības noteikums, ko izmanto, lai pārvērstu īstermiņa atmiņas ilgtermiņa.
Reklāmas video:
Ar šo vispārīgo noteikumu rokā viņš laboratorijas žurkām izveidoja mākslīgu hipokampu. Vispirms viņš grauzējus mācīja veikt uz atmiņu orientētus uzdevumus. Viņš iemācīja grauzējiem nospiest vienu no divām blakus esošajām mazajām svirām un pēc tam tos kairināja ar virzienrādītāju. Pēc brīža, kad apmācītais grauzējs atgriezās pie uzdevuma, Bergers iemācīja viņam nospiest citu sviru, kas bija pretī tai, kuru sākotnēji nospieda žurka. Tādējādi tika pierādīts, ka grauzējs atcerējās to, kas no viņa tika prasīts.
Šo apmācību laikā Bergers un viņa kolēģi reģistrēja signālu izplatību, kas iet caur grauzēju hipokampu, un atzīmēja, ka, nospiežot nūjas, telpas un laika kodi atbilst uzdevuma atmiņai. Zinātnieki ir apkopojuši informāciju par signālu ķēdēm, kas ienāk hipokampā un iziet no tā, un, pamatojoties uz šiem datiem, izstrādāja matemātisko modeli, kas varētu paredzēt izejošo telpas-laika kodu, kas atbilst sākotnēji ienākošajam. Vēlāk, kad Bergers injicēja zāles, kas bloķē atmiņas veidošanos žurkām, kas apmācītas virzīt sviras, viņš izmantoja savu ierīci smadzeņu elektriskai stimulēšanai ar impulsu modeli, kas atbilst izejošajam telpas un laika kodam, ko prognozē viņa matemātiskais modelis. Eksperiments beidzās ar pilniem panākumiem. Žurkas spieda labo sviru.
Viņu smadzenes atsaucās uz pareizo kodu, it kā kodu būtu izveidojuši viņi paši. Tas ir tas, kā mēs iemācījāmies atgūt atmiņas smadzenēs,”komentē Bergers.
Bergers pārbaudīja arī implanta funkcionalitāti rēzus pērtiķiem, atjaunojot viņu spēju atsaukt atmiņā atmiņu no prefrontālās garozas daļas. Šī joma ir iesaistīta izpildfunkciju darbā, piemēram, izmantojot atmiņas, lai risinātu jaunus, iepriekš nesaskartus uzdevumus. Šajā kontekstā ir pierādīts, ka arī implants ir efektīvs pērtiķu atmiņas funkcijas uzlabošanā.
Bet vai līdzīgu implantu var izmantot cilvēkiem un vai tas darbosies?
"Visiem šiem implantiem, kas tieši mijiedarbojas ar smadzenēm, būs jāsaskaras ar vienu būtisku problēmu," saka Dustins Tailers, Case Western Reserve University inženierzinātņu profesors.
“Smadzenēs ir miljardiem neironu un triljonos interneuronu savienojumu (sinapses), kas ļauj tām strādāt kopā. Tāpēc ir ārkārtīgi grūti mēģināt atrast tehnoloģiju, kas var tieši mijiedarboties ar tik daudziem neironiem un apvienot tos darbam saprātīgi augstā līmenī."
Ja kohleārie implanti, kas imitē skaņas frekvenču kopumu, stimulējot dzirdes nervu caur pāris desmitiem elektrodiem, galu galā nevar perfekti simulēt skaņu, tad ko mēs varam teikt par tik sarežģītāku sistēmu kā atmiņa? Jums jāsaprot, ka pašreizējā metožu un tehnoloģiju līmenī, izmantojot visus šos elektrodus, zinātnieki joprojām ir ļoti tālu no reālās atmiņas modelēšanas iespējas. Tomēr tas neapturēja jauno starta Kernelu sazināties ar Bergeru, pieņemt viņu darbā, padarīt viņu par tā pētījumu nodaļas vadītāju un finansēt viņa pētījumu.
Kodola sākotnējais mērķis bija ienest tirgū Bergera implantus kā medicīnas ierīces, kas var palīdzēt cilvēkiem ar dažādām atmiņas problēmām. Bergers šobrīd veic sava implanta klīniskos pētījumus ar brīvprātīgajiem un ziņo, ka pacienti labi veic atmiņas testus. Ideālā gadījumā tomēr, pēc kodola izpilddirektora Braiena Džonsona teiktā, Kernel vēlas attīstīt ierīces, kuras, izmantojot vienkāršu un drošu operāciju, var implantēt cilvēka smadzenēs un uzlabot cilvēka intelektu tādās jomās kā uzmanība, radošums un fokuss.
Protams, šāds rezultāts kļūs par jaunu darbības jomu dažādām pārvaldes iestādēm, un par to ir daudz strīdu un jautājumu: vai šīs ierīces ir medicīniskas vai parasts patērētājs? Un vai mums ir jāregulē to izplatīšana? No veselības aprūpes organizāciju viedokļa šādas ierīces, ja tām cita starpā ir piešķirta spēja diagnosticēt vai ārstēt slimības vai ietekmēt organisma funkciju struktūru un darbību, visticamāk, tās patiešām tiks uzskatītas par medicīniskām. Tomēr zemādas implanti, kas var palielināt cilvēka koncentrāciju vai radošumu, visticamāk, izkļūs no stingras regulatīvās uzraudzības, un tie tiks uzskatīti par tiem pašiem parastajiem uztura bagātinātājiem, kas stimulē mūsu smadzenes.
Pats Džonsons nekomentēja, kurā virzienā strādās viņa uzņēmums Kernel un kādas ierīces galu galā plāno ražot. Visticamāk, viss būs atkarīgs no konkrētā individuālā implanta, tā funkcijām, darbības jomas un iespējamām blakusparādībām. Protams, katrai medicīnas ierīcei, tāpat kā visām zālēm, ir savas blakusparādības. Pagaidām mēs varam tikai gaidīt un cerēt, ka šīm blakusparādībām būs pozitīvā puse, un tas nekļūs par vēl vienu iedvesmas avotu sērijas “Melnais spogulis” jaunajai atdzesēšanas epizodei.
NIKOLAY KHIZHNYAK