Читать книгу "Будущее разума - Митио Каку"

Искусственный гиппокамп

В настоящее время искусственный гиппокамп примитивен и способен записывать воспоминания только по одному, последовательно. Но ученые планируют повысить сложность искусственного гиппокампа, чтобы он мог хранить различные воспоминания и записывать воспоминания разных животных; предполагается постепенно дойти и до обезьян. Они также планируют сделать эту технологию беспроводной, заменив провода крохотными радиопередатчиками, чтобы воспоминания можно было загружать в мозг дистанционно, не имплантируя в него электроды.

Поскольку у людей гиппокамп тоже участвует в обработке воспоминаний, ученые видят в будущем широкое применение этой технологии для лечения инсультов, слабоумия, болезни Альцгеймера и множества других проблем, возникающих при повреждении или истощении этой области мозга.

Разумеется, прежде нужно преодолеть множество препятствий. Несмотря на все, что мы узнали о гиппокампе со времен случая с H. M., эта зона мозга до сих пор остается для нас чем-то вроде черного ящика: его внутреннее устройство и принципы работы по большей части неизвестны. В результате невозможно создать воспоминание с нуля, но, если задание выполнено и воспоминание обработано, можно записать его и проиграть вновь.

Перспективные направления

Работа с гиппокампом приматов и тем более человека будет более трудоемкой, потому что гиппокамп у них намного больше и сложнее, чем у мышей. Первым шагом должно стать создание подробной нейронной карты гиппокампа. Это означает, что нужно помещать электроды в различные участки гиппокампа и записывать сигналы, которыми его части постоянно обмениваются между собой. Таким образом можно будет определить, какими путями движутся в гиппокампе потоки информации. В гиппокампе четыре основных отдела (CA1, СА2, СА3 и CA4), и ученым нужно будет записать сигналы, которыми они обмениваются.

На втором этапе исследований испытуемый будет выполнять определенные задания, а ученые — записывать импульсы, которые проходят по различным областям гиппокампа, т. е. фактически записывать воспоминания. К примеру, освоение определенного навыка (такого, скажем, как умение прыгать через скакалку) породит в гиппокампе электрическую активность, которую можно записать и тщательно проанализировать. Затем можно создать словарь, сопоставив каждое воспоминание с потоком информации, проходящей через гиппокамп.

Наконец, третий этап предусматривает запись воспоминания и подачу по электродам соответствующего сигнала в гиппокамп другого испытуемого, чтобы проверить, можно ли загрузить воспоминание. Таким образом испытуемый, возможно, научится прыгать через скакалку, хотя никогда раньше этого не делал. Если все получится, ученые постепенно создадут библиотеку, содержащую записи конкретных воспоминаний.

Возможно, пройдет не один десяток лет, прежде чем начнется работа с человеческой памятью, но можно примерно представить, как это будет выглядеть. В будущем людей, вероятно, будут нанимать для создания определенных воспоминаний, таких как шикарный отдых или фантастическое сражение. В различные области мозга таких людей будут вживлять наноэлектроды для записи воспоминаний. Эти электроды должны быть чрезвычайно маленькими и не мешать формированию воспоминаний.

Информация с электродов по беспроводной связи будет поступать в компьютер и соответствующим образом обрабатываться. Позже человеку, пожелавшему испытать эти воспоминания, введут в гиппокамп аналогичные электроды и с их помощью передадут воспоминание в мозг.

(Конечно, здесь есть сложности и свои подводные камни. Если попытаться внедрить в мозг воспоминание о каком-то физическом занятии, скажем, о боевом искусстве, то возникнет проблема «мышечной памяти». Ведь когда мы, к примеру, ходим, то не обдумываем осознанно каждое движение и каждый шаг. Ходьба стала нашей второй натурой, потому что ходим мы очень часто и начинаем ходить в очень раннем возрасте. Это означает, что сигналы, управляющие движениями ног, возникают не только в гиппокампе, но и в двигательной коре, мозжечке и подкорковых узлах. В будущем, если нам захочется научиться вживлять себе память о занятиях спортом, ученым придется выяснить, как так получается, что некоторые воспоминания частично хранятся и в других областях мозга.)

Зрение и память

Формирование воспоминаний — сложный процесс, но предлагаемый подход имеет то преимущество, что дает возможность срезать часть пути, подслушав сигналы в гиппокампе, куда сенсорные импульсы попадают уже обработанными. В «Матрице», однако, электрод, как вы помните, располагался возле основания черепа, и воспоминания загружались непосредственно в мозг. При этом предполагалось, что можно расшифровать «сырые», необработанные импульсы, поступающие от глаз, ушей, кожи и т. п. и проходящие через ствол спинного мозга в таламус. Это гораздо сложнее, чем анализировать уже обработанные послания, циркулирующие в гиппокампе.

Чтобы дать вам некоторое представление об объеме необработанной информации, поступающей в таламус из спинного мозга, рассмотрим всего лишь один аспект: зрение, поскольку многие воспоминания имеют зрительный характер. Сетчатка глаза содержит примерно 130 млн фоторецепторов, известных как колбочки и палочки; в любое время они обрабатывают и записывают 100 млн бит информации об окружающем мире.

Этот громадный объем данных собирается воедино и пересылается в таламус по зрительному нерву, обладающему пропускной способностью 180 Мбит/с. Оттуда информация уходит в затылочную долю мозга, т. е. в самую заднюю его часть. Расположенная там зрительная кора, в свою очередь, начинает напряженный процесс обработки этой горы информации. Зрительная кора состоит из нескольких кусочков в задней части мозга, и каждый кусочек настроен на выполнение конкретного задания. Эти кусочки обозначают как V1 — V8.

Замечательно, что область, обозначаемая V1, работает как зеркало; она создает на заднике мозга рисунок, очень похожий по очертаниям и форме на оригинальное изображение. Этот образ поразительно похож на оригинал, за исключением того, что самый центр глаза, центральная ямка, занимает в V1 намного большую площадь, чем на сетчатке (это понятно, ведь именно в центральной ямке плотность нейронов максимальна). Поэтому образ в V1 — не точная копия видимого, а искаженная, и большую часть площади занимает его центральная часть.

Остальные (помимо V1) области затылочной доли обрабатывают различные аспекты изображения, в том числе:

• стереозрение — эти нейроны сравнивают образы, поступающие с разных глаз (V2);

• расстояние — эти нейроны определяют расстояние до объекта, ориентируясь на размеры теней и другую информацию от обоих глаз (V3);

• цвет — обрабатывается в области V4;

• движение. Разные контуры подхватывают разные типы движения, включая прямолинейное, спиральное и расширяющееся. Это происходит в области V5.

Ученые определили более 30 различных нейронных контуров, связанных со зрением, но на самом деле их, вероятно, гораздо больше.