Spomienky sú jedným z najúžasnejších, najúžasnejších a zároveň málo študovaných výsledkov práce neurofyziologických mechanizmov nášho tela. Koniec koncov, nejaká kombinácia práce malých synapsií v našom mozgu a aktivácia neurónov pomocou nich umožňuje, aby sa obrazy tých vecí, ktoré si pamätáme, objavili v našej hlave. Súčet všetkých našich spomienok nás robí tým, kým sme. Sme vo všetkých ohľadoch. Bez nich by sme prestali byť tým, kým sme.
V jednej z epizód britského sci-fi seriálu „Black Mirror“(ktorý ho nesledoval - veľmi ho odporúčam), ktorý rozpráva o našej možnej dystopickej budúcnosti, sa hovorilo o malom prístroji, ktorý je implantovaný za ucho človeka a dáva mu možnosť nielen rýchlo si niektoré z nich vybaviť okamih z minulosti, ale tiež „zahrajte“tento okamih do hlavy v úžasne jasných detailoch, ako je film na obrazovke pred vašimi očami.
Theodore Berger, biomedicínsky inžinier z Univerzity v južnej Kalifornii, nesľubuje túto úroveň návratu k spomienkam (čo je možno najlepšie), ale dlhodobo pracuje na podobných pamäťových implantátoch. Prístroj implantovaný priamo do mozgu je vďaka špeciálnej metóde elektrickej stimulácie časti mozgu schopný napodobňovať funkcie hipokampu a umožňuje tak vytváranie spomienok. Testy prvých modifikácií takéhoto zariadenia sa uskutočňovali na laboratórnych myšiach a opiciach. Podľa vedca je čas začať testovať takéto zariadenie na ľuďoch.
Bergerov prístroj je založený na teórii toho, ako hippocampus transformuje krátkodobé spomienky (ako napríklad, kam vložíte kľúče) do dlhodobej pamäte (neskôr si môžete spomenúť, kam ste ich vložili). Vedec uskutočnil svoje prvé pokusy na králikoch: najprv hral určitý zvuk a potom vrhol do ich tváre, čo ich prinútilo zamrkať. Čoskoro si všimol, že po zaznení zvuku králiky začnú blikať, aj keď nebudú vystavení prúdu vzduchu. Berger sa rozhodol zaznamenať aktivitu hippocampu v tom okamihu pomocou encefalogramu (pripojil elektródy čítajúce mozgovú aktivitu k hlave králika) a zistil, že sa králiky naučili spájať znejúci zvuk s ďalším účinkom prúdu vzduchu na ne. Zobrazený encefalogramže signály v hippocampe sa v tomto okamihu menia úplne predvídateľným spôsobom.
„Hippocampus sa prostredníctvom školení aktívne zapája do úpravy obvodov impulzov (signálov),“komentuje Gregory Clarke, bývalý študent Bergera a profesor biomedicínskeho inžinierstva na univerzite v Utahu (USA).
Samotný Berger dal tejto schéme aplikovaných impulzov názov „časopriestorový kód“. A tento kód je určený tým, ktoré neuróny v mozgu sa zúčastňujú na prenose signálu a kedy presne sa tento prenos uskutoční.
„Prenos kódu časopriestoru cez rôzne vrstvy hippocampu v priebehu času ho zmení na iný kód času a času. Zatiaľ nevieme prečo, ale keď to tak je, výsledný časový priestorový kód je to, čo zvyšok mozgu môže vnímať ako dlhodobú pamäť, “vysvetľuje Berger.
Odchádzajúci kód je pamäť, ktorú zvyšok mozgu používa ako čitateľný a zrozumiteľný signál. V prípade králikov spôsobí, že po vypočutí určitého zvuku začnú blikať. Podľa Bergera bol schopný odvodiť matematický model, ktorý je všeobecne pravidlom správania sa hippocampu, ktorý sa používa na premenu krátkodobých spomienok na dlhodobé.
Propagačné video:
Na základe tohto všeobecného pravidla vytvoril umelý hippocampus pre laboratórne potkany. Najskôr učil hlodavcov vykonávať úlohy orientované na pamäť. Naučil hlodavce stlačiť jednu z dvoch susedných malých pák a potom ich podráždil smerovým svetlom. Po chvíli, keď sa vycvičený hlodavec vrátil k úlohe, ho Berger naučil stlačiť ďalšiu páku, oproti tej, ktorú potkan pôvodne stlačil. Ukázalo sa teda, že hlodavec si pamätá, čo sa od neho vyžaduje.
V priebehu týchto školení Berger a jeho kolegovia zaznamenali distribúciu signálov prechádzajúcich hipokampom hlodavcov a poznamenali, že časopriestorové kódy zodpovedajú pamäti úlohy stlačením prútikov. Vedci zhromaždili informácie o signálnych obvodoch vstupujúcich a opúšťajúcich hippocampus a na základe týchto údajov vyvinuli matematický model, ktorý by mohol predpovedať výstupný časopriestorový kód zodpovedajúci pôvodne prichádzajúcemu. Neskôr, keď Berger injekčne podal liek blokujúci pamäť potkanom vyškoleným na tlačenie pák, použil svoje zariadenie na elektrickú stimuláciu mozgu so vzorom impulzov zodpovedajúcich vychádzajúcemu časopriestorovému kódu predpovedanému jeho matematickým modelom. Experiment sa skončil v úplnom úspechu. Potkany stlačili pravé páky.
„Ich mozgy odkazovali na správny kód, ako keby ho sami vytvorili. Takto sme sa naučili prinášať spomienky späť do mozgu, “komentuje Berger.
Berger tiež testoval funkčnosť implantátu u opíc rézus, čím obnovil ich schopnosť vyvolať spomienky z časti prefrontálnej kôry. Táto oblasť sa podieľa na práci výkonných funkcií, napríklad na využívaní spomienok na riešenie nových, predtým sa nestretnutých úloh. V tejto súvislosti sa ukázalo, že implantát je tiež účinný pri zlepšovaní pamäťovej funkcie opíc.
Môže sa však podobný implantát použiť u ľudí a bude fungovať?
„Všetky tieto implantáty, ktoré priamo interagujú s mozgom, budú musieť čeliť zásadnému problému,“hovorí Dustin Tyler, profesor inžinierstva na Case Western Reserve University.
„Mozog má miliardy neurónov a bilióny interneuronálnych spojení (synapsií), ktoré im umožňujú spolupracovať. Pokúsiť sa nájsť technológiu, ktorá môže priamo interagovať s toľkými neurónmi a kombinovať ich tak, aby pracovali na primerane vysokej úrovni, je mimoriadne ťažké. ““
Ak kochleárne implantáty, ktoré simulujú množinu zvukových frekvencií stimuláciou sluchového nervu prostredníctvom niekoľkých desiatok elektród, nemôžu napokon dokonale napodobniť zvuk, potom môžeme povedať, čo sa týka tak komplexnejšieho systému, ako je pamäť. Musíte pochopiť, že na súčasnej úrovni metód a technológií, pomocou všetkých týchto elektród, sú vedci stále veľmi vzdialení od skutočnej možnosti modelovania spomienok. To však nezabránilo novému spusteniu, jadra, v kontaktovaní spoločnosti Berger, jeho najatí, čo z neho urobí vedúceho jeho výskumného oddelenia a financovanie jeho výskumu.
Pôvodným cieľom spoločnosti Kernel bolo uviesť na trh implantáty Berger ako zdravotnícke pomôcky, ktoré môžu ľuďom pomôcť s rôznymi problémami s pamäťou. Berger v súčasnosti vykonáva klinické skúšky s jeho implantátom na dobrovoľníkoch a uvádza, že pacienti dosahujú dobré výsledky pri testoch pamäti. V ideálnom prípade však podľa generálneho riaditeľa spoločnosti Kernel Brian Johnson chce Kernel vyvinúť zariadenia, ktoré sa prostredníctvom jednoduchej a bezpečnej operácie dajú implantovať do ľudského mozgu a zvyšujú inteligenciu ľudí v oblastiach, ako sú pozornosť, kreativita a zameranie.
Tento výsledok sa, samozrejme, stane novou oblasťou činnosti pre rôzne regulačné orgány a je predmetom mnohých sporov a otázok: sú tieto pomôcky lekárske alebo bežné spotrebiteľa? A musíme regulovať ich distribúciu? Z hľadiska zdravotníckych organizácií sa takéto pomôcky, pokiaľ sú, okrem iného, vybavené schopnosťou diagnostikovať alebo liečiť choroby alebo ovplyvniť štruktúru a fungovanie telesných funkcií, budú s najväčšou pravdepodobnosťou považované za lekárske. Subkutánne implantáty schopné zvýšiť koncentráciu alebo kreativitu osoby však budú pravdepodobne schopné uniknúť prísnemu regulačnému dohľadu a budú sa považovať za rovnaké pravidelné potravinové doplnky, ktoré stimulujú náš mozog.
Samotný Johnson sa nevyjadril, akým smerom bude pracovať jeho spoločnosť Kernel a aký druh zariadení plánuje nakoniec vyrobiť. S najväčšou pravdepodobnosťou bude všetko závisieť od konkrétneho jednotlivého implantátu, jeho funkcií, rozsahu a možných vedľajších účinkov. Každý zdravotnícky prostriedok, rovnako ako každý liek, má, samozrejme, svoje vedľajšie účinky. Zatiaľ môžeme len čakať a dúfať, že tieto vedľajšie účinky budú mať pozitívnu stránku a nestanú sa ďalšou inšpiráciou pre novú chladiacu epizódu série „Black Mirror“.
NIKOLAY KHIZHNYAK