Dacă oamenii de știință își pot da seama de creier, va ajuta acesta să vindece toate bolile, să gestioneze sentimentele, să controleze amintirile și să genereze idei precum un computer?
Neurologul Ed Boyden a vorbit despre perspectivele cercetării creierului, ce poate realiza o persoană dacă învață să controleze neuronii și de ce proiectelor eșuate ar trebui să li se acorde o a doua sau chiar a treia șansă. Teoria și practica publică o traducere a interviului.
„Generați constant idei noi. Nu o citiți fără să vă gândiți. Comentați, formulați, reflectați și generalizați, chiar dacă citiți prefața. Așadar, vă veți strădui întotdeauna să înțelegeți esența lucrurilor, care este ceea ce este necesar pentru creativitate."
Ed Boyden a scris odată un scurt eseu de instrucțiune „Cum să gândești”, iar paragraful de mai sus a devenit regula sa numărul 1. Avea 28 de ani, a început propriul grup de cercetare în neuroștiință la MIT și a publicat deja o parte din cercetările sale, care i-a câștigat prestigiosul premiu Brain pentru că a contribuit la realizarea „probabil cea mai importantă descoperire tehnică din 40 de ani”, a spus președintele juriului. Acum aproape zece ani. Sistemul său de generare a ideilor pare să fi fost în conformitate cu așteptările. Boyden a primit anul trecut un premiu de 3 milioane de dolari, iar el și colegii săi au descoperit o nouă metodă de observare a unui circuit electric aproape inimaginabil de mic în creier. Acest lucru a produs unele dintre cele mai precise imagini ale creierului.
- Adesea spui că obiectivul tău este să „dezlegi creierul”. La ce te gandesti?
- Cred că sensul acestei fraze se va schimba pe măsură ce se vor dobândi noi cunoștințe, dar acum „dezvăluirea creierului” pentru mine înseamnă că, în primul rând, putem simula (cel mai probabil folosind un computer) procese care vor genera ceva precum gândurile și sentimente și, în al doilea rând, că putem înțelege cum să tratăm tulburări ale creierului, cum ar fi Alzheimer sau epilepsie. Acestea sunt două obiective care mă țin să înaintez. Unul se concentrează pe înțelegerea naturii umane, celălalt este mai medical.
Puteți certa cu mine observând că există o a treia întrebare: ce este conștiința? De ce avem amintiri, dar sticlele, stilourile și mesele, din câte știm, nu? Mă tem că nu avem încă o definiție exactă a conștiinței, de aceea această problemă este dificil de abordat. Nu avem o „măsură de conștiință” care să indice cât de conștient este ceva. Cred că vom ajunge într-o zi, dar pe termen mediu, aș dori să mă concentrez pe primele două întrebări.
„De ce știm atât de multe despre lume? Este destul de ciudat că putem înțelege legea gravitației universale sau a mecanicii cuantice"
Video promotional:
Când ați câștigat premiul Breakthrough în 2016, ați vorbit despre eforturile pe care le desfășurați în cercetarea creierului: „Dacă reușim, atunci putem răspunde la întrebări precum„ Cine sunt eu? Care este personalitatea mea? Ce ar trebuii să fac? De ce sunt aici? . Cum ne poate ajuta cercetarea să răspundem la întrebarea „Cine sunt eu?”
- Vă voi da un exemplu. Când criza economică a izbucnit în 2008, am vorbit cu mulți despre ce oamenii fac ceea ce fac. De ce multe dintre deciziile noastre nu sunt cele mai bune decizii pe care le-am putea lua? Desigur, există un întreg domeniu al științei - economia comportamentală, care încearcă să explice acțiunile noastre la nivel psihologic și cognitiv. De exemplu, dacă puneți o persoană o mulțime de întrebări, iar el trece pe lângă un castron de dulciuri, atunci va lua probabil câteva, pentru că este obosit de răspunsuri și nu poate rezista.
Economia comportamentală poate explica unele lucruri, dar nu poate explica procesele care stau la baza luării deciziilor și cu atât mai puțin, unele momente subconștiente pe care nu le avem deloc control. Observați că atunci când suntem conștienți de ceva, deseori este rezultatul unor procese inconștiente care s-au întâmplat chiar înainte. Deci, dacă am înțelege modul în care celulele creierului sunt organizate într-un circuit (practic un circuit computerizat, dacă veți dori) și am vedea cum informațiile curg prin aceste rețele și se schimbă, am avea o idee mult mai clară despre motivul pentru care creierul nostru acceptă anumite soluții. Dacă înțelegem acest lucru, poate putem depăși unele dintre limitări și cel puțin să înțelegem de ce facem ceea ce facem.
Vă puteți imagina că în viitorul foarte îndepărtat (va dura probabil multe decenii), vom putea să punem întrebări cu adevărat dificile despre motivul pentru care ne raportăm la anumite lucruri într-un fel sau altul, sau de ce ne gândim la noi înșine într-un anumit fel - întrebări care sunt în domeniul de vedere al psihologiei, filozofiei, dar la care este atât de dificil să obții un răspuns cu ajutorul legilor fizicii.
- Cum ajută cercetarea creierului să răspundă la întrebarea „De ce sunt aici?”
- Unul dintre motivele pentru care am trecut de la fizică la studierea creierului a fost întrebarea „De ce știm atât de multe despre lume?” Este destul de ciudat că putem înțelege legea gravitației sau că înțelegem mecanica cuantică - cel puțin în măsura în care se pot face computere. Este uimitor că lumea este înțelesă într-un fel.
Și mi-am pus o întrebare: dacă creierul nostru înțelege o parte din structura Universului, dar nu înțelege orice altceva și tot ceea ce înțelege este disponibil grație legilor fizicii, pe care se bazează și activitatea creierului nostru, atunci se dovedește ceva ca un cerc vicios, nu? Și încerc să-mi dau seama: cum să o rup? Cum să facem universul înțelegător? Să presupunem că nu înțelegem ceva despre univers, dar dacă știm cum funcționează mintea umană și ce fel de capacități de gândire ne lipsesc, poate putem crea o inteligență artificială mai dezvoltată, care va ajuta la consolidarea capacității noastre de a gândi.
Acest concept îl numesc uneori „coprocesor cerebral” - ceva care funcționează cu creierul și ne extinde înțelegerea.
Mai avem o mulțime de întrebări pentru univers, nu? Einstein a încercat să găsească o legătură între mecanica cuantică și gravitație, dar nu a reușit în această chestiune și până în ziua de azi nu este complet clar cum să rezolvăm această dilemă. Poate pentru a înțelege unele lucruri, trebuie să ne creștem abilitățile intelectuale. Ce se întâmplă dacă le extindem? Desigur, nu există garanții. Dar poate vom afla mai multe despre originea Universului, despre ce forțe l-au influențat la începutul existenței și care sunt acestea care afectează acum.
- Ultima întrebare pe acest subiect. Cum ajută cercetarea creierului să răspundă la întrebarea „Care este personalitatea mea?”
„În acest moment încercăm să cartografiem structura creierului. Este destul de dificil să vezi ceva în ea. Creierul în sine este suficient de mare - un om cântărește câteva kilograme - dar conexiunile dintre neuroni, cunoscute sub numele de sinapse, sunt minuscule. Aici vorbim despre nano-scală. Prin urmare, dacă doriți să vedeți cum sunt conectate celulele creierului într-o rețea, trebuie să luați în considerare sinapsele. Cum pot face acest lucru? Am dezvoltat o tehnică specială. Luăm o bucată de țesut cerebral și injectăm o substanță chimică în ea, mai precis un polimer, care este într-un fel foarte similar cu substanța din scutecele pentru copii. Este un polimer care se umflă atunci când se adaugă lichid.
Dacă îl plasăm în interiorul creierului și adăugăm apă, atunci vom putea să ne îndepărtăm moleculele care formează creierul și atunci vom putea vedea conexiunile minuscule dintre celule. Deci, ne gândim: dacă luăm un creier foarte mic, de exemplu un pește sau un vierme, îl putem studia în întregime? Vom fi capabili să înfățișăm întregul sistem nervos cu o precizie a salturilor individuale? Acum aceasta este la nivelul unei idei, încă nu există tehnologii necesare pentru implementare, dar dacă am reuși să îmbunătățim partea tehnică, ar fi posibil să întocmim o hartă suficient de detaliată a conexiunilor din creier, conform cărora poate fi reprodusă cu adevărat cu ajutorul unui computer. Și această copie va funcționa în același mod cu creierul organismului, care a devenit sursa principală?
Imaginați-vă că am avut un vierme cu 302 neuroni și am remarcat aproximativ 6 mii de conexiuni între ei, precum și molecule la joncțiuni. Este posibil să simulați acțiunile acestui vierme? Apoi, poate, va fi posibil să faceți la fel cu un pește, apoi cu un șoarece, și apoi cu un creier uman - fiecare dintre aceste creiere este de aproximativ o mie de ori mai mare decât precedentul. Dacă ați putea face o hartă a creierului uman, s-ar pune imediat întrebarea: dacă ați reproduce activitatea pe un computer, ați fi și voi? Așa cum am menționat anterior, nu avem o definiție exactă sau cel puțin funcțională a conștiinței, așa că, deși nu putem judeca această calitate doar uitându-ne la ceva, încă nu putem da un răspuns, aș spune. Dar aceasta ridică o întrebare interesantă despre natura personalității.
„Dacă am înțelege modul în care celulele creierului sunt organizate în circuite și am vedea cum informațiile curg prin aceste rețele, poate am putea înțelege de ce facem ceea ce facem.”
- Acum aproximativ un deceniu ai scris un eseu „Cum să gândești”. De atunci, ați avut modificări sau completări la aceste reguli?
„Am scris acest eseu destul de repede când am început echipa de cercetare la MIT și am petrecut cea mai mare parte a timpului într-o cameră goală așteptând să sosească echipamentul. De atunci, prin experiență, am învățat cum să respect cel mai bine aceste reguli. De exemplu, regula nr. 3 spune: „Lucrați înapoi din obiectivul dvs.”.
Din acel moment mi-am dat seama că dacă lucrați pornind de la o problemă care trebuie rezolvată și întâlniți oameni care au anumite abilități și care pornesc din capacitățile lor, atunci vă va fi foarte ușor să lucrați împreună, pentru că toate părțile sunt în interesat de asta. Posesorii de îndemânare doresc mai multă influență și rezolvarea problemelor, iar cei care stabilesc obiectivele doresc noi instrumente pentru rezolvarea acestor probleme. Prin urmare, regula nr. 3, „Lucrați înapoi, pornind de la obiectivul dvs.” duce în mod firesc la regula nr. 6 - „Colaborați”. De asemenea, am învățat să analizez natura problemelor. Anul acesta am susținut o scurtă prelegere la Forumul Economic Mondial de la Davos. S-a numit Pregătirea unei revoluții și a fost despre cum să înveți să adânci mai adânc în probleme și să faci soluții posibile. A fost ceva de genul „How to Think 2.0”, dar sub forma unui videoclip.
- Ce cărți au influențat cel mai mult dezvoltarea dvs. intelectuală?
- Una dintre ele este „Timpul, dragostea, memoria” de Jonathan Weiner. Ea vorbește despre perioadele în care oamenii au început să asocieze genele cu caracteristicile comportamentului. Autorul începe cu zorii epocii geneticii - când oamenii au descoperit că razele X schimbă genele - și se încheie cu modernitatea, când oamenii de știință își dau seama care sunt genele responsabile, de exemplu, pentru simțul timpului nostru sau pentru capacitatea de a ne aminti. Îmi place această carte pentru că arată știința în mișcare - nu ca un manual, „aveți fapte între șapte și patruzeci și opt, amintește-le” - arată oameni care suferă de incertitudine care depășesc tot felul de dificultăți și este foarte interesant. O recitesc în fiecare an și m-a influențat foarte mult.
A doua carte se numește Gândirea despre știință. Ea vorbește despre Max Delbrück, un fizician care și-a schimbat domeniul de activitate în biologie. El a adus o contribuție deosebită la descoperirea structurii genelor și a ajutat la demararea unei noi ere în biologia moleculară. Cartea spune multe despre părerile sale, despre modul în care a contemplat trecerea sa de la fizică la biologie. Această carte mi-a influențat foarte mult viața, pentru că de multe ori mă gândesc la cum să explorez sisteme complexe precum creierul, cum să-ți dau seama de starea reală, cum să scapi de apropiere și să nu te oprești la jumătatea drumului.
- Ați menționat că luați constant note. Ce este acest sistem?
- Când vorbesc cu cineva, pun hârtie pe masă și fac un rezumat al conversației. La final, fac poze cu notele de pe telefon și dau foaia interlocutorului meu. În fiecare lună parcurg toate aceste sinopsisuri și le etichetez cu cuvinte cheie. Există două motive pentru aceasta. În primul rând, de când am re-digerat conversația, mă ajută să-mi amintesc. În al doilea rând, de când am ales cuvintele cheie, este ușor de găsit. Până în prezent, am completat deja zeci de mii de astfel de note.
- Munca ta sugerează că petreci mult timp gândindu-te. Cum se obțin rezultate maxime?
- Există trei puncte, de la pragmatic la abstract. M-am trezit foarte devreme de mult. Încerc să mă trezesc la 4-5 dimineața, mult mai devreme decât alți angajați ai laboratorului. Datorită acestui lucru, am câteva ore de tăcere să mă gândesc și să nu fiu distras de nimic. Cred că acest lucru este important. În al doilea rând, multe idei bune sunt de fapt proaste, deoarece, de vreme ce sună imediat atât de bine, atunci toată lumea s-a gândit deja la ele și se străduiește să le implementeze. Prin urmare, de multe ori mă gândesc la lucruri care la prima vedere par idei proaste, dar deodată, dacă le privești din unghiul corect, se dovedesc a fi bune? Petrec mult timp încercând să abordez ideile din unghiuri diferite.
În urmă cu decenii, astronomul Fritz Zwicky a creat multe teorii care sunt printre cele mai arzătoare în astrofizică astăzi. Cea mai relevantă dintre ideile actuale, cum ar fi materia întunecată, a prezentat-o în anii 1930. Cum a făcut Zwicky asta? El a luat în considerare doar toate opțiunile posibile. Zwicky a numit metoda sa „analiză morfologică”, dar mi se pare că acest lucru este imposibil de pronunțat, așa că o numesc „schema arborelui mozaic”.
În cele din urmă - și acest punct este și mai abstract - cred în descoperirile întâmplătoare. Îmi petrec mult timp căutând transcrieri ale conversațiilor vechi. Multe dintre ele sunt despre idei care nu au reușit, proiectele au eșuat. Dar tu stii ce? Asta a fost acum cinci ani, iar acum calculatoarele funcționează mai repede, au apărut informații noi, lumea s-a schimbat. Prin urmare, putem reporni proiectul. Multe dintre eforturile noastre nu au decât un succes complet la a doua sau a treia încercare. O parte importantă a meseriei mele este să-mi amintesc eșecurile și să relansez proiectele eșuate când va veni momentul.
- Ați primit premiile principale pentru cercetarea în optogenetică. De ce a devenit o realizare atât de importantă?
„Când vorbim despre optogenetică, trebuie să ne amintim că„ opto”înseamnă„ lumină”, iar„ genetică”înseamnă că folosim gene care fac toate lucrările. Introduceti o gena care functioneaza ca o celula solara mica - in esenta o molecula care transforma lumina in electricitate. Prin urmare, dacă îl introduceți într-un neuron și lumina directă asupra acestuia, puteți controla activitatea neuronului.
De ce este important? În ultimele sute de ani studiind neurologia, multe persoane au încercat să controleze neuronii folosind toate tehnologiile posibile: farmacologie (medicamente), impulsuri electrice și așa mai departe. Dar nici unul dintre ei nu garantează precizia. Cu optogenetica, putem direcționa lumina către o singură celulă sau mai multe celule și „porni” sau „oprește” aceste celule particulare. Atunci de ce este important acest lucru? Dacă puteți activa celulele, vă puteți da seama pentru ce sunt responsabili. Poate pentru un sentiment, o decizie sau o mișcare. Prin „oprirea” acestora, înțelegeți care este funcția lor: poate „opriți” anumite celule, iar o persoană va pierde un fel de memorie.
- Optogenetica este folosită astăzi pentru cercetarea creierului în laboratoarele din întreaga lume. Care sunt cele mai promițătoare domenii legate de aceasta, evidențiați?
- Unii cercetători efectuează experimente care sunt destul de provocatoare din punct de vedere filosofic. De exemplu, un grup de oameni de știință de la Institutul de Tehnologie din California a descoperit o adunare mică de celule adânc, adânc în interiorul creierului. Dacă le activezi cu ajutorul luminii, de exemplu, la șoareci (mulți lucrează cu ei), atunci animalele vor deveni agresive, chiar crude. Aceștia vor ataca orice creatură sau obiect din imediata apropiere, chiar și unele lucruri aleatorii precum o mănușă. Acest lucru este foarte interesant, deoarece acum puteți pune întrebări din seria „Ce se întâmplă când iritați aceste celule? Aceasta trimite o comandă motorie mușchilor? Cu alte cuvinte, mouse-ul se mișcă la atac? Sau este o comandă senzorială?
Adică șoarecele se teme și atacă în autoapărare? Puteți pune întrebări cu adevărat importante despre sensul experimentului atunci când o regiune a creierului dvs. declanșează un răspuns complex precum agresiunea sau violența.
Există o serie de cercetători care lucrează la activarea sau tăcerea activității neuronale în diferite părți ale creierului în scop medical. De exemplu, un grup de oameni de știință, care au arătat la șoarecii care suferă de epilepsie, că puteți „opri” crizele acționând asupra anumitor celule. Există și alte grupuri care au studiat șoarecii cu boala Parkinson și au reușit să scape animalele de simptomele bolii.
Oamenii de știință descoperă, de asemenea, o mulțime de lucruri interesante în științele fundamentale. Colega mea de MIT, Suzumi Tonegawa, și echipa sa de cercetători au făcut ceva foarte inteligent: au programat șoarecii, astfel încât neuronii responsabili de memorie să fie activi de lumină. Ei au descoperit că dacă reactivați acești neuroni cu un puls de lumină, mouse-ul se va comporta ca și cum ar retrăi o memorie. În acest fel, este posibil să identificați grupurile de celule care fac ca memoria să răsară în memorie. De atunci, cercetătorii au efectuat tot felul de experimente - de exemplu, pot activa o memorie fericită, iar un șoarece se va simți mai bine, chiar dacă este bolnav. Iar lista continuă și continuă.
"Multe dintre eforturile noastre devin destul de reușite doar la a doua sau a treia încercare."
- Aveți gânduri noi despre cum să faceți viața mai bună?
„Mi-am dat seama că dacă vreau cu adevărat ca tehnologiile creierului să fie aplicate în întreaga lume, atunci trebuie să promovez acest lucru ca antreprenor, adică să încep o afacere și să ajut aceste invenții să depășească cercurile academice. Laboratorul meu a lucrat cu diverse companii înainte, dar anul acesta particip eu la lansarea a trei. Sperăm să ne dăm seama cum aceste tehnologii pot ajuta oamenii. Mi-am dat seama că nu voiam să public doar lucrări științifice; Vreau ca aceste tehnologii să fie utilizate în viața reală.
„Una dintre aceste companii este tehnologia de abilitare a creierului, nu-i așa?
-Exact. Am început o companie mică, numită Expansion Technologies, pentru a educa lumea despre aceste teorii. Desigur, oamenii pot studia în mod independent publicațiile noastre pe acest subiect, dar dacă putem aduce ideile noastre în masă, atunci multe probleme științifice și medicale vor fi mult mai ușor de rezolvat.
Trebuie să spun imediat că toate datele de cercetare pot fi găsite online, împărtășim deschis toate informațiile. Am instruit peste o sută de grupuri de cercetători. Dacă dorește, oricine poate efectua el însuși un sondaj microscopic similar. Dar spre deosebire de optogenetica, unde te poți orienta întotdeauna către o organizație non-profit pentru a obține ADN-ul gratuit sau pe bani, această cercetare necesită disponibilitatea substanțelor chimice, astfel încât o companie care pune la dispoziția oricui seturi de reactivi necesari oricui economisește timp.
Încercăm întotdeauna să creștem impactul pozitiv asupra lumii. Adesea începem un proiect gândindu-ne „Ce problemă suferă mii de cercetători, companii și universități?” Și apoi încercăm să creăm un instrument care să-i poată ajuta. Deci dacă reușim, atunci (practic prin definiție) nu are rost să-l păstrăm în secret și pentru noi înșine. Încercăm doar să împărtășim instrumentele noastre cu cât mai mulți oameni.
