Amintirile sunt unul dintre cele mai uimitoare, uimitoare și, în același timp, rezultatele puțin studiate ale activității mecanismelor neurofiziologice ale corpului nostru. La urma urmei, cumva combinația dintre sinapsele minuscule din creierul nostru și activarea neuronilor cu ajutorul lor permite imaginile acelor lucruri care ne amintim să apară în capul nostru. Suma tuturor amintirilor noastre ne face cine suntem. Sunt noi din toate punctele de vedere. Fără ei, am înceta să mai fim cine suntem.
Într-unul dintre episoadele serialului britanic de ficțiune științifică „Oglinda neagră” (care nu l-a urmărit - îl recomand cu mare încredere), care povestește despre posibilul nostru viitor distopic, s-a spus despre un dispozitiv minuscul care este implantat în spatele urechii unei persoane și îi oferă abilitatea de a nu doar să-și amintească rapid unele un moment din trecut, dar și „jucați” acest moment în capul dvs. în detalii uimitor de clare, precum un film de pe ecran în fața ochilor.
Theodore Berger, inginer biomedical la Universitatea din California de Sud, nu promite acest nivel de reamintire (care este poate cel mai bine), dar lucrează la implanturi de memorie similare de mult timp. Dispozitivul, implantat direct în creier, grație unei metode speciale de stimulare electrică a unei părți a creierului, este capabil să imite funcțiile hipocampului, permițând formarea amintirilor. Testele primelor modificări ale unui astfel de dispozitiv au fost efectuate pe șoareci și maimuțe de laborator. Potrivit savantului, este timpul să începi să testezi un astfel de dispozitiv pe oameni.
Dispozitivul lui Berger se bazează pe teoria modului în care hipocampul transformă amintirile pe termen scurt (precum locul în care îți pui cheile) în memorie pe termen lung (mai târziu îți poți aminti unde le-ai pus). Oamenii de știință și-au efectuat experimentele timpurii pe iepuri: mai întâi a cântat un anumit sunet, apoi a suflat în fețele lor, forțându-i să clipesc. El a observat curând că, după auzul sunetului, iepurii vor începe să clipească chiar și fără a fi expuși la curentul de aer. Berger a decis să înregistreze activitatea hipocampului în acest moment folosind o encefalogramă (a conectat electrozi la capul iepurelui care citea activitatea creierului) și a descoperit că iepurii au învățat să asocieze sunetul care suna cu efectul suplimentar al fluxului de aer asupra lor. S-a arătat imaginea encefalogrameică semnalele din hipocamp în acest moment se schimbă într-un mod complet previzibil.
„Prin antrenament, hipocampul s-a implicat activ în modificarea circuitelor impulsurilor (semnale)”, comentează Gregory Clarke, fost student Berger și profesor de inginerie biomedicală la Universitatea din Utah (SUA).
Berger însuși a dat acestei scheme de impulsuri aplicate numele „cod spațiu-timp”. Și acest cod este determinat de ce neuroni din creier iau parte la transmiterea semnalului și când are loc exact această transmisie.
„Transmiterea codului spațiu-timp prin diferitele straturi ale hipocampului în timp îl transformă într-un cod spațiu-timp diferit. Nu știm încă de ce, dar atunci când se întâmplă, codul spațiu-timp rezultat este ceea ce restul creierului poate percepe ca memorie pe termen lung”, explică Berger.
Codul de ieșire este o memorie pe care restul creierului o folosește ca un semnal de citit și de înțeles. În cazul iepurilor, îi face să clipească după ce au auzit un anumit sunet. Potrivit lui Berger, el a fost capabil să derive un model matematic care, în general, este o regulă de comportament pentru hipocamp, care este folosit pentru a converti amintirile pe termen scurt în cele pe termen lung.
Video promotional:
Cu această regulă generală în mână, el a creat un hipocamp artificial pentru șobolani de laborator. El a învățat pentru prima dată rozătoarele să efectueze sarcini orientate spre memorie. El a învățat rozătoarele să apese una dintre cele două pârghii mici adiacente, apoi le-a iritat cu o lumină direcțională. După un timp, când rozătoarele antrenate s-au întors la sarcină, Berger l-a învățat să apese o altă pârghie, opusă celei pe care șobolanul a apăsat inițial. Astfel, s-a demonstrat că rozătoarea își amintea de ceea ce i se cerea.
Pe parcursul acestor sesiuni de instruire, Berger și colegii săi au înregistrat distribuția semnalelor care trec prin hipocampul rozătoarelor și au remarcat că codurile spațiu-timp corespund memoriei sarcinii prin apăsarea stickurilor. Oamenii de știință au colectat informații despre circuitele de semnal care intră și părăsesc hipocondrul și, pe baza acestor date, au dezvoltat un model matematic care ar putea prezice codul spațiu-timp care corespunde celui inițial. Mai târziu, când Berger a injectat un medicament care blochează formarea memoriei la șobolani instruiți să împingă pârghiile, și-a folosit dispozitivul pentru a stimula electric creierul cu un model de impulsuri corespunzător codului spațiu-timp prevăzut de modelul său matematic. Experimentul s-a încheiat într-un succes complet. Șobolanii apăsau pârghiile drepte.
„Creierul lor se referea la codul corect ca și cum codul ar fi fost creat de ei înșiși. Așa am învățat să aducem amintirile înapoi în creier”, comentează Berger.
Berger a testat, de asemenea, funcționalitatea implantului la maimuțele rhesus, restabilindu-și capacitatea de a-și aminti amintirile dintr-o parte din cortexul prefrontal. Această zonă este implicată în activitatea funcțiilor executive, de exemplu, folosirea amintirilor pentru a rezolva sarcini noi, anterior neîntâlnite. În acest context, implantul s-a dovedit a fi eficient și în îmbunătățirea funcției de memorie a maimuțelor.
Dar poate fi utilizat un implant similar la om și va funcționa?
„Toate aceste implanturi care interacționează direct cu creierul vor trebui să se confrunte cu o problemă fundamentală”, spune Dustin Tyler, profesor de inginerie la Universitatea Case Western Reserve.
Creierul are miliarde de neuroni si trilioane de conexiuni interneuronale (sinapsele) care le permit sa lucreze impreuna. Prin urmare, încercarea de a găsi o tehnologie care să poată interacționa direct cu atât de mulți neuroni și să îi combine pentru a lucra la un nivel rezonabil ridicat este extrem de dificilă."
Dacă implanturile cocleare care simulează un set de frecvențe sonore prin stimularea nervului auditiv prin câteva zeci de electrozi nu pot imita perfect sunetul, atunci ce putem spune despre un sistem atât de complex cum este memoria? Trebuie să înțelegeți că la nivelul actual al metodelor și tehnologiilor, folosind toți acești electrozi, oamenii de știință sunt încă foarte departe de posibilitatea reală de modelare a amintirilor. Cu toate acestea, acest lucru nu a oprit o nouă pornire, Kernel, de la a contacta Berger, l-a angajat, făcându-l șef al departamentului său de cercetare și finanțarea cercetării sale.
Scopul inițial al lui Kernel a fost să aducă pe piață implanturi Berger ca dispozitive medicale care pot ajuta persoanele cu diverse probleme de memorie. Berger efectuează în prezent studii clinice ale implantului său pe voluntari și raportează că pacienții se descurcă bine la testele de memorie. În mod ideal, însă, potrivit CEO-ului Kernel, Brian Johnson, Kernel dorește să dezvolte dispozitive care, printr-o intervenție chirurgicală simplă și sigură, pot fi implantate în creierul uman și să sporească inteligența umană în domenii precum atenția, creativitatea și concentrarea.
Desigur, un astfel de rezultat va deveni un nou domeniu de activitate pentru diferite autorități de reglementare și obiectul multor dispute și întrebări: aceste dispozitive sunt consumatoare medicale sau obișnuite? Și trebuie să le reglementăm distribuția? Din punct de vedere al organizațiilor de asistență medicală, astfel de dispozitive, dacă, printre altele, sunt înzestrate cu capacitatea de a diagnostica sau trata boli sau de a afecta structura și funcționarea funcțiilor organismului, pot fi considerate cu adevărat medicale. Cu toate acestea, implanturile subcutanate capabile să sporească concentrația sau creativitatea unei persoane vor putea scăpa de supravegherea strictă a reglementării și vor fi văzute ca aceleași suplimente alimentare periodice care stimulează creierul nostru.
Johnson însuși nu a comentat în ce direcție va lucra compania sa Kernel și ce fel de dispozitive intenționează să producă până la urmă. Cel mai probabil, totul va depinde de implantul individual specific, funcțiile, sfera de aplicare și potențialele efecte secundare. Desigur, fiecare dispozitiv medical, ca orice medicament, are propriile efecte secundare. Deocamdată, nu putem decât să așteptăm și să sperăm că aceste reacții adverse vor avea o latură pozitivă și nu vor deveni o altă inspirație pentru noul episod de răcoritoare din seria „Oglinda neagră”.
NIKOLAY KHIZHNYAK
