Исследователь экспериментирует с искусственным гиппокампом, чтобы научиться усиливать и хранить воспоминания.l
В 1998 году Энди Кларк и Дэвид Чалмерс предположили, что компьютер работает вместе с нашим мозгом как «расширенный разум», потенциально предлагая дополнительные возможности обработки по мере того, как мы решаем проблемы, а также приложение для нашего мозга. воспоминания, содержащие информацию, образы и т. д. Сейчас профессор биомедицинской инженерии в Университете Южной Калифорнии Теодор Бергер работает над тем, чтобы вывести на рынок улучшение человеческой памяти в виде имплантируемого в мозг протеза. Он уже тестирует его на людях.
Протез, над которым Бергер работал в течение десяти лет, может функционировать как искусственный гиппокамп, область мозга, связанная с памятью и пространственной навигацией.
Гиппокамп (БАЗА ДАННЫХ НАУКИ О ЖИЗНИ)
План состоит в том, чтобы устройство преобразовывало кратковременную память в долговременную и, возможно, сохраняло ее, как это делает гиппокамп. Его исследования пока обнадеживают.
Бергер начал с того, что научил кролика ассоциировать звуковой тон со струей воздуха, подаваемой на морду кролика, заставляющей его моргать. Электроды, прикрепленные к кролику, позволили Бергеру наблюдать закономерности активности в гиппокампе кролика. Бергер называет эти паттерны «пространственно-временным кодом», представляющим, где в определенный момент находятся нейроны в мозгу кролика. Бергер наблюдал за их эволюцией, когда кролик научился ассоциировать тон и дуновение воздуха. Он сказал Wired: «По мере того, как пространственно-временной код распространяется на разные слои гиппокампа, он постепенно превращается в другой пространственно-временной код». В конце концов, одного тона было достаточно, чтобы гиппокамп выдал запоминаемый пространственно-временной код на основе последней поступающей версии, чтобы заставить кролика моргнуть.
То, как гиппокамп обрабатывал память кролика и создавал запоминаемый пространственно-временной код, стало для Бергера достаточно предсказуемым, и он смог разработать математическую модель, представляющую этот процесс.
Бергер построил искусственный гиппокамп крысы - свой экспериментальный протез - для проверки своих наблюдений и модели. Обучив крыс нажимать на рычаг с электродами, отслеживающими их гиппокамп, Бергер смог получить соответствующие пространственно-временные коды. Пропустив этот код через свою математическую модель и отправив его обратно в мозг крыс, его система подтвердилась, когда крысы успешно нажали на свои рычаги.«Они вспоминают правильный код, как будто создали его сами. Теперь мы возвращаем память обратно в мозг», - сообщает Бергер.
Возможно, это последнее утверждение так интригует. Есть ли в мозгу какой-то основной индекс памяти? Он каким-то образом интегрировал воспоминания искусственного гиппокампа в каталог крыс? Будет ли это происходить и у людей?
Дастин Тайлер, профессор инженерии из Университета Кейс Вестерн Резерв, предупредил Wired: «Все эти протезы, взаимодействующие с мозгом, имеют одну фундаментальную проблему. В мозгу миллиарды нейронов и триллионы связей между ними, которые заставляют их работать вместе. Попытка найти технологию, которая проникнет в эту массу нейронов и сможет соединиться с ними на достаточно высоком уровне разрешения, непростая задача».
Тем не менее, сам Берген настроен оптимистично, говоря IEEE Spectrum: «Сейчас мы тестируем его на людях и получаем хорошие первоначальные результаты. Мы собираемся продвигаться вперед с целью коммерциализации этого протеза».
То, что он предполагает вывести на рынок на основе своих исследований, - это протезы мозга для людей с проблемами памяти. Крошечное устройство будет имплантировано в собственный гиппокамп пациента, откуда оно будет стимулировать нейроны, ответственные за превращение кратковременных воспоминаний в долговременные. Он надеется, что это может помочь пациентам, страдающим от болезни Альцгеймера, других форм деменции, жертвам инсульта и людям с травмами головного мозга.
Деловой партнер Бергера в этом деле - технический предприниматель Брайан Джонсон. После продажи своего платежного шлюза Braintree компании PayPal за 800 миллионов долларов он основал фонд венчурного капитала OS Fund. Его веб-сайт заявляет о своей миссии: «Фонд ОС инвестирует в предпринимателей, работающих над открытиями квантового скачка, которые обещают переписать операционные системы жизни». Джонсон рассматривает работу Бергера как одно из таких открытий и сформировал ядро для его поддержки, сам руководя компанией, а Бергер стал главным научным сотрудником компании.
Крысы и обезьяны - протезы улучшили память макак-резусов, прикрепленных к их префронтальной коре - это одно. Большое количество нейронов в человеческом мозгу - это серьезная проблема, которую необходимо решить, прежде чем имплантат Бергера будет хорошо работать для людей: сложно получить всестороннее представление о том, что происходит с большим мозгом из-за большего количества нейронов. (В мозгу крыс около 200 миллионов нейронов, у людей - 86 миллиардов.) Бергер предупреждает: «Наша информация будет искажена в зависимости от нейронов, с которых мы можем записывать», и он с нетерпением ждет инструментов, которые смогут собирать более широкие массивы данных. идти вперед. Ожидается, что им потребуется упаковать большее количество электродов в протезы.
Испытания на людях до сих пор проводились на стационарных больных эпилепсией с уже установленными электродами для лечения эпилепсии. Команда Бергера наблюдала и регистрировала активность в гиппокампе во время тестов на память, и они добились обнадеживающих успехов в улучшении воспоминаний пациентов путем стимуляции тамошних нейронов.ядро будет финансировать дополнительные испытания на людях.