Vzpomínky jsou jedním z nejúžasnějších, nejúžasnějších a zároveň jen málo studovaných výsledků práce neurofyziologických mechanismů našeho těla. Koneckonců, nějaká kombinace práce malých synapsí v našem mozku a aktivace neuronů s jejich pomocí umožňuje obrazy těch věcí, které si pamatujeme, aby se objevily v naší hlavě. Součet všech našich vzpomínek z nás dělá, kdo jsme. Ve všech ohledech jsme my. Bez nich bychom přestali být tím, kým jsme.
V jedné z epizod britského sci-fi seriálu „Black Mirror“(který ho nepozoroval, vřele doporučuji), který vypráví o naší možné dystopické budoucnosti, to bylo řečeno o malém zařízení, které je implantováno za ucho člověka a dává mu nejen možnost rychle si vzpomenout na některé chvilku z minulosti, ale také „hrajte“tento okamžik v hlavě v úžasně jasných detailech, jako je film na obrazovce před vašimi očima.
Theodore Berger, biomedicínský inženýr z University of Southern California, neslibuje tuto úroveň návratu k vzpomínkám (což je možná nejlepší), ale dlouhodobě pracuje na podobných paměťových implantátech. Přístroj implantovaný přímo do mozku díky speciální metodě elektrické stimulace části mozku je schopen napodobit funkce hippocampu, což umožňuje vytváření vzpomínek. Testy prvních modifikací takového zařízení byly provedeny na laboratorních myších a opicích. Podle vědce je čas začít testovat takové zařízení na lidech.
Bergerovo zařízení je založeno na teorii toho, jak hippocampus transformuje krátkodobé vzpomínky (jako např. Kam vkládáte klíče) do dlouhodobé paměti (později si můžete vzpomenout, kam jste je vložili). Vědec provedl své první pokusy na králících: nejprve hrál určitý zvuk, a pak vrhl do jejich tváří, což je nutilo mrknout. Brzy poznamenal, že poté, co byl zvuk slyšet, králíci začali blikat, aniž by byli vystaveni proudu vzduchu. Berger se rozhodl zaznamenat aktivitu hippocampu v tu chvíli pomocí encefalogramu (připojil elektrody, které čtou mozkovou aktivitu k hlavě králíka), a zjistil, že králíci se naučili spojovat znějící zvuk s dalším účinkem proudu vzduchu na ně. Ukázka encefalogramuže signály v hippocampu se v tomto okamžiku mění zcela předvídatelným způsobem.
"Hippocampus se prostřednictvím školení aktivně zapojil do úpravy obvodů impulsů (signálů)," komentuje Gregory Clarke, bývalý student Berger a profesor biomedicínského inženýrství na University of Utah (USA).
Sám Berger dal tomuto schématu aplikovaných impulsů název „časoprostorový kód“. A tento kód je určen tím, které neurony v mozku se účastní přenosu signálu a kdy přesně k tomuto přenosu dochází.
„Přenos časového kódu v různých vrstvách hippocampu v průběhu času jej mění v jiný časový kód. Zatím nevíme proč, ale když ano, výsledný časový prostorový kód je to, co zbytek mozku může vnímat jako dlouhodobou paměť, “vysvětluje Berger.
Odchozí kód je paměť, kterou zbytek mozku používá jako čitelný a srozumitelný signál. V případě králíků to způsobí, že blikají po vyslechnutí určitého zvuku. Podle Bergera byl schopen odvodit matematický model, který je obecně pravidlem chování hippocampu, který se používá k přeměně krátkodobých vzpomínek na dlouhodobé.
Propagační video:
S tímto obecným pravidlem v ruce vytvořil umělý hippocampus pro laboratorní krysy. Nejprve učil hlodavce plnit úkoly orientované na paměť. Naučil hlodavce, aby stiskli jednu ze dvou sousedních malých pák, a pak je podráždil směrovým světlem. Po chvíli, kdy se cvičený hlodavec vrátil k úkolu, ho Berger naučil stisknout další páku, oproti té, kterou potkan původně stiskl. Bylo tedy prokázáno, že hlodavec si pamatoval, co se od něj vyžaduje.
V průběhu těchto školení Berger a jeho kolegové zaznamenali distribuci signálů procházejících hipokampem hlodavců a poznamenali, že časoprostorové kódy odpovídají paměti úkolu stisknutím prutů. Vědci shromáždili informace o signálních obvodech vstupujících a opouštějících hippocampus a na základě těchto údajů vyvinuli matematický model, který by mohl předpovídat odchozí vesmírný časový kód odpovídající původně příchozímu. Později, když Berger vstříkl lék, který blokuje tvorbu paměti u potkanů vyškolených k tlačení pák, použil své zařízení k elektrickému stimulaci mozku se vzorem impulsů odpovídajících odcházejícímu časoprostorovému kódu předvídanému jeho matematickým modelem. Experiment skončil v naprostém úspěchu. Krysy stiskly pravé páky.
"Jejich mozky odkazovaly na správný kód, jako by ten kód vytvořili sami." Takto jsme se naučili přinášet vzpomínky zpět do mozku, “komentuje Berger.
Berger také testoval funkčnost implantátu u opic rhesus a obnovoval jejich schopnost vyvolat vzpomínky z části prefrontální kůry. Tato oblast se podílí na práci výkonných funkcí, například na využití vzpomínek k vyřešení nových, dosud nenarazených úkolů. V této souvislosti se také ukázalo, že implantát je účinný při zlepšování paměťové funkce opic.
Lze však podobný implantát použít u lidí a bude fungovat?
"Všechny tyto implantáty, které přímo interagují s mozkem, budou muset čelit jednomu základnímu problému," říká Dustin Tyler, profesor inženýrství na Case Western Reserve University.
„Mozek má miliardy neuronů a bilionů interneuronálních spojení (synapsí), které jim umožňují spolupracovat. Proto je snaha najít technologii, která může přímo interagovat s tolika neurony a kombinovat je tak, aby pracovala na přiměřeně vysoké úrovni, extrémně obtížná. ““
Pokud kochleární implantáty, které simulují sadu zvukových frekvencí stimulací sluchového nervu pomocí několika desítek elektrod, nemohou nakonec dokonale napodobit zvuk, pak to, co můžeme říci o tak komplexnějším systému, jako je paměť. Musíte pochopit, že na současné úrovni metod a technologií, s využitím všech těchto elektrod, jsou vědci stále velmi daleko od skutečné možnosti modelování vzpomínek. To však nezabránilo novému spuštění, jádru, kontaktovat Bergera, najmout ho, učinit z něj vedoucí jeho výzkumného oddělení a financovat jeho výzkum.
Původním cílem Kernelu bylo uvést na trh Bergerovy implantáty jako zdravotnické prostředky, které mohou lidem pomoci s různými problémy s pamětí. Berger v současné době provádí klinické zkoušky s jeho implantátem na dobrovolnících a hlásí, že pacienti si dobře pamatují testy paměti. V ideálním případě však podle generálního ředitele společnosti Kernel Brian Johnson chce Kernel vyvinout zařízení, která mohou být prostřednictvím jednoduché a bezpečné operace implantována do lidského mozku a zvyšovat inteligenci člověka v oblastech, jako je pozornost, tvořivost a zaměření.
Takový výsledek se samozřejmě stane novou oblastí činnosti pro různé regulační úřady a bude předmětem mnoha sporů a otázek: jsou tyto přístroje lékařským nebo běžným spotřebitelem? A potřebujeme regulovat jejich distribuci? Z pohledu zdravotnických organizací se taková zařízení, pokud jsou, mimo jiné, vybavena schopností diagnostikovat nebo léčit nemoci nebo ovlivňovat strukturu a fungování tělesných funkcí, budou pravděpodobně považována za zdravotní. Subkutánní implantáty, které mohou zvýšit koncentraci nebo kreativitu osoby, však pravděpodobně uniknou přísnému regulačnímu dohledu a budou považovány za stejné konvenční potravinové doplňky, které stimulují náš mozek.
Sám Johnson se nevyjádřil, kterým směrem bude jeho společnost Kernel pracovat a jaká zařízení plánuje nakonec vyrobit. S největší pravděpodobností bude vše záviset na konkrétním jednotlivém implantátu, jeho funkcích, rozsahu a potenciálních vedlejších účincích. Každý lékařský prostředek, stejně jako každý lék, má samozřejmě své vedlejší účinky. Prozatím můžeme jen čekat a doufat, že tyto vedlejší účinky budou mít pozitivní stránku a nestanou se další inspirací pro novou chladnou epizodu série „Black Mirror“.
NIKOLAY KHIZHNYAK