Врегионе Астурия на северо-западе Испании наскальный рисунок шерстистого мамонта имеет единственную внутреннюю особенность: большое красное сердце. Это произведение искусства, которому не менее 14 000 лет , вероятно, изображает удачную охоту и кровавую рану. С самых первых дней существования нашего вида обнаружение пульса, сохранение дыхания и биение сердца служили для отделения куска мяса от живого существа.
Фундаментальная связь между дыханием, сердцебиением и самой жизнью начала меняться по мере того, как развивались знания о роли мозга в сознании и когда технологии позволяли использовать машины для работы сердца и легких, пока пациент оставался на аппарате жизнеобеспечения. Сегодня мы определяем жизнь и смерть по наличию или отсутствию активности мозга. Это имеет смысл, потому что, в отличие от других органов, мозг не только сигнализирует о жизни, но и необходим вам , индивидууму, для ваших собственных уникальных качеств идентичности, памяти, знаний и субъективного восприятия мира.
Чтобы лучше понять, как мозг лежит в основе самости, нам нужно понять его сложную форму; его сложная структурана уровне связей между нейронами. В конце концов, понимание биологической структуры раскрыло природу многих разнообразных форм жизни. Растения процветают, потому что их обычно широкие листья идеально подходят для преобразования энергии света в жизненно важную химическую энергию. Точно так же глаза человека или насекомого позволяют преобразовывать свет из окружающей среды в электрические сигналы в нервной системе. Эти импульсы несут информацию, которая представляет особенности окружающей среды. Но когда дело доходит до взаимосвязи между структурой и функцией, мозг остается загадкой. В них гораздо больше, чем в других органах, выполняющих определенные функции, таких как глаза, сердце или даже руки. Теперь эти органы можно заменить хирургическим путем. Тем не менее, даже если бы пересадка мозга была возможна, вы не можете просто поменять свой мозг на мозг другого человека и сохранить тот же разум. Такая идея замены мозга является логической ошибкой.
Что такого в мозге, который создает индивидуальный опыт?
При рождении структура мозга человека во многом предопределяется опытом внутриутробного развития и его уникальным генетическим кодом. По мере того, как мы стареем, опыт продолжает отпечатывать уникальные изменения в нейронных связях мозга, усиливая связи в одних областях и уменьшая их в других, накапливая перенаправления за перенаправлениями по мере того, как человек стареет и учится, приобретает знания и опыт. Кроме того, есть изменения в силе существующих соединений. Эти процессы особенно заметны у близнецов, чей мозг при рождении поразительно похож. Однако по мере того, как они растут, учатся и познают мир, их мозг расходится, и их сущность становится все более уникальной.
По сути, этот процесс создает память, нечто настолько фундаментальное, что бессознательно проявляется в каждом аспекте нашего самоощущения. Даже наше бессознательное знание движений, необходимых для езды на велосипеде, произнесения слова или даже ходьбы, требует памяти. Невероятно, но жертвы гипотермии, пережившие часы клинической смерти, о чем свидетельствует отсутствие сердечной и мозговой активности, могут достичь состояния полного выздоровления, демонстрируя, что сама по себе нервная электрическая активность не является существенной для хранения памяти в мозгу.
Хотя действительно существуют анатомические области, которые, по-видимому, выполняют относительно специфические функции , память человека не формируется, не сохраняется и не воспроизводится в рамках активности какой-либо отдельной области мозга. Определенные структуры, такие как миндалевидное тело и гиппокамп, играют ключевую роль, но пытаться найти память в одной конкретной области просто невозможно. Это все равно, что пытаться слушать Пятую часть Бетховена, но слышать только струнные (ду-ду-ду-ду-у-у!). Вместо этого память в самом широком смысле заключается в уникальности всей соединительной структуры мозга, известной как коннектом . Коннектом состоит из полной сети нейронов и всех связей между ними, называемых синапсами. Утверждается , что, по сути, «вы и есть ваш коннектом».
Таким образом, ключом к разгадке соответствия между коннектомом и памятью является выяснение всей схемы мозга. Отслеживание проводки в таком масштабе — непростая задача, если принять во внимание всю ее сложность. По некоторым оценкам, всего лишь кубический миллиметр мозговой ткани содержит около 50 000 нейронов с поразительным общим количеством около 130 миллионов синапсов. Однако весь человеческий мозг имеет размер более 1 миллиона кубических миллиметров и содержит около 86 миллиардов нейронов, что почти соответствует количеству звезд в нашей галактике.
Наиболее релевантным числом является число, представляющее общую сумму синаптических связей, которая составляет ошеломляющую цифру около 100 триллионов. Как только будут определены возможные пути, по которым электрические нейронные сигналы могут проходить через эти соединения, только тогда можно будет всесторонне узнать паттерны активности, являющиеся неотъемлемой частью памяти и субъективного опыта. Получение коннектомов могло бы помочь ответить на некоторые фундаментальные вопросы о взаимосвязи между нейронами и поведением. Я спросил Джеффа Лихтмана, нейробиолога из Гарвардского университета и пионера коннектомики, что мы можем сделать с человеческим коннектомом, если сможем его воспроизвести, и он сказал, что польза будет огромной. Мы могли бы, например, придумать гораздо более эффективные методы лечения нейрокогнитивных расстройств, таких как шизофрения или аутизм — проблемы, которые, как считается , вызваны неправильным подключением, — хотя мы до сих пор не уверены, как это сделать.
Исследование Лихтмана было вдохновлено пониманием того, что у разных видов схема соединений мозга меняется по мере того, как люди растут и развиваются на протяжении всей жизни. Но его самая большая мотивация — наметить неизвестные области разума, отпечатанные в самих данных коннектома. В этом отношении он сравнил коннектом с геномикой. Он отметил, что наличие полного человеческого коннектома было бы аналогично полному геному, открывая вселенную открытий, которую мы даже не можем понять прямо сейчас.
Но более простые модели коннектомов других видов уже помогли науке продвинуться вперед. Исследователи из Алленовского института наук о мозге в США, например, проследили схему всего мозга мыши, показав, как разные типы нейронов соединяют различные анатомические области. Сотрудничество в исследовательском кампусе Janelia с участием ученых Google и центром Медицинского института Говарда Хьюза в Эшберне, штат Вирджиния, нанесло на карту большую центральную область коннектома плодовой мушки на уровне отдельных нейронов; подвиг, на который ушло более 12 лет и не менее 40 миллионов долларов.
Крайне важно, чтобы извлеченный мозг был точно сохранен, чтобы сохранить его сложный коннектом, прежде чем он будет нарезан.
Еще до этих замечательных достижений исследователи-первопроходцы еще в 1980-х годах нанесли на карту полный коннектом круглого червя Caenorhabditis elegans — все его 302 нейрона и около 7600 синапсов — что подпитывало исследования в течение многих лет. Комплексное моделирование активности коннектома аскариды выявляет синхронизированные паттерны активности, лежащие в основе его извивающихся движений.
У разных видов синхронизация и координация нейронных сигналов между, казалось бы, отдаленными областями мозга внутри коннектома обеспечивают основу для выполнения и запоминания упорядоченных последовательностей событий. Например, когда молодые птицы разучивают свои песни, они кодируют, сохраняют и извлекают звуковые паттерны, которые они слышат от других птиц, в различных цепочках нейронов, которые, в свою очередь, активируют последовательности мышечных движений, создающих такие же звуковые паттерны. В настоящее время проводится не менее 20 текущих исследований, изучающих взаимосвязь между человеческим коннектомом и его ролью в памяти, многие из которых координируются организацией под названием «Центр координации коннектомов» Национального института здравоохранения США.
Однако картирование коннектома на уровне отдельных нейронов в настоящее время невозможно у живого животного. Вместо этого мозг животных необходимо извлечь, пропитать фиксатором, таким как формальдегид, и нарезать как можно больше раз, прежде чем подвергнуть структурному анализу, чтобы скрупулезно найти отдельные нейроны и проследить их пути. Для этого свойства каждого нового среза записывают с помощью различных методов микроскопии. Как только это будет сделано, можно оценить модели электрического потока от различных типов нейронов и от связей, которые возбуждают или подавляют другие нейроны. Что важно, так это то, что извлеченный мозг сохраняется достаточно точно, чтобы сохранить его замысловатый, сложный коннектом до того, как его нарежут.
В настоящее время маловероятно, что какой-либо человеческий мозг сохранился полностью неповрежденным. Наш мозг слишком быстро деградирует после смерти. Без богатого кислородом кровотока происходит заметное снижение метаболической активности, ряда химических реакций, поддерживающих клеточную жизнь организма. Когда клетки мозга перестают метаболизироваться, всего за пять минут может начаться необратимое структурное повреждение из-за недостатка свежего кислорода. Таким образом, разрезание мозга для картирования коннектома требует его сохранения как можно скорее, чтобы свести к минимуму это повреждение.
Таким образом, чтобы поддерживать точную структуру всего коннектома, вам нужен метод сохранения, при котором каждый отдельный нейрон и каждое из его синаптических соединений удерживаются на месте — требование, которое должно выполняться примерно 100 триллионов раз для отдельного человека .
ТПоследствия, связанные с методом сохранения человеческого мозга, который может сохранить неповрежденным весь коннектом, очень глубоки. Если вы действительно являетесь своим коннектомом, определяемым всеми вашими воспоминаниями и сущностями, отпечатанными в его структуре, то, по сути, вы сохраняете себя. Ваше коннектомное Я.
Теоретически логика предполагает перспективу избежать смерти.
В 2010 году группа нейробиологов объединилась из-за общего интереса к этой идее, реализовав свои мотивы, создав Фонд сохранения мозга (BPF). Президентом и соучредителем BPF является Кен Хейворт, также старший научный сотрудник исследовательского кампуса Janelia. По телефону он сказал мне, что надеется привлечь ученых к тому, чтобы сделать сохранение мозга возможным для неизлечимо больных. «Я знаю кое-кого в больнице, который умирает, и сейчас у них просто нет выбора», — сказал он. «Если никто не будет выступать за эту процедуру, этого, конечно же, никогда не произойдет… Мне понадобится этот вариант, когда придет мое время столкнуться со смертельной болезнью».
Вскоре после создания BPF начал предлагать денежный приз в размере 100 000 долларов, пожертвованный израильским технологическим предпринимателем и игроком в покер Сааром Вильфом, за новые методы сохранения коннектомов. Соревнование было организовано в два этапа в зависимости от увеличения размера мозга: приз для мелких млекопитающих и приз для крупных млекопитающих. С набором подробных руководств по оценке, включающих сканирование электронной микроскопии на уровне молекул, задача была поставлена перед каждым, кто готов предпринять огромные усилия.
И кто может лучше всего взять на себя эту задачу, как не сообщество крионики , посвятившее себя криоконсервации неизлечимо больных людей (или только их мозга) сразу после смерти в надежде, что они будут разморожены после хранения в жидком азоте в будущем, где есть лекарство. Хейворт хотел, чтобы призовые деньги побудили их продемонстрировать эффективность своих методов сохранения. Он сказал мне: «Приз должен был мотивировать поставщиков крионики «смириться или заткнуться».
Но к 2018 году крионика так и не прижилась. Вместо этого ученые из частной криобиологической исследовательской компании в Калифорнии, 21CM (для медицины 21-го века), сосредоточенной на сохранении замороженных образцов, выиграли оба этапа, получив приз за сохранение после демонстрации неповрежденных коннектомов в законсервированном мозге кролика, а затем в консервированной свинье. мозг. Грег Фахи, основатель 21CM и опытный криобиолог, изобрел получившую приз методику вместе с Робертом Макинтайром, выпускником Массачусетского технологического института (MIT). Процесс, технически называемый криоконсервацией, стабилизированной альдегидами, но теперь именуемый витрификсацией., зависит от использования быстродействующего фиксатора, называемого глутаровым альдегидом, который ранее использовался в качестве дезинфицирующего средства, в сочетании с другими химическими веществами, которые заставляют мозг переходить в витрифицированное физическое состояние, отсюда и название — витрификсация.
Он задавался вопросом, сможет ли он каким-то образом извлечь память из мозга — по сути, «живую память».
Этот процесс стал революцией для футуристов, поскольку коннектомы считались неповрежденными после криогенной заморозки как минимум до -135°C. При этой температуре все метаболические, биологические процессы прекращаются до такой степени, что становится возможным неограниченное хранение, потенциально в течение сотен, если не тысяч лет, без признаков гниения. Если предположить, что соответствующая логика в отношении коннектомного «я» и роли памяти верна, витрификсация может, по сути, позволить сохранить вас на неопределенный срок в форме анабиоза.
Макинтайр долгое время считал, что сохранение не только физических структур мозга, но и самой памяти, содержащейся в этих структурах, имеет большое значение. В конце концов, человеческий прогресс зависит от передачи информации с течением времени посредством больших скачков инноваций. Первый такой скачок был достигнут с появлением устной речи, а следующий — с письменной речью, которая могла более точно сохранять информацию, возможно, на более длительные промежутки времени. «Можете ли вы представить себе, что можно вернуться в прошлое и сказать кому-то во времена, когда еще не было письменности, что однажды можно будет превратить все, что они могут сказать, в высеченные на камне изображения, которые могут существовать вечность, чтобы кто-нибудь в отдаленном будущем мог их обнаружить? Они бы тебе не поверили, — сказал мне Макинтайр по телефону.
Сначала его вдохновила перспектива использования нейронауки для извлечения воспоминаний из мозга, потому что они содержат гораздо больше информации о переживаниях и событиях, чем любая другая современная форма сохранения, такая как запись, аудио или даже видео. После прослушивания записей своей бабушки, рассказывающей о путешествии в крытом фургоне из Оклахомы в Техас, а также других исторических жизненных событиях, он задался вопросом, можно ли каким-то образом извлечь память из мозга — по сути, «живую память», первую... ручная перспектива реального пребывания там – информации, которой вам не хватает после прочтения, например, учебника по истории, по сравнению с тем, что вы лично пережили ту же самую историю.
Будучи студентом, он посетил нейробиологическую лабораторию, где исследователи назвали идею диковинной и невыполнимой. Вместо этого он решил подойти к проблеме вычислительно, используя для ее решения искусственный интеллект (ИИ). Он закончил курсовую работу в Массачусетском технологическом институте, а в 2014 году сопровождал своего отца в хижину в пустыне, чтобы закончить диссертацию на докторскую степень. Они вдвоем совершили прогулку, изменившую его жизнь. Вооружившись пистолетами на случай нападения гремучей змеи, его отец спросил его, помимо ИИ, как он может спасти память напрямую. Они пришли к выводу, что лучший способ — это оставить на будущее создание технологий, которые сегодня для нас в значительной степени невообразимы, сохраняя при этом субстрат этих воспоминаний, сам коннектом.
Если коннектомы хранят воспоминания, которые можно пережить заново, их важность уникальна. Возьмите мудрость, достигнутую солдатами после того, как они пережили судьбоносные события во время войны. Одно дело читать о мировых войнах в учебниках или даже в личных мемуарах, но эти формы информации не несут непосредственно подробностей, содержащихся в живых воспоминаниях о непосредственном опыте войны. Макинтайр считает, что это глубокая мудрость, которая может обогатить человечество знаниями, предвидением и суждением, необходимыми для того, чтобы отвлечь его от неустойчивого пути, ведущего к гибели вида.
Теперь, благодаря витрификсации, наконец-то появился метод увековечивания воспоминаний в коннектоме, который могли отстаивать ученые BPF. К сожалению, фиксирующий агент, используемый для перфузии сосудистой системы при витрификсации, полностью и непосредственно смертелен. Нельзя увековечить воспоминания, не убив их создателя.
Если вы должны были пройти процедуру , после того, как испытали свою последнюю мысль, вам будет использована общая анестезия, чтобы усмирить вас. Затем вам вскроют грудную клетку и подключит артерии к перфузионному аппарату. После обескровливания и накачки глутаральдегидом он диффундирует в капилляры вашего мозга и прекращает всю метаболическую активность, почти мгновенно убивая вас, в то время как соединяющие белки составляют ваш мозг в прочную, прочную сеть. После этого ваш мозг будет заполнен антифризом, чтобы предотвратить повреждение, прежде чем он будет извлечен и криогенно сохранен на неопределенный срок.
Тo сделать ужасный каламбур, это кажется легкой задачей. Лечение (смерть) хуже, чем проблема: потеряна память о жизни. Тем не менее, и Хейворт, и Макинтайр считают, что витрификсация, хотя и фатальная, предлагает своего рода бессмертие, если чью-то сущность можно отсканировать для получения всей соответствующей информации, а затем каким-то образом перенести на искусственный носитель; тот, который по существу заменяет мозг с функциональной точки зрения. Важно отметить, что эта среда при «работе» должна точно и в достаточной степени проводить модели нейронной активности, которые поддерживают память, личность и опыт, чтобы пробудить их уникальное сознание.
Эта цель называется «эмуляция всего мозга». В конце концов, почему мозг должен состоять только из биологического материала? И если разум может работать в сети связей, не могут ли они быть «независимыми от субстрата», так что вся необходимая для разума информация содержится в организации и функционировании этих связей, а не в каком-либо конкретном субстрате?
Хотя соответствующая наука находится в зачаточном состоянии, некоторые значительные достижения уже существуют. Многие подходы предусматривают вычислительные среды для имитации активности мозга с использованием цифровых информационных пространств. В настоящее время интерфейсы «мозг-компьютер» позволяют управлять протезами с помощью мысли. Более того, настоящие нейронные протезы напрямую заменяют клетки мозга. Это форма для функционирования в прямом смысле. Более того, многомиллионные технологические предприятия, такие как Neuralink, Kernel, Building 8 и DARPA, создают еще более совершенные связи между разумом, мозгом и компьютером, что увеличивает возможность такой имитации всего мозга.
Мы должны задаться вопросом, обречены ли мы существовать как те самые молекулы, которые в настоящее время составляют нас самих?
Итак, как именно вы могли бы подражать чему-то столь астрономически сложному, как мозг? Получили распространение два подхода. Первый и самый популярный заключается в создании цифровой симуляции коннектома и его активности, возможно, в молекулярном масштабе, а затем в освобождении в киберпространстве. В этой грандиозной схеме симуляция настолько полная и точная, что становится эмуляцией .с эмерджентным свойством идентичности, памяти, сознания, мыслей и чувств человека точно так же, как мы в настоящее время понимаем субъективный опыт как эмерджентное свойство чьего-то активного биологического мозга. Как было истолковано, это будущее включает в себя возможность жить в виртуальном, симулированном мире, где вы смешиваетесь с другими эмулируемыми разумами. Второй подход включает в себя пересадку эмулированного мозга в искусственное «я», окончательного киборга, в котором каждая часть вас является синтетической. В этом случае ваш разум мог бы существовать в реальном мире с полностью искусственным телом.
Но, возможно, в выживании вы не продвинулись бы дальше своего безжизненного, застывшего в стекле мозга и того, что могло бы остаться от остального вашего трупа. В любом случае, даже если бы «новый вы» был полной, сознательной эмуляцией с теми же воспоминаниями, идентичностью, чувствами и субъективным «я», остается поразительная вероятность того, что на самом деле это были бы не вы. Скорее, двойник: дубликат, идентичный во всех отношениях. В конце концов, должно быть максимально возможно создать несколько экземпляров нового себя; тогда, кем бы вы были? Все? Таким образом, воспоминания, идентичность и сознательный субъективный опыт подобны песне, которую можно сыграть на любом инструменте, способном воспроизвести нейронные ноты.
С другой стороны, определения личной идентичности и выживания могут окружать вас как непрерывное свойство, а не как бинарная альтернатива «да/нет». Когда вы стары, вы, по сути, лишь частично тот же человек, каким вы были, когда родились, но ни в какой точке перехода тот, кто моложе, не умирает, а старый вы внезапно создается. По сути, мы должны задаться вопросом, обречены ли мы существовать как те самые молекулы, которые в настоящее время составляют нас самих? По мере того, как мы исследуем сознание и коннектомы, наши представления о них могут стремительно развиваться. В моих беседах с Лихтманом, Хейвортом и Макинтайром я услышал похожее сообщение: хотя возможность реанимации является текущим плацдармом, к тому времени, когда мы сможем ее реализовать, человеческие знания, культура и технологии, вероятно, изменят форму, которую они принимают.
Когда я спросил Макинтайра по этому поводу, он просто сказал: «Если мозг может это сделать [например, возродиться после клинической смерти у выживших после остановки сердца], мы можем это сделать — и мы выясним, как это сделать». Подобно Лихтману (который считает себя скорее «представителем», чем футуристом), Макинтайр провел аналогию с открытием ДНК. «Когда его обнаружили 70 лет назад, никто толком не знал, что с ним делать, а теперь…» Хейворт добавляет: «На самом деле этого не произойдет в ближайшее время». Но также: «человечеству в конечном итоге удастся понять мозг и разработать необходимые технологии сканирования и моделирования… человечество в конечном итоге поймет это».
Втс такими далеко идущими перспективами приходит большая ответственность. Потенциал витрификсации для избегания смерти влечет за собой многочисленные этические вопросы, которые остаются без ответа, несмотря на формальное рассмотрение: будут ли равные возможности участвовать в этом процессе или, например, он будет доступен только тем, кто может себе это позволить? Как защитить свои воспоминания от подделки, уничтожения или кражи? У кого будет право собственности? При каких обстоятельствах воспоминания в виртуальном коннектоме могут быть доступны и кем?
Одна проблема кажется менее серьезной: возможность сделать витрификсацию вариантом для неизлечимо больных пациентов, как только это станет возможным.
Взяв на себя все это, Макинтайр и его бывший сосед по комнате в Массачусетском технологическом институте Майкл Макканна основали скандальный венчурный стартап после получения приза в размере 100 000 долларов. Их компания представляет собой инициативу банка мозгов под названием Nectome. Его основная цель, как указано на веб-сайте компании, состоит в том, чтобы сохранить и, по сути, архивировать человеческую память. На данный момент компания Nectome привлекла финансирование на сумму более 1 миллиона долларов и получила федеральный грант в размере 960 000 долларов от Национального института психического здоровья США на «сохранение и визуализацию наноразмеров всего мозга». В федеральном гранте прямо упоминается возможность «коммерческой возможности сохранения мозга».
Витрификсация может означать не что иное, как самоубийство со значительными финансовыми затратами.
У Nectome уже есть список как минимум из 30 сторонников, каждый из которых сделал пожертвование в размере 10 000 долларов. Этот процесс, который на самом деле никогда не проводился на живом человеке, технически является законным в пяти штатах США в соответствии с действующими законами о самоубийстве с помощью врача для неизлечимо больных. На самом деле единственная витрификсация человека Nectome была проведена на мозге пожилой женщины, чей труп был передан Макинтайру компанией по донорству тел Aeternitas Life. Операция была проведена всего через 2,5 часа после смерти женщины, в результате чего был получен один из наиболее хорошо сохранившихся мозгов.
Неудивительно, что Nectome стал свидетелем серьезных споров. Пожертвования неправильно истолковываются в различных сообщениях СМИ как «депозиты» для суицидальных процедур, что Макинтайр категорически отрицает. «Эти доноры хотели стать первыми сторонниками. Мы не предлагаем никаких услуг по сохранению мозга», — сказал он мне, когда я спросил. Но в ответ на шумиху Массачусетский технологический институт прекратил продолжающееся сотрудничество с компанией в области нейробиологии в 2018 году.
Отрезвляющий факт заключается в том, что любой, кто надеется стать клиентом Nectome, вполне может ждать напрасно. Утверждение, что «я» можно найти в коннектоме, все еще далеко от доказательства, и, возможно, никогда не будет никакого способа определить, может ли сознание существовать в машине. Проведение витрификсации может быть равносильно самоубийству со значительными финансовыми затратами.
Хейворт утверждает, что никто не должен спешить, чтобы сохранить свой мозг, когда нет гарантии, что это сработает. Вместо этого он говорит, что просто хочет продвигать науку. «Конечно, это может не сработать, но люди умирают. Уже доказано, что [витрификсация] надежно сохраняет именно те структуры и молекулы, которые, по мнению современной нейробиологии, кодируют нас. Поэтому неизлечимые пациенты должны иметь возможность воспользоваться этим шансом, если они того пожелают».
От нынешних взглядов Лихтмана до футуристического оптимизма, актуализированного Хейвортом и Макинтайром, неизменно одно мнение: коннектом потенциально может оказать огромное влияние на наше будущее неизвестными, но значимыми способами.