Содержание
Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга – аналитический портал ПОЛИТ.РУ
Издательство «Манн, Иванов и Фербер» представляет книгу Дэвида Иглмена «Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга» (перевод Елены Лалаян).
Почему враг памяти — не время, а другие воспоминания? Почему мы каждую ночь видим сны и как это связано с вращением нашей планеты? Что общего между отменой лекарственного препарата и разбитым сердцем? Ответы на эти и многие другие вопросы — в новой книге известного нейробиолога Дэвида Иглмена. Вас ждут невероятные факты о величайшей технологии, скрывающейся в вашей голове. И это не просто рассказ о том, что такое мозг и как он работает. Вы узнаете, благодаря чему наш мозг способен меняться на протяжении всей жизни и как научиться контролировать его деятельность, чтобы сделать свою жизнь еще лучше.
Предлагаем прочитать фрагмент книги.
Как раздобыть себе тело получше?
Соблаговолит ли реальный док Ок проголосовать «за» всеми руками?
В третьем выпуске комикса «Удивительный Человек-паук» (дата релиза — июль 1963 года) ученый Отто Гюнтер Октавиус подключает к мозгу устройство, позволяющее управлять четырьмя дополнительными руками-роботами.
Металлические щупальца обеспечивают такую же точность движений, как естественные конечности, благодаря чему ученый может безопасно для себя работать с радиоактивными материалами. Каждая роборука действует самостоятельно — как у вас, когда вы одной рукой держите руль, другой меняете радиостанцию на магнитоле, а ногой тем временем давите на газ.
К несчастью для доктора Октавиуса, произошедший из-за случайной утечки радиации взрыв повреждает его мозг, чем обрекает на жизнь злодея-преступника и заклятого врага Человека-паука. Движимый новообретенным осознанием собственного бессмертия, доктор Октавиус начинает использовать дополнительные руки-щупальца с дурными целями: вскрывает сейфы, карабкается по стенам зданий и осваивает новые методы многорукопашного боя. В своей новой личине он приобретает дурную славу как доктор Осьминог, или док Ок.
Когда в 1963 году вышел этот выпуск комикса, сама идея, что к мозгу можно напрямую подключить роботизированные конечности и легко управлять ими, как «родными» руками, воспринималась исключительно как научная фантастика.
Поражает, однако, скорость, с какой данная идея перешагнула из области фантастики в реальную жизнь.
***
Выше мы видели, что мозг реорганизует себя, если его владелец теряет конечность, как в случае, когда по прихоти войны скрестились пути мушкетной пули и руки доблестного Горацио Нельсона. Но мы коснулись этой истории только в части входных данных. На выходе управляющая движениями тела кора (моторная карта) тоже адаптировалась. Когда нервная система догадывается, что утратила контроль над ранее имевшейся конечностью, кортикальная проекция утраченной конечности сжимается. Мозг перестраивается под соответствие новому плану тела.
Рассмотрим случай женщины — условно назовем ее Лаурой, — которая в результате серьезной травмы потеряла кисть руки. Ее первичная моторная кора в течение каких-то недель начала трансформироваться. Моторные зоны соседних с кистью руки мышц (ее бицепсы и трицепсы) мало-помалу аннексировали кортикальную территорию, ранее отвечавшую за кисть.
Можно выразиться и по-другому: нейронам, которые прежде приводили в действие кисть руки Лауры, переписали должностные инструкции и подключили эти нейроны к бригаде, отвечающей за движение мышц плеча. Позже ученые изучили моторную карту Лауры, через череп посылая внутрь мозга слабые магнитные импульсы (неинвазивный метод транскраниальной магнитной стимуляции) и отмечая, какие мышцы сокращаются в ответ. Метод позволил определить, что за несколько недель кортикальная область, отвечающая за мышцы плеча, расширилась.
В следующих главах мы разберем, каким образом мозг проделывает такой финт, а пока сосредоточимся на вопросе: почему моторная система адаптируется подобным образом? Отвечаю: моторные зоны оптимизируют себя под управление наличным двигательным «оборудованием». Данный принцип открывает двери множеству возможных вариантов планов тела.
Никакой стандартной кальки!
Если обозреть животное царство, обнаружится великое разнообразие причудливых форм и типов конституции тела — от муравьеда до крота-звездорыла, от ленивца до рыбы-дракона, от осьминога до утконоса.
Но вот загадка: все твари в нашем животном царстве (в том числе и люди) обладают на удивление похожими геномами.
Как удивительные создания природы исхитряются искусно владеть настолько разнообразным двигательным инструментарием — хватательными хвостами, острыми когтями, необычной формы гортанями, щупальцами, усами и усиками, хоботами и крыльями? Почему горные козлы умеют шустро взбегать по головокружительным скалистым склонам? А совы — пикировать точнехонько на зазевавшуюся в ночных потемках мышь? И как лягушки навострились так ловко ловить языком мушек?
Чтобы понять это, обратимся к модели мозга имени мистера Картофельная Голова, подразумевающей, что к мозгу можно приторочить самые разные устройства ввода данных, как, впрочем, и вывода. В этом смысле Мать-природа позволяет себе экспериментировать с самыми немыслимыми моторными технологиями plug-and-play. Фундаментальные принципы действия мозга не требуется каждый раз перестраивать под ту или иную двигательную периферию — будь то пальцы, ласты или плавники; две ноги, четыре или все восемь; руки, когтистые лапы или крылья.
Двигательная система сама придумывает, как приводить в действие доступные ей механизмы.
Возможно, в этом месте вы воскликнете: «Погодите-ка, есть вопрос! Если тела способны принимать самые странные формы, повинуясь случайному щелчку генома, почему мы не видим людей, родившихся с необычными вариациями строения тела?»
В том-то и дело, что видим. Например, иногда дети рождаются с хвостом (рис. 5.1), доказывая тем самым, с какой легкостью костяшки генетического домино опрокидываются, вызывая необычные вариации планов тела.
Рис. 5.1. Некоторые дети рождаются с хвостом, демонстрируя своим примером, что генетические вариации способны спровоцировать крупные изменения в архитектуре тела
Помимо хвоста, у новорожденного могут присутствовать лишние конечности. Например, в Шанхае не так давно на свет появился мальчик Цзе-Цзе с полностью развитой третьей рукой. Помимо правой руки, у ребенка две нормально развитые левые руки, одна чуть впереди и ниже другой (рис.
5.2).
Рис. 5.2. Цзе-Цзе родился с дополнительной рукой
Иногда причиной подобных аномалий становится близнец-паразит: это когда зародыш одного близнеца слишком слаб для нормального развития и его поглощает более сильный, здоровый зародыш. Только у Цзе-Цзе случай совсем другой: это его генетическая программа велела телу вырастить третью руку. Бригада китайских хирургов провела малышу многочасовую операцию по удалению «внутренней» левой руки — трудное решение, поскольку обе левые руки были хорошо развиты. Чаще всего дополнительная конечность сморщена и явно недоразвита, что облегчает врачам выбор, которую из двух удалить. Между тем у каждой из двух левых ручек Цзе-Цзе имелась своя лопатка, что повышало сложность и риски операции.
Хвост или лишняя конечность у новорожденных показывают, что строение тела может специфически и явно меняться под действием крохотных генетических искажений. Стоит ли говорить, что такого рода генетические колебания, хотя и слабовыраженные, наблюдаются везде и повсюду вокруг нас: у кого-то руки длиннее обычного или пальцы коротковаты, большой палец ноги короче соседнего, полнее бедра или шире плечи.
Кстати, хотя наши ближайшие родичи шимпанзе генетически почти нам идентичны, строением тела они во многом отличаются от нас: у них выше располагается точка фиксации двуглавой мышцы плеча, бедра сильнее развернуты наружу, а пальцы нижних конечностей длиннее, чем у нас. Расположенному в темном тронном зале мозгу обезьяны легко заставить ее тело раскачиваться на деревьях и ходить на костяшках пальцев, а человеческому мозгу нетрудно понять, как соревноваться в пинг-понге и танцевать сальсу. В обоих случаях мозг элегантно определяет, как лучше всего управлять телом, в которое он встроен.
Мы поймем всю мощь этого принципа, если обратимся к примеру Мэтта Штуцмана, человека, родившегося без рук (рис. 5.3). Еще в юности его очень увлекла стрельба из лука, и он обучился управляться с луком и стрелами при помощи пальцев ног.
Рис. 5.3. Мэтт Штуцман, «безрукий лучник»
Плавным движением пальцев ноги Мэтт накладывает стрелу на тетиву, затем правой ногой поднимает лук — вся конструкция лямкой крепится к плечу, позволяя поднимать лук на уровень глаз.
Затем ногой же натягивает тетиву, выдвигая ногу вперед, и, поймав мишень в прицел, выпускает стрелу. Мэтт не просто талантлив в стрельбе из лука, он лучший в мире лучник: на момент написания книги держит мировой рекорд в самой длинной непрерывной серии точных выстрелов из лука. Думается, не такое будущее могли бы напророчить безрукому младенцу врачи. Вероятно, они недооценивали, на какие ухищрения готов пойти его мозг, чтобы приспособить свои ресурсы к решению задач внешнего мира.
Примеры подобной гибкости мозга во множестве наблюдаются среди животного мира. Так, у собаки Фэйт от рождения нет передних лап, и она с самого щенячества училась передвигаться на задних лапах, то есть бипедально, как человек. Хотя мы могли бы предположить, что собачий мозг генетически запрограммирован под четвероногую локомоцию тела с полагающимся собаке строением, Фэйт демонстрирует нам великую готовность мозга передвигать по миру вверенное ему тело, обходясь тем двигательным аппаратом, какой дала нещедрая природа (рис.
5.4).
Рис. 5.4. Мозг приспосабливается к возможностям тела. Фэйт вынуждена передвигаться на двух задних лапах из-за отсутствия передних конечностей. Ее двигательные системы приспособились к особенностям тела и позволяют вести нормальную (если бы не назойливость папарацци) для собаки жизнь
Случаи безрукого лучника и двуногой собаки ярко высвечивают тот факт, что мозг не предназначен заранее для некоего конкретного тела, а вместо того сам адаптируется к уже имеющемуся, чтобы обеспечить ему движение, взаимодействие с миром и выживание. Действие этого принципа не ограничивается телом, в котором вы рождены, а распространяется на все возможности, какие может подбросить судьба. Посмотрите на Сэра Блейка, бульдога из Калифорнии, который освоил катание на скейтборде (рис. 5.5). Пес вспрыгивает на доску и отталкивается от земли передней лапой, чтобы разогнаться. Набрав скорость, он аккуратно ставит лапу на скейтборд и весь отдается езде. Как и человек, Сэр Блейк искусно смещает вес тела, чтобы объезжать препятствия.
А как накатается, ждет, пока скейтборд почти остановится, и соскакивает с него. В эволюционной истории собаки нет даже намека на присутствие колес, поэтому пример Сэра Блейка подчеркивает способность мозга адаптироваться под новые возможности.
Рис. 5.5. Хотя эволюция выдала бульдогам лапы, а не колесики, Сэр Блейк без труда приспособился к новому способу передвижения
Вот еще пример: собака по кличке Шугар (Сахарок) освоила искусство серфинга (рис. 5.6) и даже удостоилась места на Международной аллее славы собак-серферов. Если отвлечься от Шугар, впору бы удивиться, что на свете есть такая аллея. Собачьи мозги обычно не подвергают глубоким научным исследованиям навыка маневрирования на лонгборде не хуже человека — а могли бы. Главное, чтобы собаке подвернулась возможность, а ее двигательные системы сами разберутся, как и что делать.
Рис. 5.6. В 2017 году Шугар завоевала титул «Лучшая в серфинге» на ежегодных соревнованиях собак-серферов Surf-A-Thon в Хантингтон-Бич.
С ней соперничали собаки самых разных пород, от золотистых ретриверов до карликовых шпицев
Сэр Блейк, Шугар и их менее удачливые соперники феноменально искусны в катании по улицам и по волнам, а в иных случаях даже заткнут за пояс некий креативный биологический вид (не будем показывать пальцем), который изобрел эти спортивные занятия. Как собакам удается достичь таких вершин мастерства?
Моторный лепет
Младенец учится использовать рот и дыхание для формирования речи без помощи генов и Википедии — он просто лепечет. Звуки вылетают из крохотного ротика, и маленькие ушки улавливают их, а мозг сравнивает, насколько близки издаваемые им звуки тем, которые он слышит от родителей. Здесь малышу очень на пользу восторги пап и мам, когда у него получается произнести определенные сочетания звуков, как и отсутствие позитивного отклика на другие звуковые комбинации. Таким образом, постоянная обратная связь помогает ребенку улучшать навык речи, пока он не начнет гладко изъясняться на английском, китайском, бенгальском, яванском, амхарском, чукотском или любом другом из семи с лишним тысяч языков, на которых говорят обитатели нашей планеты.
Точно так же мозг младенца учится моторным движениям — посредством моторного лепета.
Понаблюдайте за младенцем в кроватке. Сколько хаотических движений он совершает: то пытается укусить большой пальчик на ножке, то стукается обо что-то лбом или дергает себя за волосики, сгибает-разгибает пальчики и прочее в том же духе. Так он учится сопоставлять свои действия c получаемыми в результате сенсорными ощущениями, то есть понимать язык собственного тела: он подмечает, как исходящие вложенные усилия связаны со следующими сигналами. Подобным образом мы все в какой-то момент научаемся ходить, отправлять в рот сладкие земляничины, держаться на поверхности воды в бассейне, висеть на перекладинах турника и прыгать «ноги вместе — ноги врозь».
Но, что еще больше радует, ту же нехитрую методу обучения мы пускаем в ход, когда добавляем нашему телу всевозможные расширения. Возьмем катание на велосипеде — эволюция, конструируя наш геном, даже не мыслила, что будет изобретено такое средство передвижения.
На заре нашего биологического вида мозг человека больше приспосабливался лазать по деревьям, притаскивать в пещеру пищу, мастерить примитивные орудия и ходить на большие расстояния. Успешная езда на велосипеде предъявляет нам новый набор вызовов: удерживать корпус в равновесии, менять направление движением рук и мгновенно останавливаться, сжимая пальцы. Невзирая на все эти хитрости, любой семилетний мальчишка может продемонстрировать, что добавленное к плану тела расширение (велосипед) легко и непринужденно присоединяется к имеющемуся в моторной коре эскизу тела.
Но обычными велосипедами дело не ограничивается. Инженер-механик Дестин Сэндлин получил от приятеля весьма оригинальное транспортное средство: при повороте руля влево переднее колесо благодаря хитро сконструированной цепной передаче поворачивается вовсе даже вправо (рис. 5.7). И наоборот. Дестин искренне верил, что ему не составит труда освоить затейливый подарок, потому что концепция проста и понятна: поворачивай руль в сторону, противоположную желаемой, и все дела.
Как оказалось, ездить на таком велосипеде невыносимо сложно, потому что для этого потребовалось разучиться нормально управлять рулевым колесом. Дестин убедился, что натренировать двигательную кору на новый способ руления гораздо труднее, чем постичь разумом, как это делается, ведь сам принцип работы он знал. Это, однако, не означало, что у него получается правильно рулить велосипедом на практике.
И всё же Дестин начал понемногу приобретать сноровку. При каждой попытке совершить какое-либо действие внешний мир присылал ему обратную связь (заваливаешься влево; сейчас врежешься в почтовый ящик; тебя несет под колеса грузовика), сообразуясь с которой Дестин корректировал последующие движения. Через несколько недель ежедневной практики он уже вполне сносно ездил. Чудо-велосипед он освоил тем же способом, каким дети учатся ездить на обычном: через моторный лепет.
Рис. 5.7. Велосипед с обратным действием рулевого колеса
Если вам случалось водить машину в другой стране с непривычной для вас стороной движения и нетрадиционным расположением руля, вы знаете, какое это тяжкое испытание.
Например, если вы привыкли к правостороннему движению и оказались в Великобритании, где оно левостороннее (или наоборот), то много раз по ошибке свернете не так и не туда, прежде чем адаптируетесь к новым условиям. Но в конечном счете всё равно освоите езду, потому что ваша зрительная система подмечает последствия каждого действия и соответственно корректирует их. Если всё пойдет хорошо, нервная система успеет внести нужные поправки в ваши действия, прежде чем вы въедете в стог сена.
Живой мозг. Удивительные факты о нейропластичности и возможностях мозга
Почему враг памяти — не время, а другие воспоминания? Как может слепой человек научиться видеть при помощи своего языка, или глухой человек — слышать при помощи кожи? Почему многим людям в 1980-х ошибочно казалось, что страницы книг слегка окрашены в красный? Сможем ли мы когда-нибудь контролировать роботов силой мысли? Почему мы видим сны ночью и как это связано с вращением Земли?
Ответы совсем рядом.
В вашей голове скрывается величайшая технология, а книга известного нейробиолога Дэвида Иглмена расскажет о ней. Вы поймете: волшебство мозга не в его составляющих, а в том, как они непрерывно взаимодействуют, переплетаются и меняются.
Краткая история
Да, само издательство определяет свою деятельность как приключение и джаз, в котором нет неправильных нот и где невозможно ошибиться (так как все по-своему важно), как сочетание высочайшего профессионализма, искренней любви к чтению и желания развиваться. «МИФ» начал свою работу в 2005 году, а основателями проекта являются Игорь Манн, Михаил Иванов и Михаил Фербер (на момент создания издательства – маркетологи-практики, в том числе писавшие книги; к примеру, Игорь Манн – автор сразу нескольких книг: «Маркетинг на 100%», «Маркетинговая машина» и «PR на 100%»). Поначалу за год в издательстве выходило около десяти книг, затем «МИФ» стремительно ускорился: если разделить количество дней существования редакции на количество выпущенных ею книг, получится, что очередная новинка в издательстве появляется раз в два дня! «МИФ» одним из первых на территории России начал активно выпускать книги в электронном и аудиоформате, активно участвует в различных научно-просветительских проектах, помогая читателям найти именно свою книгу, некоторые и вовсе делая общедоступными.
Основные серии и направления
Помимо того, что издательство является одним из ведущих поставщиков деловой литературы и научпопа, «МИФ» также славится большим выбором детских и подростковых книг, комиксов, художественной серией «МИФ. Проза». Книги, изданные «МИФом», неоднократно удостаивались самых разных наград и премий, их бизнес-литература постоянно попадает в рейтинги лучших книг данной сферы. Среди авторов «МИФа»:
- Адриан Сливотски;
- Барбара Минто;
- Ричард Осман;
- Оушен Вуонг;
- Нассим Талеб;
- Ричард Румельт;
- Том Питерс;
- Кармен Мария Мачадо;
- Яна Франк и многие другие.
В 2020 году издательство запустило программу «МИФ.Курсы», на базе которой есть как бесплатные, так и платные образовательные проекты, посвященные разным темам бизнеса, педагогики и психологии.
«МИФ» верит, что каждый раз читатель, открывая книгу, становится созидателем и творцом. Приятное дополнение к блестящему содержанию – особое внимание к оформлению.
Все книги издаются на качественной бумаге, приятной как на ощупь, так и на запах, а также нередко с ляссе (!). Все сделано для максимального погружения читателя в книгу, чтобы тот затем уж точно смог познать себя.
За что мы любим «МИФ»?
За открытость всему оригинальному и тонкий нюх на действительно актуальные темы. А еще – посмотрите на сайт издательства, прекрасно иллюстрированный, дополненный комментариями восторженных читателей и репродукциями инстаграмных постов. Вот что значит обратная связь! А вот и несколько наших восторженных инстаграмных постов с книгами издательства.
Исследователи поддерживают живыми свиные мозги вне тела
Биотехнология
Если бы это опробовали на человеке, это могло бы означать пробуждение в камере окончательной сенсорной депривации.
Автор:
- Страница архива Антонио Регаладо
25 апреля 2018 г.
Ханна Барчик как 36 часов.
Этот подвиг предлагает ученым новый способ изучения неповрежденного мозга в лаборатории с ошеломляющими подробностями. Но это также открывает причудливую новую возможность продления жизни, если человеческий мозг когда-либо будет поддерживаться системой жизнеобеспечения вне тела.
Работа была описана 28 марта на встрече, проведенной в Национальных институтах здравоохранения для изучения этических проблем, возникающих по мере того, как центры неврологии США исследуют пределы науки о мозге.
Во время мероприятия нейробиолог Йельского университета Ненад Сестан сообщил, что возглавляемая им группа экспериментировала на мозге от 100 до 200 свиней, полученных на бойне, восстанавливая их циркуляцию с помощью системы насосов, нагревателей и мешков с искусственной кровью, подогретой к телу. температура.
Свиньи обычно используются в качестве моделей для исследований в области трансплантации. Новый проект направлен на сохранение их мозга после смерти.
Карстен Коалл | Гетти
Не было никаких доказательств того, что бестелесные свиные мозги пришли в сознание.
Однако результат, который Сестан назвал «ошеломляющим» и «неожиданным», заключался в том, что миллиарды отдельных клеток мозга оказались здоровыми и способными к нормальной деятельности.
Вчера по телефону Сестан отказался вдаваться в подробности, заявив, что представил результаты для публикации в научном журнале и не собирался публиковать свои замечания.
Однако с весны прошлого года все более широкий круг ученых и специалистов по биоэтике гудит об исследованиях Йельского университета, которые связаны с прорывом в восстановлении микроциркуляции — притока кислорода к мелким кровеносным сосудам, в том числе глубоко в головном мозге.
«Мозг может быть поврежден, но если клетки живы, это живой орган», — говорит Стив Хайман, директор психиатрических исследований в Институте Броуда в Кембридже, штат Массачусетс, который был среди тех, кто был проинформирован о работе. «Это крайнее техническое ноу-хау, но не так уж отличается от сохранения почки».
Хайман говорит, что сходство с методами сохранения органов, таких как сердце или легкие, для трансплантации может привести к тому, что некоторые ошибочно воспримут эту технологию как способ избежать смерти.
«Может дойти до того, что вместо того, чтобы говорить: «Заморозь мой мозг», они будут говорить: «Подключи меня и найди мне тело», — говорит Хайман.
Такие надежды беспочвенны, по крайней мере пока. По словам Хаймана, трансплантация мозга в новое тело «невозможна даже отдаленно».
Мозг в ведре
Йельская система, называемая BrainEx, включает подключение мозга к замкнутой петле трубок и резервуаров, по которым циркулирует красная перфузионная жидкость, способная доставлять кислород к стволу мозга, мозжечковой артерии и области глубоко в центре мозга.
«Я думаю, что многие люди начнут ходить на бойни, чтобы получить головы и разобраться в этом».
В своем выступлении перед официальными лицами Национального института здравоохранения и экспертами по этике Сестан сказал, что этот метод, вероятно, будет работать у любых видов, включая приматов. «Вероятно, это не уникально для свиней», — сказал он.
Исследователи из Йельского университета, которые начали работу над этой методикой около четырех лет назад и ищут для нее финансирование Национального института здравоохранения, действовали из желания создать всеобъемлющий атлас связей между клетками человеческого мозга.
Некоторые из этих соединений, вероятно, охватывают большие области мозга, и поэтому их было бы легче проследить в целом, неповрежденном органе.
Сестан признал, что хирурги Йельского университета уже спрашивали его, может ли технология сохранения мозга иметь медицинское применение. По его словам, бестелесный человеческий мозг может стать подопытным кроликом для тестирования экзотических лекарств от рака и спекулятивных методов лечения болезни Альцгеймера, которые слишком опасны, чтобы их можно было испытывать на живых.
Установка, в шутку прозванная «мозгом в ведре», быстро вызвала бы серьезные этические и юридические вопросы, если бы ее опробовали на человеке.
Например, если бы мозг человека был реанимирован вне тела, проснулся бы этот человек в чем-то вроде камеры окончательной сенсорной депривации, без ушей, глаз или способа общения? Сохранит ли кто-нибудь воспоминания, личность или законные права? Могут ли исследователи этически препарировать или избавиться от такого мозга?
Сцена «мозг в банке» из комедии 1983 года Человек с двумя мозгами .
Хотя это и повод для шуток, по мере развития технологий сохранения мозга специалисты по медицинской этике относятся к этому серьезно.
Оптимизация | «Человек с двумя мозгами» (1983)
Кроме того, поскольку федеральные правила безопасности применяются к людям, а не к «мертвым» тканям, неясно, будет ли Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США иметь какое-либо влияние на то, могут ли ученые попытаться реанимировать процедура.
«Будет много странных вопросов, даже если это не мозг в коробке», — сказал советник Национального института здоровья, который не пожелал говорить под запись. «Я думаю, что многие люди начнут ходить на бойни, чтобы получить головы и разобраться в этом».
Сестан сказал, что его беспокоит то, как эта технология будет воспринята публикой и его коллегами. «Люди очарованы. Мы должны быть осторожны, насколько очарованы», — сказал он.
Коматозное состояние
Хорошо известно, что коматозный мозг может сохраняться в течение как минимум десятилетий.
Так обстоит дело с людьми с мертвым мозгом, чьи семьи предпочитают держать их подключенными к аппаратам искусственной вентиляции легких.
Менее изучены искусственные способы поддержания полностью отделенного от тела мозга. Были предыдущие попытки, в том числе 1993 с участием грызунов, но команда Сестана первой достигла этого с крупным млекопитающим, не используя низкие температуры, и с такими многообещающими результатами.
Сначала Йельская группа не была уверена, что мозг ex vivo, кровообращение в котором было восстановлено, придет в сознание. Чтобы ответить на этот вопрос, ученые проверили признаки сложной активности в мозге свиней, используя версию ЭЭГ или электроды, размещенные на поверхности мозга. Они могут улавливать электрические волны, отражающие широкую мозговую активность, указывающие на мысли и ощущения.
Сначала, по словам Сестана, они полагали, что обнаружили такие сигналы, вызывающие как тревогу, так и волнение в лаборатории, но позже они определили, что эти сигналы были артефактами, созданными соседним оборудованием.
Сестан теперь говорит, что органы производят плоскую мозговую волну, эквивалентную коматозному состоянию, хотя сама ткань «выглядит на удивление великолепно», и после ее рассечения клетки производят кажущиеся нормальными узоры.
Отсутствие широкой электрической активности может быть необратимым, если оно вызвано повреждением и гибелью клеток. Мозги свиней были прикреплены к устройству BrainEx примерно через четыре часа после обезглавливания животных.
Однако это также может быть связано с химическими веществами, которые команда Йельского университета добавила в заместительную кровь для предотвращения отека, что также сильно снижает активность нейронов. «Вы должны понимать, что в нашем решении так много блокировщиков каналов», — сказал Сестан NIH. «Вероятно, это объясняет, почему мы не получаем [никакого] сигнала».
Сестан сообщил Национальному институту здоровья, что мозг можно поддерживать в живых неопределенное время и что можно попытаться восстановить сознание.
Он сказал, что его команда тоже решила не пытаться, потому что «это неизведанная территория».
— Этот животный мозг ничего не осознает, я в этом очень уверен, — сказал Сестан, хотя и выразил беспокойство по поводу того, как эта техника может быть использована другими в будущем. «Гипотетически кто-то берет эту технологию, совершенствует ее и восстанавливает чью-то [мозговую] активность. Это восстановление человека. Если бы у этого человека была память, я бы совсем сошел с ума».
Эксперименты с мозгом
Сознание не обязательно для тех экспериментов с мозговыми связями, которые ученые надеются провести на живых мозгах ex vivo. «Активность мозга на ЭЭГ — это ровная линия, но многие другие показатели продолжают тикать», — говорит Анна Девор, нейробиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего, знакомая с Йельским проектом.
Девор считает, что возможность работать с целым, живым мозгом была бы «очень приятной» для ученых, работающих над созданием атласа мозга.
«Весь вопрос о смерти — это серая зона», — говорит она. «Но мы должны помнить, что изолированный мозг — это не то же самое, что другие органы, и мы должны относиться к нему с таким же уважением, как к животным».
Сегодня в журнале Nature 17 нейробиологов и специалистов по биоэтике, в том числе Сестан, опубликовали редакционную статью, в которой утверждают, что эксперименты на тканях человеческого мозга могут потребовать особых мер защиты и правил.
Они определили три категории «суррогатов мозга», которые вызывают новые опасения. К ним относятся органоиды головного мозга (капли нервной ткани размером с рисовое зерно), химеры человека и животного (мыши с добавленной тканью человеческого мозга) и ткань человеческого мозга ex vivo (например, фрагменты мозга, удаленные во время операции).
Далее они предложили ряд этических мер безопасности, таких как введение лекарств животным, обладающим клетками человеческого мозга, чтобы они оставались в «коматозном состоянии мозга».
Хайман, который также подписал письмо, говорит, что сделал это неохотно, потому что считает большинство сценариев преувеличенными или маловероятными. Маловероятно, чтобы крошечный мозговой органоид чувствовал или думал что-либо, говорит он.
Единственный тип исследования, который, по его мнению, может потребовать быстрых действий для установления правил дорожного движения, — это неопубликованный метод Сестана по сохранению мозга (который не обсуждался в редакционной статье Nature ). «Если люди хотят сохранить человеческий мозг живым после смерти, это более насущная и реальная проблема», — говорит Хайман. «Учитывая, что это возможно с мозгом свиньи, должны быть рекомендации для тканей человека».
Антонио Регаладо
Deep Dive
Биотехнологии
Оставайтесь на связи
Иллюстрация Роуз Вонг
Узнайте о специальных предложениях, главных новостях,
предстоящие события и многое другое.
Введите адрес электронной почты
Политика конфиденциальности
Спасибо за отправку вашего электронного письма!
Ознакомьтесь с другими информационными бюллетенями
Похоже, что-то пошло не так.
У нас возникли проблемы с сохранением ваших настроек.
Попробуйте обновить эту страницу и обновить их один раз
больше времени. Если вы продолжаете получать это сообщение,
свяжитесь с нами по адресу
[email protected] со списком информационных бюллетеней, которые вы хотели бы получать.
Могут ли разумы существовать, когда они отрезаны от мира?
Это может звучать как научная фантастика, но может ли настоящая наука поддерживать жизнь мозга в бочке?
(Изображение предоставлено Shutterstock)
Может ли когда-либо существовать мозг сам по себе, отделенный от тела или независимый от него? Долгое время философы обдумывали такие сценарии «мозга в бочке», задаваясь вопросом, может ли изолированный мозг сохранять сознание, когда он отделен от своего тела и чувств.
Как правило, переживания человека характеризуются сетью взаимодействий между человеческий мозг , тело и окружающая среда.
Но последние разработки в области неврологии означают, что этот разговор переместился из области гипотетических спекуляций и научной фантастики в отдельные примеры, когда сознание может быть изолировано от остального мира.
В исследовании 2020 года, подробно описанном в журнале Trends in Neuroscience , философ Тим Бейн из Университета Монаша в Мельбурне и нейробиологи Анил Сет из Университета Сассекса в Англии и Марчелло Массимини, Миланского университета в Италии, опишите контексты, в которых могут существовать такие «островки осознания».
Связанный: Что происходит в нашем мозгу, когда мы «слышим» собственные мысли?
В одной из возможных ситуаций мозг, который был удален от своего носителя, способен поддерживать сознание, используя кислород и питательные вещества, необходимые для работы, доставляемые через какой-то аппарат. Это называется мозгом ex cranio .
В исследовании , которое звучит как что-то из фильма ужасов , исследователи смогли успешно восстановить приток крови к клеткам мозга, клеточные функции нейронов и спонтанную синаптическую активность в мозгу свиней, которые были удален после смерти и подключен к системе под названием BrainEx.
Система, предназначенная для замедления дегенерации мозговой ткани после смерти, может быть подключена к основанию посмертного мозга, доставляя теплую искусственную оксигенированную кровь.
Научная фантастика часто баловалась концепцией «мозг в бочке». «Футурама», анимационное комедийное научно-фантастическое телешоу, действие которого происходит в далеком будущем, обыграло эту идею, и знаменитости часто появляются как «голова в банке». (Изображение предоставлено Fox Television Animation)
У людей, страдающих тяжелой рефрактерной эпилепсией, одно лечение , называемое гемисферотомией , включает полное отсоединение поврежденной половины мозга от другого полушария, ствола мозга и таламуса. В этих случаях поврежденная половина остается внутри черепа и соединяется с сосудистой системой. В то время как отключенное полушарие продолжает получать питательные вещества и кислород, необходимые для функционирования, некоторые задаются вопросом, поддерживает ли это изолированное полушарие сознание, соседнее с противоположным, подключенным полушарием.
И ученые создали лабораторных мини-мозгов , трехмерных структур, разработанных из стволовых клеток, которые демонстрируют различные особенности развивающегося человеческого мозга. Некоторые из этих 90 137 мозгов в тарелке имеют мозговые волны 90 138, подобные тем, которые наблюдаются у недоношенных детей.
Но обладает ли хоть один из этих «мозгов» сознанием?
Ученые не могут вывести сознание из поведения в этих случаях, и они не могут спросить эти мозги, испытывают ли они сознание. Эта загадка побудила нейробиологов разработать потенциальную «объективную» меру сознания.
Например, ученые могут использовать так называемый пертурбационный индекс сложности (PCI), который основан на уровне взаимодействия между нейронами в этих «мозгах». Используя этот индекс, ученые будут электрически стимулировать часть мозга, а затем измерять результирующие паттерны нейронной активности, чтобы оценить сложность взаимодействия между клетками мозга. Если результирующее измерение этих взаимодействий несет много информации, то можно сказать, что система стала более сознательной.
Это все равно, что бросить камень в пруд и измерить образовавшуюся рябь. Если рябь взаимодействует с другими объектами в пруду, вызывая больше ряби, значит, система более сознательна.
В состояниях, когда люди не были в полном сознании, ЧКВ был надежным индикатором их уровня сознания. Например, нахождение в коме или во сне будет считаться «более низким» уровнем сознания или осознания.
«ЧКВ доказал свою эффективность в обнаружении отключенного сознания во время сновидений, кетаминовая анестезия (открывается в новой вкладке), а также успешно применялась к пациентам, которые не реагируют после тяжелой черепно-мозговой травмы (открывается в новой вкладке)», — сказал Бейн Live Science.
Возможно, это так. что сознание тесно связано с динамикой мозга, которую относительно легко измерить, например, в случае с PCI
Связанные тайны
Но даже если сознание не сводится к какому-либо нейронному сигналу в мозгу Бейн считает, что задача разработки «объективной» меры сознания по-прежнему актуальна.