Muistot ovat yksi hämmästyttävimmistä, hämmästyttävimmistä ja samalla vähän tutkittuja tuloksia kehomme neurofysiologisten mekanismien työstä. Loppujen lopuksi, jotenkin aivojen pienten synapsien työn yhdistäminen ja neuroneiden aktivointi niitä käyttämällä antaa kuvan niistä asioista, jotka muistamme esiintyä päässämme. Kaikkien muistojemme summa tekee meistä kuka olemme. He ovat meitä kaikessa suhteessa. Ilman heitä lakkaamme olemasta kuka me olemme.
Yhdessä brittiläisen scifi-sarjan "Black Mirror" (joka ei ole katsellut, suosittelen sitä suuresti) jaksossa, joka kertoo mahdollisesta dystopisesta tulevaisuudestamme, sanottiin pienestä laitteesta, joka istutetaan ihmisen korvan taakse ja antaa hänelle kyvyn paitsi muistaa nopeasti jotkut hetki menneisyydestä, mutta myös "pelaa" tämä hetki päässäsi hämmästyttävän selkeissä yksityiskohdissa, kuten elokuva näytöllä silmiesi edessä.
Theodore Berger, Etelä-Kalifornian yliopiston biolääketieteen insinööri, ei lupaa tämän muistoihin palautumisen tasoa (mikä on ehkä parhainta), mutta on työskennellyt samanlaisten muistinimplanttien kanssa pitkään. Laite, joka implantoidaan suoraan aivoihin, aivojen osan sähköisen stimulaation erityisen menetelmän ansiosta pystyy jäljittelemään hippokampuksen toimintoja mahdollistaen muistojen muodostumisen. Tällaisen laitteen ensimmäisten modifikaatioiden testit suoritettiin laboratoriohiirillä ja apinoilla. Tiedemiehen mukaan on aika aloittaa tällaisen laitteen testaaminen ihmisille.
Bergerin laite perustuu teoriaan siitä, kuinka hippokampus muuntaa lyhytaikaiset muistot (kuten siihen, mihin näppäilet avaimet) pitkäaikaiseen muistiin (voit myöhemmin muistaa mihin ne laitettiin). Tutkija teki varhaiset kokeet kaneilla: ensin hän toisti tietyn äänen ja puhalsi sitten heidän kasvoihinsa pakottaen heidät vilkkumaan. Pian hän totesi, että äänen kuultuaan kanit alkavat vilkkua, vaikka he eivät olisikaan alttiina ilmavirralle. Berger päätti tallentaa hippokampuksen toiminnan tällä hetkellä enkefalogrammalla (hän liitti elektrodit kanin päähän, joka lukee aivojen toimintaa) ja totesi, että kanit oppivat yhdistämään soivan äänen ilmavirran lisävaikutukseen heihin. Enkefalografiakuva osoittiettä hippokampuksen signaalit muuttuvat tällä hetkellä täysin ennustettavalla tavalla.
"Koulutuksen kautta hippokampuksella on ollut aktiivinen vaikutus impulssien (signaalien) piirien modifiointiin", kommentoi Gregory Clarke, entinen Berger-opiskelija ja biolääketieteen tekniikan professori Utahin yliopistossa (USA).
Berger itse antoi tälle soveltuvien pulssien kaavalle nimen "avaruus-aika-koodi". Ja tämä koodi määräytyy sen perusteella, mitkä aivojen neuronit osallistuvat signaalin siirtoon ja milloin tarkalleen tämä siirto tapahtuu.
”Avaruus-aikakoodin siirtäminen hippokampuksen eri kerrosten läpi ajan myötä muuttaa sen toiseksi avaruus-aika-koodiksi. Emme vielä tiedä miksi, mutta kun se tapahtuu, tuloksena oleva aika-avaruuskoodi on se, mitä muu aivot voivat havaita pitkäaikaisena muistina”, Berger selittää.
Lähtevä koodi on muisti, jota muu aivot käyttää luettavana ja ymmärrettävänä signaalina. Kanit, se saa ne vilkkumaan kuultuaan tietyn äänen. Bergerin mukaan hän pystyi johtamaan matemaattisen mallin, joka yleensä on hippokampuksen käyttäytymissääntö, jota käytetään muuntamaan lyhytaikaiset muistot pitkäaikaisiksi.
Mainosvideo:
Tämän yleisen säännön ollessa kädessä hän loi keinotekoisen hippokampuksen laboratoriorotille. Ensin hän opetti jyrsijöitä suorittamaan muistiin suuntautuneita tehtäviä. Hän opetti jyrsijöitä painamaan yhtä kahdesta vierekkäisestä pienestä vivusta, ja ärsytti niitä sitten suunnatulla valolla. Jonkin ajan kuluttua, kun koulutettu jyrsijä palasi tehtävään, Berger opetti häntä puristamaan toisen vivun, vastapäätä sitä, jota rotta painasi alun perin. Siten osoitettiin, että jyrsijä muisti mitä häneltä vaadittiin.
Näiden harjoittelujen aikana Berger ja hänen kollegansa kirjasivat jyrsijöiden hippokampuksen läpi kulkevien signaalien jakautumisen ja totesivat, että avaruus-aika-koodit vastaavat tehtävän muistia tikkuja painamalla. Tutkijat ovat keränneet tietoja hippokampukseen tulevista ja sieltä lähtevistä signaalipiireistä ja näiden tietojen perusteella kehittäneet matemaattisen mallin, joka pystyy ennustamaan lähtevän avaruus-aika-koodin, joka vastaa alun perin saapuvaa. Myöhemmin, kun Berger pisti lääkkeen, joka estää muistin muodostumisen rotilla, jotka on koulutettu työntämään vipuja, hän käytti laitteistoa stimuloidakseen aivoja sähköisesti impulssimallissa, joka vastaa lähtevän avaruus-ajan koodia, jonka hänen matemaattisessa mallissaan ennustettiin. Kokeilu päättyi täydelliseen menestykseen. Rotat puristivat oikeita vipuja.
”Heidän aivonsa viittasivat oikeaan koodiin ikään kuin koodi olisi itse luotu. Näin opimme tuomaan muistot takaisin aivoihin”, Berger kommentoi.
Berger myös testasi implantin toimivuutta reesusapinoissa palauttamalla heidän kykynsä muistuttaa muistoja osasta eturauhasen kuorta. Tämä alue on mukana toimeenpanotoimintojen työssä, esimerkiksi muistojen avulla ratkaista uusia, aikaisemmin puuttuvia tehtäviä. Tässä yhteydessä implantaatin on myös osoitettu olevan tehokas apinoiden muistitoimintojen parantamisessa.
Mutta voidaanko vastaavaa implanttia käyttää ihmisissä ja toimiiko se?
"Kaikkien näiden aivojen kanssa suoraan vuorovaikutuksessa olevien implanttien on kohdattava yksi perustavanlaatuinen ongelma", sanoo Case Western Reserve Universityn tekniikan professori Dustin Tyler.
”Aivoissa on miljardeja neuroneja ja biljoonia interneturonaalisia yhteyksiä (synapsia), joiden avulla ne voivat toimia yhdessä. Siksi on erittäin vaikea yrittää löytää tekniikkaa, joka voi olla vuorovaikutuksessa niin monien neuronien kanssa ja yhdistää ne toimimaan kohtuullisen korkealla tasolla."
Jos sisäkorvaiset implantit, jotka simuloivat äänitaajuuksia stimuloimalla kuulohermoa parin kymmenen elektrodin kautta, eivät lopulta voi täydellisesti simuloida ääntä, niin mitä voimme sanoa sellaisesta monimutkaisemmasta järjestelmästä, kuten muisti? Sinun on ymmärrettävä, että nykyisiä menetelmiä ja tekniikoita käytettäessä kaikkia näitä elektrodeja tutkijat ovat edelleen hyvin kaukana todellisesta mahdollisuudesta mallintaa muistoja. Tämä ei kuitenkaan estänyt uutta startupia, Kerneliä, ottamasta yhteyttä Bergeriin, palkkaamassa hänet, tekemällä hänestä sen tutkimusosaston päälliköksi ja rahoittamaan tutkimustaan.
Ytimen alkuperäinen tavoite oli tuoda Berger-implantit markkinoille lääkinnällisinä laitteina, jotka voivat auttaa ihmisiä, joilla on erilaisia muistiongelmia. Berger tekee parhaillaan kliinisiä tutkimuksia implantaatistaan vapaaehtoisilla ja raportoi potilaiden menestyvän hyvin muistitestiissä. Ihannetapauksessa Kernelin toimitusjohtajan Brian Johnsonin mukaan Kernel haluaa kuitenkin kehittää laitteita, jotka yksinkertaisen ja turvallisen leikkauksen avulla voidaan istuttaa ihmisen aivoihin ja parantaa ihmisen älykkyyttä muun muassa huomion, luovuuden ja keskittymisen aloilla.
Tällaisesta tuloksesta tulee tietysti uusi sääntelyviranomaisten toiminta-ala, ja siihen liittyy monia riitoja ja kysymyksiä: ovatko nämä laitteet lääketieteellisiä vai tavallisia kuluttajia? Ja onko meidän säänneltävä niiden jakautumista? Terveydenhuollon organisaatioiden kannalta tällaisia laitteita pidetään todennäköisesti lääketieteellisinä, jos niillä on muun muassa kyky diagnosoida tai hoitaa sairauksia tai vaikuttaa kehon toimintojen rakenteeseen ja toimintaan. Ihonalaiset implantit, jotka voivat lisätä ihmisen keskittymiskykyä tai luovuutta, pääsevät kuitenkin todennäköisesti tiukan viranomaisvalvonnan ulkopuolelle, ja niitä pidetään samoina tavanomaisina ravintolisäaineina, jotka stimuloivat aivomme.
Johnson ei itse kommentoinut, mihin suuntaan yrityksen ydin toimii ja millaisia laitteita se aikoo lopulta tuottaa. Todennäköisesti kaikki riippuu yksittäisestä implantista, sen toiminnoista, laajuudesta ja mahdollisista sivuvaikutuksista. Tietenkin jokaisella lääkinnällisellä laitteella, kuten jokaisella lääkkeellä, on omat sivuvaikutuksensa. Toistaiseksi voimme vain odottaa ja toivoa, että näillä sivuvaikutuksilla on positiivinen puoli, eikä niistä tule uutta inspiraatiota "Musta peili" -sarjan uudelle jäähdytysjaksolle.
NIKOLAY KHIZHNYAK