Sjećanja su jedan od najnevjerojatnijih, najnevjerojatnijih i, istovremeno, malo proučenih rezultata rada neurofizioloških mehanizama našeg tijela. Napokon, kombinacija rada sitnih sinapsi u našem mozgu i aktiviranje neurona uz njihovu pomoć omogućava da se u glavi pojave slike onih stvari kojih se sjećamo. Zbroj svih naših sjećanja čini nas tko smo. Oni su mi u svakom pogledu. Bez njih bismo prestali biti ono što jesmo.
U jednoj od epizoda britanske znanstvenofantastične serije "Crne zrcalo" (koja nije gledao, toplo je preporučujem), koja govori o našoj mogućoj distopijskoj budućnosti, rečeno je o malenom uređaju koji se ugrađuje iza ušiju osobe i daje mu mogućnost ne samo da se brzo prisjeti nekih trenutak iz prošlosti, ali i „igrajte“ovaj trenutak u svojoj glavi u zadivljujuće jasnim detaljima, poput filma na ekranu pred vašim očima.
Theodore Berger, biomedicinski inženjer sa Sveučilišta u Južnoj Kaliforniji, ne obećava tu razinu povratka sjećanjima (što je možda najbolje), već dugo radi na sličnim memorijskim implantatima. Uređaj, implantiran izravno u mozak, zahvaljujući posebnoj metodi električne stimulacije dijela mozga, može oponašati funkcije hipokampusa, omogućujući stvaranje sjećanja. Ispitivanja prvih modifikacija takvog uređaja provedena su na laboratorijskim miševima i majmunima. Prema riječima znanstvenika, vrijeme je da počnemo testirati takav uređaj na ljudima.
Bergerov uređaj zasnovan je na teoriji o tome kako hipokampus transformira kratkoročne uspomene (poput mjesta gdje stavljate ključeve) u dugoročnu memoriju (kasnije se možete sjetiti gdje ste ih stavili). Znanstvenik je izveo svoje rane eksperimente na zečevima: prvo je svirao određeni zvuk, a zatim ih je puhao u njihova lica, prisiljavajući ih da trepću. Ubrzo je primijetio da će, nakon što se začuo zvuk, zečevi početi treptati čak i bez izlaganja zračnoj struji. Berger je odlučio zabilježiti aktivnost hipokampusa u ovom trenutku pomoću encefalograma (spojio je elektrode u glavicu zeca koji čitaju moždane aktivnosti) i otkrio da su zečevi naučili povezivati zvučni zvuk s daljnjim učinkom strujanja zraka na njih. Slika encefalograma je pokazalada se signali u hipokampusu u ovom trenutku mijenjaju na potpuno predvidljiv način.
"Hipokampusom se kroz treniranje aktivno uključio u izmjenu kruga impulsa (signala)", komentira Gregory Clarke, bivši student Bergera i profesor biomedicinskog inženjerstva na Sveučilištu Utah (SAD).
Sam Berger je ovoj shemi primijenjenih impulsa dao naziv "prostor-vrijeme kod". A taj se kôd određuje po kojem neuronu u mozgu sudjeluje u prijenosu signala i kada se tačno događa.
„Prijenos prostorno-vremenskog koda kroz različite slojeve hipokampusa tijekom vremena pretvara ga u različit prostorno-vremenski kod. Još ne znamo zašto, ali kad se to dogodi, rezultirajući vremensko-prostorni kod ono je što ostatak mozga može shvatiti kao dugoročnu memoriju “, objašnjava Berger.
Izlazni kod je memorija koju ostatak mozga koristi kao čitljiv i razumljiv signal. Kod zečeva ih tjera da trepću nakon što čuju određeni zvuk. Prema Bergeru, uspio je izvući matematički model koji je, općenito, pravilo ponašanja za hipokampus, koje se koristi za pretvaranje kratkoročnih sjećanja u dugoročna.
Promotivni video:
S ovim općim pravilom u rukama stvorio je umjetni hipokampus za laboratorijske štakore. Prvo je naučio glodavce da obavljaju zadatke usmjerene na pamćenje. Učio je glodavce da pritisnu jednu od dvije susjedne male poluge, a zatim ih je iritirao usmjernom svjetlošću. Nakon nekog vremena, kad se istrenirani glodavac vratio na zadatak, Berger ga je naučio pritisnuti drugu polugu, suprotno od one koju je štakor u početku pritisnuo. Tako je pokazano da se glodavac sjeća onoga što se traži od njega.
Tijekom ovih treninga Berger i njegovi kolege zabilježili su raspodjelu signala koji prolaze kroz hipokampus glodavaca i primijetili su da prostorno-vremenski kodovi odgovaraju pamćenju zadatka pritiskom palica. Znanstvenici su prikupili informacije o signalnim krugovima koji ulaze i izlaze iz hipokampusa i na temelju tih podataka razvili su matematički model koji bi mogao predvidjeti odlazni prostorno-vremenski kod koji odgovara izvorno dolaznom. Kasnije, kada je Berger ubrizgao lijek koji blokira stvaranje pamćenja kod štakora obučenih za potiskivanje poluga, upotrijebio je svoj uređaj da električki stimulira mozak uzorkom impulsa koji odgovaraju odlaznom prostorno-vremenskom kodu predviđenom njegovim matematičkim modelom. Eksperiment je završio u potpunom uspjehu. Štakori su pritiskali desne poluge.
„Njihovi su se mozgovi odnosili na točan kôd kao da su ga sami kreirali. Tako smo naučili vraćati uspomene u mozak , komentira Berger.
Berger je također testirao funkcionalnost implantata kod majmuna rezusa, vraćajući njihovu sposobnost prisjećanja sjećanja s dijela prefrontalnog korteksa. Ovo se područje uključuje u rad izvršnih funkcija, na primjer, korištenje sjećanja za rješavanje novih, dosad ne susrećenih zadataka. U tom se kontekstu implantat također pokazao učinkovitim u poboljšanju memorijske funkcije majmuna.
No može li se sličan implantat koristiti kod ljudi i hoće li djelovati?
"Svi ovi implantati koji izravno reagiraju na mozak morat će se suočiti s jednim temeljnim problemom", kaže Dustin Tyler, profesor inženjerstva na Sveučilištu Case Western Reserve.
"Mozak ima milijarde neurona i bilijune međuuronskih veza (sinapsi) koji im omogućuju zajednički rad. Stoga je pokušaj pronalaska tehnologije koja može izravno komunicirati s toliko neurona i kombinirati ih da djeluju na razmjerno visokoj razini."
Ako kohlearni implantati koji simuliraju skup zvučnih frekvencija stimuliranjem slušnog živca kroz nekoliko desetaka elektroda ne mogu u konačnici savršeno simulirati zvuk, što onda možemo reći o tako složenijem sustavu kao što je memorija? Morate shvatiti da su na postojećoj razini metoda i tehnologija, koristeći sve ove elektrode, znanstvenici još uvijek vrlo daleko od stvarne mogućnosti modeliranja sjećanja. Međutim, to nije spriječilo novog startupa, Kernel, da kontaktira Bergera, zaposli ga, postavi ga na čelo njegovog istraživačkog odjela i financira njegovo istraživanje.
Kernelov početni cilj bio je donijeti Berger implantate na tržište kao medicinske uređaje koji mogu pomoći ljudima s raznim problemima pamćenja. Berger trenutno provodi klinička ispitivanja svog implantata na dobrovoljcima i izvještava kako pacijenti dobro rade na testovima pamćenja. Međutim, u idealnom slučaju, prema riječima direktora tvrtke Kernel, Briana Johnsona, Kernel želi razviti uređaje koji se pomoću jednostavne i sigurne operacije mogu ugraditi u ljudski mozak i poboljšati ljudsku inteligenciju u područjima kao što su pažnja, kreativnost i fokus.
Naravno, takav će rezultat postati novo polje djelovanja različitih regulatornih tijela i predmet je mnogih sporova i pitanja: jesu li ti uređaji medicinski ili obični potrošači? I trebamo li regulirati njihovu distribuciju? S gledišta zdravstvenih organizacija, takvi će se uređaji, ako između ostalog, obdariti sposobnošću dijagnosticiranja ili liječenja bolesti ili utjecati na strukturu i funkcioniranje tjelesnih funkcija, najvjerojatnije zaista smatrati medicinskim. Međutim, potkožni implantati koji mogu poboljšati koncentraciju ili kreativnost neke osobe vjerojatno će moći izbjeći strogi regulatorni nadzor i smatrat ćemo ih istim redovitim dodacima prehrani koji stimuliraju naš mozak.
Sam Johnson nije komentirao u kojem će smjeru njegova tvrtka Kernel raditi i na kakvim će se uređajima na kraju proizvoditi. Najvjerojatnije će sve ovisiti o konkretnom pojedinom implantatu, njegovim funkcijama, opsegu i potencijalnim nuspojavama. Naravno, svaki medicinski proizvod, kao i svaki lijek, ima svoje nuspojave. Za sada možemo samo čekati i nadati se da će ove nuspojave imati pozitivne strane, a neće postati još jedna inspiracija za novu ohlađujuću epizodu serije „Crno ogledalo“.
NIKOLAY KHIZHNYAK