Про унікальні можливості людського мозку, про те, як прожити триста років і чим займатися в штучному тілі, розповідає професор, доктор біологічних наук, завідувач лабораторією нейрофізіології і нейроінтерфейси біологічного факультету МГУ ім. М.В. Ломоносова Олександр Каплан.
- Олександр Якович, як ви ставитеся до прогнозів про те, що в найближчому майбутньому вчені зможуть створити штучне тіло людини - більш досконале, довговічніше?
- Я як фізіолог не бачу проблем у створенні штучних органів людини, навіть таких складних, як печінка або серце. Печінка складна своєї біохімією, серце - біомеханікою. І тим не менше немає принципових перешкод, щоб зробити ці органи - з тих чи інших матеріалів, в більшій чи меншій мірі повторюючи біологічні закономірності, процеси і форми.
Але зробити штучний мозок. Деякі функції мозку цілком можна відтворити. Наприклад, з обчислювальними завданнями комп'ютер справляється краще нас. Можна відтворити також пам'ять. Сприйняття можна зробити - чіткіше, краще і з великою роздільною здатністю, ніж ми маємо. Рано чи пізно все це буде зроблено. Але є одна функція мозку, яку не вдається відтворити технічними пристроями. Вона дуже проста за змістом, але таємнича за змістом. Мабуть, саме заради цієї функції формувався і вдосконалювався мозок. Ця функція - створення діючої моделі зовнішнього світу, або нашого внутрішнього світу психічних образів.
- Ви маєте на увазі уяву?
- Це більше, ніж уява - це цілий світ всередині нас. Фактично, ми живемо в цьому внутрішньому світі. Тут немає ніякої містики. Судіть самі: сітківка ока - це останній екран, де ще фізично відображаються предмети зовнішнього світу. Далі це відображення розсипається по мільйону волокон зорового нерва і віялом розноситься нервовими імпульсами по багатьом структурам мозку. Де ж насправді я розглядаю предмети зовнішнього світу? Виходить, що мозок заново, вже всередині себе, синтезує образи цих предметів, які і стають доступними моєї свідомості. Мозок, який створює психічний образ фізичного світу, - це найдивовижніше винахід природи. Адже психічний образ - це не фотовідбиток, а жива сутність. Ось я закриваю очі і можу уявити вас не як портрет, а як персонаж розгортається спектаклю: вчилися, одружилися, народили дітей і т.д. Можу уявити собі, як лечу над океаном або потрапляю в країну, де ніколи не був.
-. або придумати нову наукову теорію.
- Так, саме так. Повноцінна внутрішня модель світу дозволяє людині програвати варіанти можливої реальності, в тому числі і гіпотези. Наприклад, якщо у вас повинен відбутися розмова з начальником, то ви заздалегідь можете досліджувати можливі сценарії цієї розмови, просто прикривши очі. Ось таку перевагу отримав чоловік, володіючи мозком з функцією синтезу психічних образів! Ні в якого
тваринного немає жодного шансу перед людиною, що володіє мистецтвом просматривания можливих варіантів майбутнього.
- Як зробити інструмент, який буде створювати внутрішній світ?
- Немає ніяких зачіпок. Мозок - надзвичайно складна річ, в ньому сто мільярдів елементів. Це дуже багато! Найпотужніші процесори містять тридцять мільйонів переключающих елементів, скоро буде п'ятдесят, сто. А в мозку вже зараз сто мільярдів! До речі, коли ми говоримо про ста мільярдів нервових клітин, це теж неправильно, тому що операційній одиницею мозку є не нейрон, не окрема клітина. У кожної клітини є 5-10 тисяч контактів з іншими клітинами. У кожного контакту - 15-20 варіантів стану. Помножте сто мільярдів на сто тисяч контактів, до того ж кожен контакт має стільки ж ступенів свободи, - і ви отримаєте число, яке більше кількості атомів у Всесвіті! Така комбинаторика станів мозку!
- Невже психологія і нейрофізіологія не мають ніяких ідей по створенню штучного мозку?
- І та і інша наука має більш ніж достатньо ідей, проте кожна досліджує свій. Нейрофізіологи вивчають, як кодується інформація, як передаються нервові імпульси, як вони доходять до синапсів (синапс - місце контакту між двома нервовими клітинами. - Прим.ред.). Але нейрофізіологія не може вивчати, як народжується образ, тому що образ - це нематеріальна сутність. Як його вивчати? Тільки питаючи людини: "Ну як, народився образ чи ні? Якщо так, який він, як виглядає?". Це не для нейрофізіологів. Є психологи. Ось їх завдання - працювати з образами. Вони вивчають закономірності існування образів! Сприйняття, пам'ять, мислення, інші операції з образами - всім цим займаються психологи, а й вони відволікаються від того, як саме ці образи виникають у мозку. Як з нейромедіаторів і нервових імпульсів народжується образ? Тут розрив. В принципі, це сфера психофізіології - прикордонної між нейрофизиологией і психологією науки. Однак і психофізіологи ще дуже далекі від розуміння механізму породження психічних образів і того, як ці образи впливають на реальну поведінку людини. Дійсно, який конкретний механізм впливу мелодії на поведінку людини? Вплив не звуку, а саме мелодії! У чому складність? У тому, що мелодія нематеріальна. Мелодія - це і є психічний образ.
- Таким чином, рухаючись разом з еволюцією в бік збільшення ступенів свободи нашого тіла, ми будемо змушені зберегти мозок в незмінному вигляді?
- Це філософська проблема. Висока складність мозку потрібна для того, щоб створити повноцінну модель зовнішнього світу. У цьому сенсі ми вже багато тисяч років маємо досконалий мозок. Інша справа, мозок може мати набагато більшою складністю і великими можливостями, ніж ті, які надає йому саме тіло людини: тільки п'ять органів почуттів, тільки два ока, дві руки, дві ноги і т.д. Адже людина фактично вислизнув від подальшої еволюції тіла, як тільки показав, що виграти можна за рахунок розуму. Хто знає, можливо, якщо розширити можливості тіла, наприклад, надати йому пару штучних маніпуляторів на додаток до наявних рукам, то у мозку знайдуться можливості оволодіти всім цим господарством?
- Коли ми створимо штучне тіло, мозок все одно доведеться тягнути з собою?
- Мозок потрібно буде зберігати до останнього. Але справа в тому, що мозок має такі властивості, які дозволяють йому жити набагато довше, ніж решта тіла. Мозок - це єдиний орган, клітини якого не виникають заново, на відміну від клітин печінки, крові, м'язів. Чому так відбувається? Мозок - це інформаційна машина, між клітинами мозку є досвід зв'язків. Весь внутрішній світ тримається на цій нейронної мережі! Що буде, якщо частина клітин помре, а на їх місце прийдуть нові? Вони ж почнуть все псувати, нові зв'язки якісь встановлювати.
- А комбінацію "людський мозок + штучне тіло" ви вважаєте перспективною ідеєю?
- Якщо створити хороші системи забезпечення життєдіяльності нервових клітин, то мозок зможе прожити, напевно, як мінімум двісті років. На сто років продовжити життя мозку - це принципово нова перспектива для особистості! Людина буде розуміти, що він живе, вбирає знання, і їх не закопають в землю. Це буде джерело, який буде довго рости і накопичувати мудрість. Уявіть, зараз студентам викладав би людина, яка народилася двісті років тому!
- Тобто ми говоримо про мозок як про орган, який можна було б пересаджувати?
- Чи не пересаджувати, а створити умови для забезпечення життєдіяльності мозку. Помістити чи мозок в якусь колбу або в штучне тіло - це вже справа техніки.
- А якщо мозок посадити в колбу, створити нейроинтерфейс, то у нього може бути і кілька тіл для різних випадків.
- Інтерфейс "мозок - комп'ютер", або нейроинтерфейс, - це інтерпретатор сформульованих мозком намірів, що транслює їх в команди для зовнішніх виконавчих пристроїв. В принципі, за допомогою нейроінтерфейси можна надати мозку периферійні пристрої, маніпулятори, сенсори, систему пересування і т.д. Тоді мозок зможе "пересуватися", подорожувати. Так, деякі речі будуть йому недоступні. Але ж восьмидесятилітні люди не сумують, що не всі їм доступно чисто фізично, головне - вони можуть повноцінно використовувати свій інтелект. До досягнення старості люди будуть жити так, як звикли, а потім їх мозок можна буде перенести в якесь штучне тіло і дати їм можливість прожити ще 100-200 років. Проблема смерті як і раніше буде існувати, мозок - це біологічний матеріал, 200 років - це багато, але далеко не вічність.
На той час, коли стане можливим підтримку життя мозку в штучному середовищі, біотехнологічні роботи досягнуть досконалості форми і будуть виглядати як цілком пристойне людське тіло. "Кінцівки" такого робота будуть забезпечені чутливими датчиками, і таким чином мозок будуть "відчувати" своє штучне тіло. Причому майбутнє - не за металевою механікою, а за матеріалами, які змінюють свою жорсткість залежно від того, які імпульси туди послані. Якщо говорити про сьогодення, то першочерговим завданням я бачу створення штучної кисті, і це близька перспектива.
- Сама ідея нейроінтерфейси дійсно не нова. Було з'ясовано, що чоловік може навчитися керувати електричними потенціалами мозку. Залишалося тільки розробити методи розшифровки цих потенціалів і перетворення їх в команди, наприклад, для комп'ютера. Років 15 тому з'явилися перші ідеї та реалізація. Були великі надії на те, що людина навчиться добре управлятися з нейроінтерфейси. Однак поки вони залишають бажати кращого.
У нас в лабораторії працює одна з найбільш швидкісних в світі нейроінтерфейсних буквопечаталок, проте це все-таки всього 12-15 букв в хвилину - це дуже повільно. Правда, якщо нейроінтерфейси використовувати в медицині, то це буде інструментом, наприклад, для людей з порушеними рухомими системи: вони зможуть набирати текст в буквальному сенсі "силою думки". Таким же чином нейроинтерфейс можна пристосувати для управління інвалідним візком.
Друга область досліджень - створення нового мозку. Можна в чашці Петрі вирощувати культури нервових тканин і стежити за їх електричною активністю. Проблема полягає в тому, що вирощені таким чином клітини є просто біомасу, яка не має ніякої життєвої завдання. Давайте дамо їм сенс життя! Будемо реєструвати у клітин електричну активність і використовувати її в якості сигналу для управління зовнішнім пристроєм, наприклад джерелом живильного розчину. Тоді ця біомаса побачить у своїй діяльності якийсь сенс, стане вчитися видобувати більше їжі і т.д. Зараз цим займаються вчені в Нижньому Новгороді під керівництвом професора Віктора Борисовича Казанцева.
- Наскільки реально створити штучне тіло за типом того, як це показано у фільмі "Сурогати"? Якщо так, то в які терміни це можна зробити? Які вже існують технології, хто займається подібними розробками?
- Якщо не задаватися завданням поступової заміни "несправних" органів людини і зупинитися тільки на створенні мобільного робота з нейроінтерфейси для управління від мозку людини, то при відповідній підтримці цей проект можна реалізувати в найближчі п'ять років. Уже в даний час в Росії і в інших країнах існують десятки наукових лабораторій, які в тій чи іншій мірі займаються цією проблемою.
- Якби вдалося створити центр, в якому фахівці з різних областей науки працюють над створенням штучного тіла і нейроінтерфейси, як він повинен бути організований?
- На мій погляд, це може бути центр досліджень і інновацій, існуючий переважно на приватні гроші. У цьому центрі має бути три рівні проектів. Перший рівень - для проектів, які вимагають не більше двох-трьох років наукової розробки, з подальшим їх комерціалізацією, наприклад в області медицини, індустрії ігор і т.д. Другий рівень - фундаментальні завдання, розробка нових принципів побудови штучних органів людини, систем життєзабезпечення мозку, нейроінтерфейси, з розрахунком на більш далеку перспективу: 5-10 років. Третій рівень - рівень футуристичних завдань, наприклад розробка принципово нових, що змагаються з еволюційно перевіреними, технологій для забезпечення життєдіяльності організму, створення мережевих нейроінтерфейси і ін.
- Ви вважаєте це принципово можливим?
- Це стане принципово можливим, коли суспільство всерйоз задумається про необхідність продовження не стільки життя людини як такої, скільки існування його особистості.