Что именно можно увидеть на карте?
Извлеченный в ходе операции кусочек мозговой ткани составлял, как пишет Science News, примерно миллионную часть объема всего мозга. Он был изъят из коры головного мозга — внешнего слоя мозга, ответственного за формирование сложных мыслей.
После удаления образец был быстро сохранен и окрашен тяжелыми металлами, которые выявили клеточные структуры. Затем мозговую ткань разрезали на более чем 5000 тонких кусочков и сфотографировали с помощью мощных электронных микроскопов. Затем с помощью вычислительных программ и программ искусственного интеллекта вся обработанная информация была объединена и проанализирована.
Необходимо отметить, что на данный момент исследователи только начинают понимать, что вообще находится в отсканированном участке. «Мы только что с головой окунулись в этот набор данных», – сказал соавтор исследования Джефф Лихтман, нейробиолог из Гарвардского университета. Лихтман сравнивает карту мозга с Google Earth:
Но кое-какие «фантастически интересные» достопримечательности все же появились. Все потому, что наличие большого набора данных позволяет заметить все странное и выделяющееся. Большие объемы данных, помимо прочего, дают представление о том, насколько распространены те или иные типы связей в мозге.
Молекулярный нейробиолог Сет Грант из Эдинбургского университета отмечает, что, хотя новая карта является ценным инструментом, она показывает только анатомию мозга. Другие исследования помогут прояснить функцию и состав молекул, которые управляют поведением мозга. На данный момент карта является «в значительной степени исследовательским инструментом», говорит он.
Что дальше?
Одним из любопытных моментов для дальнейшего изучения является наблюдение команды за двумя нервными клетками, или нейронами, которые, казалось, были вплетены в симметричный танец. На снимках также были видны аксоны нейронов, посылающие сообщения, образующие сложные спирали, необычные и таинственные завитки, похожие на свернувшихся змей. «Мы никогда не видели ничего подобного», – пишут исследователи.
Мозг — невероятно сложный компьютер, в механизмах работы которого нам только предстоит разобраться.
Эти чрезвычайно подробные карты мозга являются кульминацией многолетних исследований. Это действительно волшебное время в истории, когда ученым доступны разнообразные инструменты для создания подобных карт
И все же, что в конечном итоге покажут эти карты, остается неизвестным – авторы исследования очень осторожно относятся к тому, приведут ли они к глубокому пониманию мозга. Но в будущем нас однозначно ждет много удивительных открытий
Цифровой человек
Хотя будущая эволюция человечества широко обсуждалась и на эту тему создано много гипотез, вероятно, никто не подходил к вопросу настолько серьезно. Сначала казалось, что основная задача проекта Virternity — запуск новой цифровой валюты Virie, которая финансировала бы его работу.
Интересно, что создатели Virternity были настолько озабочены обеспечением статуса общественной собственности, что лишь немногие знают или знали, кем именно они были. Очевидно, их мотивация состояла в том, чтобы помешать правительствам и их ведомствам подчинить интересы проекта корпоративным и прочим менее желательным целям. Но анонимность также имеет свои преимущества, если компания хочет уйти в тень, как это, по-видимому, и произошло.
Самый большой вопрос в том, возможно ли вообще оцифровать человека или любое другое живое существо. Отсюда пошло разделение на два различных течения.
Как составить 3D-карту мозга?
Нейробиология, пожалуй, является одной из наиболее сложных наук. Причина заключается в том, что полностью изучить мозг и его работу на сегодняшний день не предоставляется возможным. Как отмечает в своей книге «Кто мы такие? Гены, наше тело, общество» нейрофизиолог, профессор Стэндфордского университета Роберт Сапольски, собираясь на конференциях, ведущие нейробиологи признаются, что понятия не имеют как работает мозг. Настолько все сложно.
И все же, будучи самым непознанным органом человеческого тела, мозг позволил нам совершить несколько знаменательных революций, включая научно-технологическую. Сегодня то, о чем мечтали научные фантасты (и то, о чем не могли подумать) является нашей повседневной жизнью.
Так выглядит участок мозга 45-летней женщины, страдающей от эпилепсии.
Новое открытие можно назвать одним из наиболее знаменательных в своей области: вычислительные программы сшивали полученные изображения вместе, а программы искусственного интеллекта помогали ученым анализировать их. Краткое описание полученного представления было опубликовано в качестве препринта 30 мая на сервере bioRxiv.org. Полный набор данных находится в свободном доступе в Интернете.
Философия против скачивания разума
Сторонники таких мыслителей, как Жиль Делез и Анри Бергсон, считают, что есть не только физическое тело, но и высшее сознание. Такое философское мышление основано на идее дуальности — разум и тело это не одно и то же. Поэтому оцифровать человека кажется невозможным. Как поместить сущность человеческого духа в компьютер, почти как джинна в бутылку?
И наоборот, некоторые выдающиеся ученые и нейрохирурги утверждают, что все в нас — сугубо физическое. Если можно перенести мозг человека в цифровую форму, то с остальным справиться будет легко. Однако скопировать мозг не так просто. В качестве решения предлагают делать тысячи микротонких срезов мозга и сохранять выявленную нейронную сеть.
Для этого пришлось бы построить машину, которая могла бы делать эти срезы, а затем найти добровольца. Это будут физические кусочки мозга, сохраненные до смерти. И в этом заключается недостаток способа. Фактически, стартап Nectome предлагает сделать именно это и сохранить ваш мозг до того дня, когда он сможет быть оцифрован.
Человек или, по крайней мере, содержимое его мозга в конечном счете будет перенесен в компьютер и таким образом останется живым или, возможно, переродится. Проводились эксперименты по сканированию мозга мыши, но к успеху они не привели.
Как отсканировать мозг?
Существующего представления о мозге пока недостаточно, чтобы определить, что на самом деле необходимо для копирования сознания, но представим, что знание достигло требуемого уровня, как же тогда отсканировать мозг?
В настоящее время при помощи передовых неинвазивных методов, таких как МРТ, можно получать четкие сканированные изображения живого человеческого мозга с разрешением примерно в полмиллиметра.
Для обнаружения синапсов потребуется сканирование с разрешением около микрона — тысячной доли миллиметра. Для определения вида синапса и в точности насколько каждый из них активен, потребуется еще более высокое разрешение.
МРТ использует сильные магнитные поля. Для сканирования с разрешением, необходимым для распознавания деталей отдельных синапсов, потребуется настолько сильное поле, что ткани мозга просто сварятся. Поэтому чтобы совершить прорыв в качестве разрешения снимков, нужна принципиально новая технология сканирования.
Намного проще отсканировать мертвый мозг при помощи электронного микроскопа, но и эта технология никуда не годится, поскольку потребовалось бы сначала умертвить объект исследования.
Химические цепочки
Все чувства и эмоции, которые испытывают люди, возникают путем химических изменений в головном мозге. Прилив радости, который человек ощущает после получения положительной оценки, выигрыша в лотерею или при встрече с любимым, происходит вследствие сложных химических процессов в головном мозге. Мы можем испытывать огромное количество эмоций, например таких, как печаль, горе, тревога, страх, изумление, отвращение, экстаз, умиление. Если мозг дает телу команду на осуществление какого-либо действия, например, сесть, повернуться или бежать, это также обусловлено химическими процессами. «Химический язык» нашей нервной системы состоит из отдельных «слов», роль которых исполняют нейромедиаторы (их еще называют нейротрансмиттерами).
Миллиарды нейронов мозга общаются, передавая друг другу сигналы через крошечные зазоры между ними. Эти зазоры называются нервными синапсами. Когда один нейрон получает информацию, он посылает в синапс химический сигнал в виде молекул нейромедиатора. Нейромедиатор преодолевает пространство синапса, направляясь к следующему нейрону, где он присоединяется — как лодка к причалу — к специально предназначенному для его «швартовки» на поверхности нейрона месту, которое называется химическим рецептором. Химическая молекула нейромедиатора будет принята только тем рецептором, который предназначен специально для нее. Это своего рода система «ключ и замок», где каждый ключ подходит только к своему замку. После того, как молекула нейромедиатора соединилась с рецептором на поверхности нового нейрона, этот нейрон получает сигнал либо к действию — и тогда начинает передавать сигналы другим нервным клеткам, — либо к остановке передачи тех или иных сигналов.
Таким образом, нейротрансмиттер — это химическое вещество, молекулы которого позволяют клеткам мозга общаться друг с другом, и засчет этого функционировать должным образом. Другими словами, медиаторы передают (переносят) химические сообщения от одних нейронов к другим.
Любой нейрон может получать большое количество химических сообщений, как положительных, так и отрицательных («работай» или «стоп»), от других нейронов, которые его окружают. Эти сообщения могут конкурировать или «сотрудничать», между собой, заставляя нейрон отвечать специфическим образом. Поскольку все эти события происходят в течение очень короткого времени (считаные доли секунды), очевидно, что медиатор должен быть удален из синаптического пространства очень быстро, чтобы те же самые рецепторы могли работать снова и снова. И это удаление может происходить тремя способами. Молекулы нейромедиатора могут быть захвачены назад в то нервное окончание, из которого они были выделены, и этот процесс получил название «обратный захват» («reuptake»); нейромедиатор может быть разрушен специфическими ферментами, находящимися в готовности недалеко от рецепторов на поверхности нейрона; или активное вещество может просто рассеяться в окружающую область мозга, и быть разрушено там.
Что особенного в мозге человека?
Этот орган обладает уникальными свойствами и способностями, многие из которых сложно объяснить. Мозг интенсивно формируется в возрасте от 2 до 11 лет. Но в детском возрасте еще нет прочных нейронных связей, которые требуются для полноценного функционирования этого органа. Именно поэтому дети не могут мыслить как взрослые, оценивать сложные ситуации и принимать серьезные решения. Нейронные связи образуются в процессе обучения, познания мира, общения и получения опыта.
Несколько интересных фактов о головном мозге человека говорят о его уникальности и особенном развитии:
- Этот орган работает всегда, у него нет выходных и перерывов, и высокая активность наблюдается даже во время сна.
- Учеными доказано, что мозг не устает. Человек может ощущать сильную усталость, но это не означает, что устал именно этот орган.
- Мозг одинаково реагирует на мысли независимо от того, навеяны они фантазией или воспоминаниями.
- Скорость мыслительного процесса больше скорости света, и мышцы не всегда успевают за ней. Доказательство этого ученые видят, например, в неразборчивом почерке.
- Выполнение интеллектуальных упражнений позволяет формировать новые нейронные связи в головном мозге. В свою очередь это способствует замедлению старения, сокращению риска развития различных заболеваний.
- Мозг имеет способность изменяться физически. Этот процесс занимает длительное время и происходит под воздействием мыслей, установок человека.
Учитывая особенности развития головного мозга человека, ученые утверждают, что регулярная умственная нагрузка способна открыть невероятный потенциал и возможности, о которых еще неизвестно науке. Благодаря тренировкам ума формируются новые нейронные связи, а чем их больше, тем лучше развивается мозговая деятельность
Именно поэтому развивать умственные способности необходимо и очень важно
Гормоны
Химическое взаимодействие
Норадреналин — медиатор, который обеспечивает работу различных мозговых систем, связанных с активацией и бодрствованием, обеспечивающих бдительность и внимание, а также является переносчиком сигналов в симпатической нервной системе. В симпатической нервной системе норадреналин вызывает сужение кровеносных сосудов, подъем артериального давления, увеличивает частоту дыхания и сердцебиения
Норадреналин также работает как гормон, который выделяют надпочечники, расположенные с обеих сторон чуть выше почек. Результаты его выделения надпочечниками те же самые: спазм сосудов, подъем давления, ускорение работы сердца и учащение дыхания. Адреналин, норадреналин, а также другие гормоны, вырабатываемые надпочечниками, играют важную роль в ответе организма на стресс.
Гормоны — это химические вещества, которые выделяются в кровь железами внутренней секреции, которых очень много в нашем организме. Гормоны передают сообщения, которые вызывают различные изменения в организме, и это очень похоже на то, как действуют медиаторы в нервной системе. В нашем организме есть много веществ, таких как норадреналин, которые работают и как медиаторы, и как гормоны. Налицо очень тесная связь между нервной и эндокринной системами, являющимися мощными регуляторами происходящих в организме процессов
Мозг через гопоталамо-гипофизарную систему оказывает важное влияние на процесс регуляции выделения гормонов, и если происходит сбой в работе медиаторов, может возникнуть гормональный дисбаланс, который, в свою очередь, начинает оказывать влияние на мозговые функции и, как следствие на то, как человек себя чувствует
Самый важный орган
Несмотря на то, что головной мозг занимает всего лишь 2% от массы тела и весит около 1,5 кг, ученые называют его основополагающим для жизни. Совместно с нервной системой он обеспечивает жизнедеятельность человека. Это самое совершенное и сложное создание, которое даже изучить полностью пока не представляется возможным. Именно благодаря работе мозга человек разговаривает, слышит, видит, мыслит, ощущает окружающую среду, двигается. Особенности работы головного мозга человека до конца не понятны. Не исключено, что этот орган скрывает серьезный ресурс, неожиданные способности и возможности.
Мозг управляет внутренними органами, а также отвечает за наше эмоциональное состояние. Он состоит из двух полушарий: левое отвечает за техническое и логическое мышление, а правое – за творческое. Соответственно, если человек творческий, то у него лучше развито правое полушарие, у технарей – левое. Однако ученые утверждают, что человек может самостоятельно развивать мозг, те его области, которые изначально работают не в полную силу.
Как оцифровать мозг
Допустим, что мы достаточно хорошо изучим мозг и поймем, что сканировать, а также изобретем технологию безопасного сканирования с высоким разрешением, но тогда тут же возникает проблема воспроизведения цифровых данных. Основными преградами будут вычислительные мощности и объемы хранения данных, правда, с каждым годом оба этих параметра улучшаются.
На самом деле мы намного больше продвинулись в плане компьютеров, чем в научном понимании и сканировании сознания. Искусственные нейронные сети уже управляют поисковыми системами в интернете, визуальными помощниками, беспилотными автомобилями, алгоритмической торговлей на Уолл-стрит и смартфонами. Никто еще не сумел построить искусственную сеть из 86 млрд нейронов, но если компьютерные технологии продолжат совершенствоваться, то можно будет управлять даже такими объемами данных.
Экономика инноваций
Семь неожиданных фактов о квантовых компьютерах
На каждой стадии процесса сканирования и загрузки надо удостовериться в точности сбора необходимой информации, иначе можно ненароком получить испорченную версию сознания.
И хотя загрузка сознания теоретически возможна, для ее практической реализации, скорее всего, потребуется еще не одна сотня лет на разработку технологии и научного понимания. И все это упрется в проблемы этического и философского характера: кому будет доступна загрузка сознания в виртуальный мир? Какими правами будет обладать виртуальное сознание? Какие возможны злоупотребления этой технологией?
И даже если когда-нибудь загрузка сознания станет возможна, можно ли этим заниматься — вопрос по-прежнему открыт…
Что может ждать нас в будущем
Кроме механизмов, которые смогли бы сохранить наши нейросети, какое будущее ждет человечество, достигшее цифрового бессмертия? По мнению Virternity, великие ученые и художники смогут продолжать работу на протяжении веков, и нам никогда не придется прощаться с близкими.
Спрос на планетарные ресурсы будет резко снижен до уровня, необходимого только для физически существующих людей и, конечно же, компьютеров, поддерживающих остальных. Сама планета сможет вернуться в более естественное состояние. Мы освободимся от голода и болезней и будем жить так, как хотим, до скончания веков.
Возможно, это звучит как восхитительная цель, утопическая мечта. Но если бы люди оказались в таком мире, воспользовались бы мы свободой или просто продолжили бы воспроизводить цифровой ад? И как насчет цифровых вирусов и прочих искажений самого виртуального мира?
У нас уже есть опыт таких проектов, как Second Life — это очень успешный виртуальный мир.
Virternity стала бы первой попыткой заменить физическую реальность виртуальной с эффектом полного погружения. Как только бы ее оцифровали, пути назад, вероятно, уже бы не было.
Возникают и другие важные вопросы. Сколько вычислительной мощности понадобилось бы, чтобы поддерживать Virternity. Где бы располагался проект и как мы смогли бы гарантировать, что никто просто не отключит нас или не нажмет кнопку «удалить»?
Возможно, на эти вопросы никогда не будет ответа, по крайней мере, от Virternity в том виде, в каком он существовал. Возможно, из их пепла восстанет новый феникс или их место займет кто-то другой. Но пока, похоже, нам придется ждать, когда цифровая утопия станет фактом, а не вымыслом.
