Установка соединения: как ученые ищут пути слияния мозга с компьютером

О слиянии мозга с компьютером, интернетом и другим мозгом не говорит только ленивый. Писатели создают сюжеты, ученые проводят эксперименты, а техномиллиардеры вкладывают капиталы. Скоро ли фантастические романы станут реальностью и будет ли это будущее светлым?

Для начала зададимся простым вопросом: зачем вообще сращивать мозг с компьютером? Первая цель — это, конечно, здоровье и долголетие. Поставим на мозг цифровые «заплатки» в нужных местах — и прощай, депрессия, деменция, Альцгеймер, Паркинсон и еще несколько тысяч заболеваний.

Более того, компьютер под черепом потенциально может сделать нас бессмертными. Мозг — единственный орган, который пока даже теоретически не поддается протезированию или замене. Решив эту задачу, мы, быть может, сможем поддерживать жизнь сознания вечно.

Наконец, превращение в киборгов обещает сверхспособности в самом что ни на есть марвеловском смысле. Разве это не мечта — пользоваться интернетом как собственной памятью, ориентироваться в пространстве как навигатор, реагировать со скоростью автоматики? Более того, понимать и чувствовать другого человека буквально как самого себя.

Мы даже можем чуть-чуть представить себе, как это будет. Прямо сейчас в Канаде живут сиамские близнецы Татьяна и Криста Хогарт. Сестры срослись не только черепами, но и таламусом. Это «распределительная станция» мозга, раскидывающая по коре поступающую сенсорную информацию (за исключением запахов). Каждая девочка воспринимает ощущения сестры как собственные. Если одна возьмет в руки лед, другая тоже почувствует холод.

И первые успехи на пути к слиянию мозга с компьютером, кажется, есть. Вот, например, еще в 2013 году наш соотечественник Михаил Лебедев вместе со своим бразильским тезкой Мигелем Николелисом соединяли воедино два мозга крысы. Годом позже Джулио Руффини в Барселоне соединил два мозга человека — и эти люди посылали друг другу зрительную информацию. Правда, если «отправитель» видел что-то конкретное, то «получатель» воспринимал просто вспышки света.

Но — лиха беда начало? Тем более что уже сообщалось о «чтении мыслей» при помощи магниторезонансной томографии (МРТ). Пока расшифровали только слова, которые испытуемые старательно «проговаривали» внутренней речью. Это не то же самое, что уловить мелькнувшую мысль, но тоже впечатляет.

Собрать мозг из деталей

Самый радикальный путь единения мозга и компьютера — переделать мозг, заменив его естественные структуры новыми и лучшими. Образно говоря, там, где отделы мозга общаются с помощью вестовых, поставить телефон, а блокнот и ручку в нашем природном устройстве памяти заменить на продвинутый жесткий диск. В принципе, можно даже полностью заменить живой мозг на искусственный и «закачать» туда сознание человека.

Звучит фантастически? Однако первые устройства, в которых живые клетки и искусственные элементы собраны в единое целое, уже работают. В 2020 году исследователи создали цепь из двух искусственных нейронов и одного живого. При этом кремниевые нейроны находились в Швейцарии, необходимые для обработки сигнала мемристоры — в Великобритании, а живой мышиный нейрон — в Италии. Расстояния не помешали провести по нейронной цепи «нервный импульс» (не совсем верно называть его так без кавычек). Все сигналы шли через интернет.

Дальше — больше. В 2022 году шведские ученые создали искусственный нейрон, работающий на электрохимических транзисторах и способный обучаться. Более того, они внедрили новое устройство в живой организм, чтобы управлять его действиями. Правда, этот организм был всего лишь растением-хищником. Однако сигнал с искусственного нейрона заставил венерину мухоловку захлопнуть ловушку даже в отсутствие добычи.

Экспериментируют и с мозговой тканью человека. Для этого необязательно залезать под череп. Подопытным материалом служат органоиды мозга — своего рода мини-органы в пробирке. Биологи получают новые нейроны из других клеток (например, клеток кожи). Из этих нейронов формируются шарики размером в несколько миллиметров. Конечно, им далеко до настоящего мозга, и это очень хорошо — этично ли помещать полноценный мозг в пробирку? И все же шарики, состоящие из человеческих нейронов, могут кое-что рассказать о работе мозга.

В 2022 году в Университете Джонса Хопкинса даже создали специальную «шапочку» из электродов, чтобы считывать электрическую активность таких органоидов. А главное — с ними можно делать что угодно, ведь они не мыслят и не страдают. Совсем недавно ученые собрали гибридное вычислительное устройство из традиционной электроники и органоида мозга. Этот невиданный агрегат успешно решил некоторые математические задачи.

Станем ли мы киборгами?

Может создаться впечатление, что уже вот-вот, если не завтра, то послезавтра мы сможем одной силой мысли входить в интернет. Ну а через неделю и вовсе загрузим сознание в компьютер. Однако все совсем не так просто.

Прежде чем радикально вмешиваться в устройство мозга, нужно досконально выяснить, как он работает. Стоит ли говорить, что науке еще очень далеко до такого понимания. Одних только теорий сознания придумано множество, и все они конкурируют друг с другом. Что говорит о простом факте: пока мы не знаем, что такое сознание.

Далее, мозг можно глубоко интегрировать с компьютером, только если они базируются на одних и тех же фундаментальных принципах. Упрощенно говоря, если мозг — это своеобразный природный компьютер.

Однако в следующие десятилетия картина работы мозга сильно усложнилась на всех уровнях. Прежде всего, оказалось, что нейроны не такие уж одинаковые. Они делятся на множество типов по тому, какие гены в них работают, а какие «молчат». До полной классификации еще очень далеко, и непонятно, какую роль эти различия играют в работе мозга.

Кроме того, нейроны общаются друг с другом не только с помощью электрических импульсов, скачущих по синапсам. Мозг использует множество сигнальных химических веществ, выделяющихся в межклеточное пространство и затрагивающих сразу множество нервных клеток.

Но самое главное, что для работы мозга критически важны не только нейроны, но и глия. Это название происходит от слова «клей, глина», поскольку долго считалось, что глия всего лишь служит нейронам физической опорой. Однако теперь многие нейробиологи полагают, что глиальные клетки активно участвуют в мышлении.

Возможно, в глии скрыт и секрет памяти — мы до сих пор не очень понимаем, где «прячутся» долговременные воспоминания. Да и не в одной глии дело. В 2021 году Алексей Семьянов и Алексей Верхратский вообще предложили отказаться от нейроно- или глияцентричности мозга, и рассматривать все его составляющие — от клеток до сосудов — как одинаково важную активную среду мозга.

Пожалуй, главное, что наука уяснила о мозге за последние 30 лет, — это что он не компьютер. Не «другой» компьютер, который «разговаривает» на другом языке программирования с другой тактовой частотой, а вообще не компьютер.

Наверное, самое яркое отличие мозга от компьютера — его пластичность. Каждый акт обучения и запоминания физически меняет микроструктуру мозга: между нейронами появляются новые синапсы. Если вы запомните что-нибудь из этой статьи, значит, мы изменили ваш мозг. Редакция приносит свои извинения.

Более того, если часть мозга погибает, уцелевшие структуры могут взять на себя работу исчезнувших. Нам известен пациент, живущий с 10 процентами коры. Мы знаем, что если ребенку в младенчестве удалить полушарие, он с достаточно высокой вероятностью вырастет полностью нормальным человеком. Нам даже известна женщина без мозжечка. Может такое компьютер? Спросите у мастера, день-деньской ремонтирующего ноутбуки.

Диалог двух миров

Раз мозг так отличается от компьютера, у нас вряд ли получится улучшить его глубокую структуру — по крайней мере, в обозримом будущем. Но мозг и электронные устройства могут общаться между собой, обмениваясь сигналами. Это называется интерфейсом «мозг-компьютер». Еще в 1960-е годы экспериментаторы мгновенно успокаивали разъяренного быка электрическим уколом в нужную зону мозга.

У современных интерфейсов «мозг-компьютер» хватает недостатков. Нейроны, контактирующие с электродами, со временем либо погибают, либо оттесняются от электродов разрастанием глии. Кроме того, система зачастую требует регулярной и изнуряюще долгой настойки. Однако эти технические проблемы в принципе преодолимы.

Важнее то, что подобные интерфейсы не могут сделать нас бессмертными. А сверхспособности если и появятся, то не такие уж впечатляющие. Сохраняя мозг нетронутым, мы сохраняем и его фундаментальные ограничения: и во времени жизни, и в скорости обработки информации. Обратиться к компьютеру мысленно — это, быть может, и быстрее, чем набрать запрос на клавиатуре или отдать команду голосовому помощнику. Но ускоренный поиск в интернете — это еще не всезнание.

Быть человеком

Итак, надеяться на скорое слияние с компьютером не стоит, к счастью или к огорчению. И все же давайте представим, что нам это удалось. Чем нам это грозит? Интересно, что в этом вопросе «будущее приближается медленно, шаг за шагом, а этический анализ его обгоняет».

Это цитата из статьи Марка Эттиана и Марты Фарах, посвященной этике дополненного и улучшенного мозга. Авторы ставят много вопросов, начиная от неравенства (далеко не все смогут позволить себе стать киборгами), заканчивая тем, останемся ли мы людьми.

Процитируем эту замечательную работу:

«Возможно, такие киборги будут смотреть на нас как на другую, низшую форму жизни — так, как мы сейчас относимся к шимпанзе. Еще такой человек рискует потерять индивидуальность. А если систему использовать для непосредственного контакта „мозг-мозг“, это позволит создать новые способы коммуникации — но при этом оказать влияние и на психику человека. Были бы мы людьми, если бы могли видеть инфракрасный свет, запомнить телефонную книгу наизусть или общаться друг с другом при помощи одного лишь сознания? Были бы мы людьми, если бы уступили роль умнейших существ на земле другим, или те улучшенные существа — новая форма человечества? Были бы мы людьми, если бы наш мозг не функционировал независимо от других? Эти многочисленные вопросы поднимают более общий вопрос о том, что значит быть человеком».

Радует одно: вопрос о том, сможем ли мы вообще стать киборгами, не будет закрыт как минимум в ближайшем будущем. А на вопрос, что есть человек, мы ищем ответ уже не одну тысячу лет.

_{Фото: SHUTTERSTOCK / FOTODOM; CBC DOCS; COCHLEAR LIMITED; UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON; JOHN CONSOLI / UNIVERSITY OF MARYLAND; SHUTTERSTOCK / FOTODOM; JOHNS HOPKINS UNIVERSITY APPLIED PHYSICS LABORATORY}

_{Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 1, февраль 2024}