Две головы хорошо

Полноценный протез головного мозга до сих пор остается фантастикой, но ученые уже испытывают синтетическую замену одного из его компонентов. Искусственный гиппокамп - реальная возможность спасти тяжело больных людей. И в то же время - реальная опасность изменить человека до неузнаваемости.

Протезирование. Услышав этот термин, мы живо представляем себе пластиковые руки и ноги, реже - искусственные зубы, кости и внутренние органы. Полноценная замена утерянных в результате болезней или травм частей тела до сих пор остаётся мечтой, хоть учёные и честно пытаются достичь идеала. Но есть и такие области, где по сей день нет опыта даже частичного восстановления функций. Таков, в частности головной мозг. Впрочем, и его очередь пришла: в ближайшие месяцы начнётся эксперимент по замене одной из компонент головного мозга искусственным имплантантом.

Всем вам известно, что головной мозг (здесь и далее ограничимся млекопитающими) представляет из себя не серую мешанину нервных волокон, а сложный комплекс, включающий десятки самостоятельных участков. Один из наиболее изученных - гиппокамп (hippocampus): этот компонент состоит из множества однотипных, работающих в параллель нейронных схем и, предположительно, отвечает за предварительную обработку поступающей в мозг информации для её последующего складирования в памяти. Помимо этого, гиппокамп, входящий в состав т.н. лимбической системы, частично отвечает за инстинктивные и наследственные реакции, за проявление эмоций. Люди и животные, у которых этот блок по каким-либо причинам повреждён, прежде всего теряют способность запоминать новую информацию, поэтому проверить работоспособность гиппокампа достаточно просто. По этой, а также ряду других причин (в том числе и из-за относительной простоты устройства), гиппокамп представляется учёным идеальным участком головного мозга для проведения всевозможных экспериментов. Потому же обратили на него внимание и нейробиологи из Университета Южной Калифорнии Лос-Анджелеса (University of Southern California in Los Angeles), решившие создать искусственную замену гиппокампа.

При всей кажущейся простоте, протезирование составных элементов головного мозга - задача фантастически сложная. Ведь никто из учёных не понимает как именно работает тот или иной блок. Не исключение и гиппокамп, механизм кодирования которым информации остаётся загадкой. Как создать искусственную замену не зная внутреннего механизма работы заменяемого органа? Разработчики протеза гиппокампа подошли к проблеме следующим образом: они стимулировали настоящий гиппокамп (крысы) разнообразными сериями слабых электрических импульсов, имитируя входящий информационный поток - и измеряли исходящие импульсы. Миллионы и миллионы таких опытов легли в основу математической модели, которую и воплотили в крошечной микросхеме. На всё про всё ушло десять лет. Конечно, наивно полагать, что такой чип сможет воссоздать поведение гиппокампа в любой ситуации, но некое усреднённое подобие исследователи всё же получили. И в ближайшее время полученному протезу предстоят первые практические испытания.

Чип не вживляют в мозг. Вместо этого его крепят на поверхности черепной коробки, а непосредственно в мозговую ткань имплантируют пару контактных матриц - через них искусственный гиппокамп общается с настоящим. Гиппокамп по форме напоминает колбаску, поэтому, ограничив его повреждённый участок (к примеру, середину) этими матрицами, сам участок можно вырезать - теперь вместо него будет работать микросхема. Начнётся всё с крыс. Первым этапом станет проверка функциональности чипа на тканях, извлечённых из мозга грызунов - ведь пока никто не знает даже, сможет ли работать синтетический гиппокамп в составе настоящего головного мозга! Затем чип имплантируют непосредственно в живых и здоровых подопытных. Ожидается, что займёт это полгода, после чего, если всё пройдёт гладко, разработчики нейропротеза планируют перейти к испытаниям на обезьянах, предварительно обученных работе с собственной памятью. И только после этого, возможно, начнутся клинические испытания на человеке: устройство и функционирование гиппокампа у всех млекопитающих примерно одинаковое, поэтому чип потребует минимальной доработки для переноса его на homo sapiens. Впрочем, вне зависимости от сложностей, с которыми предстоит столкнуться экспериментаторам, можно не сомневаться, что они доведут работу до логического завершения: в числе спонсоров проекта числятся военные организации США (DARPA, ONR).

Зачем человеку протез гиппокампа? Такой прибор может реально помочь миллионам людей страдающих от частичных повреждений головного мозга - травматических и вызванных болезнями. Вместе с тем новый чип рождает и массу новых проблем и вопросов, ранее не поднимавшихся. Ведь в отличие от предыдущих громких попыток частичной киборгизации человека (электронная рука Кевина Уорвика, искусственная сетчатка Optobionics), электронный гиппокамп не просто стимулирует нервную систему, но заменяет повреждённый её участок. Как было упомянуто выше, надеяться на полноценную замену - по меньшей мере наивно, а потому - будьте готовы к всевозможным отклонениям. Протез гиппокампа может совершенно поменять человека, которого вы знали - сменив его поведение, осознание им реальности, повлияв на механизм запоминания информации (вдруг он станет запоминать всё или только то, что запоминать совсем и не следовало?). Разумно ли платить за продление жизни такую цену? Подключайтесь к дискуссии, обсудим!