Добавить новость
Забыть все
Шрифт:
admin 21 Июня 2011 в 14:22:09
Найден способ заставить крыс забывать, на очереди – обезьяны и человек
Ученые впервые на практике заставили подопытных крыс забыть порядок совершаемых действий, а потом «вспомнить» их благодаря вживленным в мозг устройствам. Газета ВЗГЛЯД выяснила, чем грозит это открытие человечеству и можно ли будет «стирать воспоминания».
Мозг человека продолжает оставаться одной из самых непостижимых загадок природы, но исследования процессов, происходящих в коре головного мозга, все чаще свидетельствуют о том, что в недалеком будущем человечество могут ожидать самые неожиданные открытия.
«Journal of Neural Engineering» на минувшей неделе опубликовал уже названные «рубежными для нейрофизиологии» результаты исследований группы ученых под руководством Теодора Бергера, директора Центра нейроинженерии Университета Южной Калифорнии.
В сотрудничестве с учеными из университета Уэйк-Форест Бергер провел простой эксперимент: крыс сначала учили запоминать последовательность действий, а потом – с помощью мультиэлектродной матрицы – забывать их. Воспоминания живого существа таким образом впервые в истории «включаются» и «выключаются» по щелчку переключателя.
Суть эксперимента состояла в том, что крысам, для того чтобы получить воду, необходимо было нажать правую педаль, но только в том случае, если до этого они нажимали левую: таким образом, в памяти откладывалась довольно сложная последовательность действий. В мозг крысы имплантировали 32 электрода, по 16 с каждой стороны, направляя их в две области гиппокампа, часть мозга, которая отвечает за консолидацию памяти, то есть обеспечивает переход кратковременной памяти в долговременную. Гиппокамп не «хранит» информацию, но отвечает за саму способность запоминания новых понятий, предметов, действий и образов.
В гиппокампе существуют две области, известные как СА3 и СА1. В ходе эксперимента ученые с помощью химических препаратов заблокировали нейронные взаимодействия между этими областями, и крысы, помнящие последовательность действий, необходимых для добывания воды, забыли, как это делается. У животных осталась только кратковременная память, они за 5–10 секунд забывали, какую часть последовательности действий уже выполнили, хотя раньше прекрасно это помнили. Чтобы восстановить возможность запоминать, исследователи включили электроды в режим стимуляции, которые по алгоритму программы multi-input/multi-output (MIMO), фиксировавшей деятельность подобластей СА3 и СА1, генерировали спайки вместо нейронов. После этого крысы обретали способность вспоминать.
По мнению Джонатана Эриха, младшего научного сотрудника Университета Миннеаполиса, практическая ценность работы Бергера состоит в том, что «искусственный гиппокамп» не следует считать «заменой фармацевтической терапии проблем с памятью, а, скорее, они должны рассматриваться как взаимодополняющие друг друга». «С возможностью расширения до других областей мозга эта система будет иметь возможность замещать различные нефункционирующие области», – считает Эрих.
Фактически эксперимент Теодора Бергера доказал возможность создания им же самим и анонсированного несколько лет назад «искусственного гиппокампа», который можно вживлять пациентам, пережившим инсульт, страдающим от болезни Альцгеймера, а также людям с нарушениями памяти. С другой стороны, «искусственный гиппокамп», в отличие от настоящего, который можно только повредить, легко будет просто выключить, что открывает самые широкие возможности для манипуляциями с памятью человека. Несмотря на то, что Бергер только собирается приступать к экспериментам над приматами, многие эксперты полагают, что вмешательство в работу мозга может иметь слишком много побочных последствий.
Именно эту, этическую, проблему считает ключевой специалист по этике Вашингтонского университета в Сент-Луисе Джоэл Андерсен, который, однако, уверен в том, что к искусственным частям мозга, как и к искусственному сердцу, человек привыкнет: «Сначала люди думали, что пересадка сердца – мерзость, потому что они предполагали, что раз вы родились с сердцем, то оно – важная часть того, что вы есть».
Этические последствия, по мнению Бернарда Уилсона, философа Оксфордского университета, будут серьезными. «Процесс забывания – один из самых полезных навыков, которыми мы обладаем», – убежден Уильямс. «Именно забывание позволяет нам иметь дело с болезненными ситуациями, фактически не переживая их».
Как полагает Андерсен, еще одной этической головоломкой будет согласие людей на саму операцию по вживлению искусственного гиппокампа: «Если кто-то не может формировать новые воспоминания, то как он вообще может быть в состоянии дать согласие на этот имплантат?»
В интервью газете ВЗГЛЯД научный журналист Денис Тулинов отметил, что вопреки всем препятствиям, очередь в исследованиях дойдет и до человека: «Работа Бергера открывает прямую дорогу к целому направлению исследований, что в перспективе ведет к появлению технологий усиления некоторых функций мозга, исправления дефектов, восстановления утраченных возможностей и т.д. Если до недавнего времени ученые проверяли свои идеи на фрагментах тканей, помещенных в пробирку, то теперь удалось получить эффект нейропротезирования на живых свободноподвижных животных. Это означает, что принцип работает, так что эксперименты подобного рода будут только множиться. Нет сомнений, что рано или поздно дойдет очередь до обезьян. С человеком больше сложностей, в основном даже не научного, а организационного свойства. Но планы такие есть, и опыты так или иначе проведут. В конечном счете вся научная работа направлена на создание нейропротезов именно для людей».
Кроме гиппокампа, ученые вскоре смогут работать и с другими участками мозга. Тулинов уверен, что никаких препятствий для этого нет: «Не все функции локализованы в небольших участках, но часть из них вполне соотносятся с конкретными зонами мозга. Можно воздействовать на эти зоны, дублируя или усиливая проходящие по ним сигналы, стимулировать малоактивные клетки, либо наоборот, подавлять гиперактивные. В результате человек, к примеру, обретет более острое восприятие. Или увеличит объем рабочей памяти, то есть сможет удерживать в фокусе внимания больше элементов. Это сразу повысит эффективность его мышления. В сущности, одна из целей таких разработок – создание когнитивных усилителей для мозга. Я не говорю про очевидную пользу людям, страдающим тем или иным недугом. Нейропротезы вернут им, по крайней мере, часть утраченных способностей».
Результаты исследований по нейрофизиологии будут так или иначе использоваться и в немедицинских целях, но речи о стирании памяти все-таки не идет, полагает Тулинов: «Где хранятся воспоминания, не вполне ясно. Проблема в том, что они могут быть распределены по всему мозгу, так что стереть их будет почти невозможно. Зато вполне по силам не дать сформироваться новым воспоминаниям. Как раз в гиппокампе краткосрочная память переходит в долговременную. Блокируйте работу нейронов гиппокампа, и память просто не возникнет. Человек переживет эпизод, но не сможет его запомнить. Здесь применений будет очень много, от принудительного включения блокировки у солдат перед боем (чтобы, скажем, избавить их от последующего чувства вины или травмирующих воспоминаний) до усиления остроты памяти в конкретные моменты жизни, чтобы запомнить больше подробностей».
http://vz.ru/society/2011/6/20/500846.html
Ученые впервые на практике заставили подопытных крыс забыть порядок совершаемых действий, а потом «вспомнить» их благодаря вживленным в мозг устройствам. Газета ВЗГЛЯД выяснила, чем грозит это открытие человечеству и можно ли будет «стирать воспоминания».
Мозг человека продолжает оставаться одной из самых непостижимых загадок природы, но исследования процессов, происходящих в коре головного мозга, все чаще свидетельствуют о том, что в недалеком будущем человечество могут ожидать самые неожиданные открытия.
«Journal of Neural Engineering» на минувшей неделе опубликовал уже названные «рубежными для нейрофизиологии» результаты исследований группы ученых под руководством Теодора Бергера, директора Центра нейроинженерии Университета Южной Калифорнии.
В сотрудничестве с учеными из университета Уэйк-Форест Бергер провел простой эксперимент: крыс сначала учили запоминать последовательность действий, а потом – с помощью мультиэлектродной матрицы – забывать их. Воспоминания живого существа таким образом впервые в истории «включаются» и «выключаются» по щелчку переключателя.
Суть эксперимента состояла в том, что крысам, для того чтобы получить воду, необходимо было нажать правую педаль, но только в том случае, если до этого они нажимали левую: таким образом, в памяти откладывалась довольно сложная последовательность действий. В мозг крысы имплантировали 32 электрода, по 16 с каждой стороны, направляя их в две области гиппокампа, часть мозга, которая отвечает за консолидацию памяти, то есть обеспечивает переход кратковременной памяти в долговременную. Гиппокамп не «хранит» информацию, но отвечает за саму способность запоминания новых понятий, предметов, действий и образов.
В гиппокампе существуют две области, известные как СА3 и СА1. В ходе эксперимента ученые с помощью химических препаратов заблокировали нейронные взаимодействия между этими областями, и крысы, помнящие последовательность действий, необходимых для добывания воды, забыли, как это делается. У животных осталась только кратковременная память, они за 5–10 секунд забывали, какую часть последовательности действий уже выполнили, хотя раньше прекрасно это помнили. Чтобы восстановить возможность запоминать, исследователи включили электроды в режим стимуляции, которые по алгоритму программы multi-input/multi-output (MIMO), фиксировавшей деятельность подобластей СА3 и СА1, генерировали спайки вместо нейронов. После этого крысы обретали способность вспоминать.
По мнению Джонатана Эриха, младшего научного сотрудника Университета Миннеаполиса, практическая ценность работы Бергера состоит в том, что «искусственный гиппокамп» не следует считать «заменой фармацевтической терапии проблем с памятью, а, скорее, они должны рассматриваться как взаимодополняющие друг друга». «С возможностью расширения до других областей мозга эта система будет иметь возможность замещать различные нефункционирующие области», – считает Эрих.
Фактически эксперимент Теодора Бергера доказал возможность создания им же самим и анонсированного несколько лет назад «искусственного гиппокампа», который можно вживлять пациентам, пережившим инсульт, страдающим от болезни Альцгеймера, а также людям с нарушениями памяти. С другой стороны, «искусственный гиппокамп», в отличие от настоящего, который можно только повредить, легко будет просто выключить, что открывает самые широкие возможности для манипуляциями с памятью человека. Несмотря на то, что Бергер только собирается приступать к экспериментам над приматами, многие эксперты полагают, что вмешательство в работу мозга может иметь слишком много побочных последствий.
Именно эту, этическую, проблему считает ключевой специалист по этике Вашингтонского университета в Сент-Луисе Джоэл Андерсен, который, однако, уверен в том, что к искусственным частям мозга, как и к искусственному сердцу, человек привыкнет: «Сначала люди думали, что пересадка сердца – мерзость, потому что они предполагали, что раз вы родились с сердцем, то оно – важная часть того, что вы есть».
Этические последствия, по мнению Бернарда Уилсона, философа Оксфордского университета, будут серьезными. «Процесс забывания – один из самых полезных навыков, которыми мы обладаем», – убежден Уильямс. «Именно забывание позволяет нам иметь дело с болезненными ситуациями, фактически не переживая их».
Как полагает Андерсен, еще одной этической головоломкой будет согласие людей на саму операцию по вживлению искусственного гиппокампа: «Если кто-то не может формировать новые воспоминания, то как он вообще может быть в состоянии дать согласие на этот имплантат?»
В интервью газете ВЗГЛЯД научный журналист Денис Тулинов отметил, что вопреки всем препятствиям, очередь в исследованиях дойдет и до человека: «Работа Бергера открывает прямую дорогу к целому направлению исследований, что в перспективе ведет к появлению технологий усиления некоторых функций мозга, исправления дефектов, восстановления утраченных возможностей и т.д. Если до недавнего времени ученые проверяли свои идеи на фрагментах тканей, помещенных в пробирку, то теперь удалось получить эффект нейропротезирования на живых свободноподвижных животных. Это означает, что принцип работает, так что эксперименты подобного рода будут только множиться. Нет сомнений, что рано или поздно дойдет очередь до обезьян. С человеком больше сложностей, в основном даже не научного, а организационного свойства. Но планы такие есть, и опыты так или иначе проведут. В конечном счете вся научная работа направлена на создание нейропротезов именно для людей».
Кроме гиппокампа, ученые вскоре смогут работать и с другими участками мозга. Тулинов уверен, что никаких препятствий для этого нет: «Не все функции локализованы в небольших участках, но часть из них вполне соотносятся с конкретными зонами мозга. Можно воздействовать на эти зоны, дублируя или усиливая проходящие по ним сигналы, стимулировать малоактивные клетки, либо наоборот, подавлять гиперактивные. В результате человек, к примеру, обретет более острое восприятие. Или увеличит объем рабочей памяти, то есть сможет удерживать в фокусе внимания больше элементов. Это сразу повысит эффективность его мышления. В сущности, одна из целей таких разработок – создание когнитивных усилителей для мозга. Я не говорю про очевидную пользу людям, страдающим тем или иным недугом. Нейропротезы вернут им, по крайней мере, часть утраченных способностей».
Результаты исследований по нейрофизиологии будут так или иначе использоваться и в немедицинских целях, но речи о стирании памяти все-таки не идет, полагает Тулинов: «Где хранятся воспоминания, не вполне ясно. Проблема в том, что они могут быть распределены по всему мозгу, так что стереть их будет почти невозможно. Зато вполне по силам не дать сформироваться новым воспоминаниям. Как раз в гиппокампе краткосрочная память переходит в долговременную. Блокируйте работу нейронов гиппокампа, и память просто не возникнет. Человек переживет эпизод, но не сможет его запомнить. Здесь применений будет очень много, от принудительного включения блокировки у солдат перед боем (чтобы, скажем, избавить их от последующего чувства вины или травмирующих воспоминаний) до усиления остроты памяти в конкретные моменты жизни, чтобы запомнить больше подробностей».
http://vz.ru/society/2011/6/20/500846.html
 |
 |
|
