Доктор Сеунг даже приглашает общественность принять участие в этом великом проекте, посетив сайт EyeWire. Там средний «самодеятельный ученый» увидит массу нейронных связей, и его попросят раскрасить их (не переходя границ). Это напоминает виртуальную книжку-раскраску, только раскрашивать предлагается картинки с реальными нейронами сетчатки глаза, снятые электронным микроскопом.
Allen Brain Atlas
Наконец, существует третий способ составить карту мозга. Вместо того чтобы анализировать мозг через компьютерные модели или фотографирование нервных связей, миллиардер Пол Аллен из Microsoft выделил щедрый грант в $100 млн на третий подход. Цель — составить карту или атлас мозга мыши с упором на гены, ответственные за его формирование.
Можно надеяться, что понимание того, как в мозге происходит экспрессия генов, поможет разобраться в механизмах аутизма, болезни Паркинсона, синдрома Альцгеймера и других расстройств. Но значительное число мышиных генов есть и у человека, так что, возможно, результаты этого исследования помогут нам лучше понять и человеческий мозг.
Щедрое финансирование помогло завершить проект в 2006 г., и его результаты доступны в Сети. Вскоре после этого был объявлен следующий проект — Allen Human Brain Atlas, цель которого — создание анатомически и генетически полной трехмерной карты человеческого мозга. В 2011 г. Институт Аллена объявил о создании биохимической карты мозга двух человек: в тысяче анатомических участков взято 100 млн точек, отражающих экспрессию генов в соответствующей биохимии. Исследование подтвердило, что в мозгу наблюдается экспрессия 82% наших генов.
«До сих пор определенной карты человеческого мозга на таком уровне детализации попросту не существовало, — говорит доктор Аллен Джоунс из Института Аллена. — Атлас человеческого мозга Аллена представляет невиданные прежде картины нашего самого сложного и самого важного органа», — добавляет он.
Возражения против обратной разработки
Ученые, посвятившие свою жизнь обратной разработке мозга, понимают, что им предстоят десятки лет тяжелой работы. Но они убеждены, что их работа принесет практическую пользу. Они считают, что даже частичные ее результаты помогут раскрыть тайны психических расстройств, причинявших людям страдания на протяжении всей истории человечества.
Однако циники могут возразить, что после выполнения этой сложнейшей задачи мы получим горы информации без всякого понимания, как это все на самом деле устроено. Представьте себе, к примеру, неандертальца, который в один прекрасный день находит полную схему компьютера IBM Blue Gene. Там, на громадной схеме размером с баскетбольную площадку, есть все подробности, до последнего транзистора. Не исключено, что неандерталец даже поймет, что этот огромный лист содержит секрет сверхмощной машины, но основная масса технических данных ничего ему не скажет.
Точно так же есть опасения, что мы, потратив миллиарды долларов на расшифровку положения каждого нейрона в ткани мозга, не сможем понять, что это означает. Чтобы разобраться в том, как все это работает, может потребоваться не одно десятилетие.
Так, проект Human Genome завершился оглушительным успехом: человеческий геном секвенирован до последнего гена. Тем не менее он принес громадное разочарование тем, кто ждал он него немедленной панацеи от генетических болезней. Результат расшифровки генома — гигантский словарь, содержащий 23 000 слов без переводов и определений. В нем одна за другой идут пустые страницы, но все гены выписаны безукоризненно. Успех проекта — настоящий прорыв, но в то же время это лишь первый шаг в долгом пути к пониманию того, что эти гены делают и как они взаимодействуют между собой.
Точно так же сама по себе полная карта всех нейронных связей мозга не гарантирует понимания, что эти нейроны делают и как они реагируют на внешние воздействия. Обратная разработка — это самое простое; после начинаются сложности — ведь нужно будет разобраться во всей этой информации.
Будущее
Но представьте на мгновение, что желанная цель достигнута. Ученые под фанфары торжественно объявляют, что обратная разработка человеческого мозга успешно завершена.
И что дальше?
Одно из очевидных применений результата — возможность разобраться в механизмах возникновения различных психических заболеваний. Считается, что многие из них вызываются не массовым разрушением нейронов, а их неверной коммутацией. Вспомните генетические болезни, вызываемые одной-единственной мутацией (болезни Хантингтона и Тея–Сакса, муковисцидоз). Единственная ошибка в одной из 3 млрд пар оснований (или ее повторение) может вызвать неконтролируемое подергивание конечностей и судороги, как при болезни Хантингтона. Даже если геном точен на 99,9999999%, одна крохотная ошибка может обесценить всю эту красоту. Поэтому генная терапия нацелена на поиск способов лечения именно этих болезней.
Точно так же, как только будет получена схема мозга, появится, вероятно, возможность моделировать его поведение при нарушении нескольких связей; можно будет посмотреть, не вызовет ли то или иное нарушение какой-нибудь болезни. Не исключено, что нарушение связей у горстки нейронов может вызвать серьезные когнитивные проблемы. И результат обратной разработки мозга, возможно, поможет отыскать эту крохотную группу неправильно работающих нейронов.
Одним из примеров такого нарушения может стать синдром Капгра, при котором вы видите женщину, узнаете в ней свою мать, но считаете, что эта женщина — самозванка. По мнению доктора Рамачандрана, эта редкая болезнь может вызываться нарушением связи между двумя частями мозга. За узнавание лица матери отвечает веретенообразная извилина височной доли мозга, а за эмоциональную реакцию на это — мозжечковая миндалина. Если связь между этими отделами мозга нарушена, человек узнает свою мать, но, поскольку эмоциональной реакции на это не возникает, он убеждается, что это самозванка.
Еще одно возможное использование схемы мозга, полученной путем обратной разработки, состоит в точном определении места, где неверно срабатывают нейроны. При глубокой стимуляции мозга, как мы уже видели, используются крохотные зонды, позволяющие при некоторых серьезных формах депрессии подавить активность крохотного участка мозга (к примеру, зоны 25 по Бродману). Не исключено, что схема мозга поможет точно определить, где неправильно срабатывают нейроны, как бы ни было их мало.
Кроме того, схема мозга была бы очень полезна для искусственного интеллекта. Зрение и распознавание лиц даются нашему мозгу без усилий, но нашим самым продвинутым компьютерам эти действия до сих пор не под силу. Так, компьютеры могут узнавать с 95%-ной вероятностью или даже точнее лица людей, если те смотрят прямо вперед и если вариантов в базе данных немного. Но если вы покажете компьютеру одно и то же лицо, снятое под разными углами, или лицо, которого нет в базе данных, то компьютер, скорее всего, ошибется. Мы узнаем знакомое лицо под любым углом за десятую долю секунды; мозг проделывает это с такой легкостью, что мы даже не замечаем усилий. Не исключено, что схема мозга поможет нам понять, как он это проделывает.
Сложнее будет с болезнями, которые вызываются комплексными нарушениями (например, шизофренией). За это психическое расстройство отвечают несколько генов, да и взаимодействия со средой вызывают необычную активность в некоторых отделах мозга. Но даже здесь схема мозга может оказаться полезной; не исключено, что по ней удастся точно определить, как возникают те или иные симптомы (такие как галлюцинации), а это может помочь в поиске лечения.
Кроме того, схема мозга помогла бы разрешить такие базовые, но до сих пор не проясненные вопросы, как принцип хранения долговременных воспоминаний. Известно, что определенные части мозга, такие как гиппокамп и мозжечковая миндалина, отвечают за хранение воспоминаний, но до сих пор не ясно, как эти воспоминания распределяются по разным участкам коры, а затем собираются воедино.
Когда построенный по этой схеме мозг станет полностью функциональным, наступит время включить все его контуры и посмотреть, сможет ли он реагировать как человек (т.е. пройти тест Тьюринга). Поскольку в нейронах такого мозга уже будут записаны долговременные воспоминания, нам скоро станет понятно, может ли он реагировать в точности как человек.
Наконец, у обратной разработки мозга существует еще один аспект, о котором редко говорят, но который приходит на ум многим: бессмертие. Если сознание можно перенести в компьютер, означает ли это, что умирать нам не придется?
Размышления никогда не бывают пустой тратой времени. Они очищают заросли дедукции от сухостоя.
Элизабет Питерс
Мы — научная цивилизация… Это значит цивилизация, в которой знание и его целостность крайне важны. Наука — это всего лишь латинское слово, обозначающее знание… Знание — наша судьба.
