Каждый человеческий мозг обладает уникальной сложной структурой из 86 миллиардов нейронов. Если наука может составить карту, бессмертие манит.
Врайоне Астурии на северо-западе Испании на пещере с изображением шерстистого мамонта есть единственная внутренняя особенность: большое красное сердце. Это произведение искусства возрастом не менее 14000 лет , вероятно, изображает успешную охоту и кровавую рану. С первых дней существования нашего вида определение пульса, сохранение дыхания и биение сердца служили для отделения куска мяса от живого существа.

Фундаментальная связь между дыханием, сердцебиением и самой жизнью стала меняться по мере развития знаний о роли мозга в сознании и по мере того, как технологии позволили использовать машины для управления сердцем и легкими, в то время как пациент оставался на аппарате жизнеобеспечения. Сегодня мы определяем жизнь и смерть по наличию или отсутствию активности мозга. Это имеет смысл, потому что, в отличие от других органов, мозг не только сигнализирует о жизни, но и важен для вас , человека, для ваших уникальных качеств личности, памяти, знаний и субъективного восприятия мира.

Чтобы лучше понять, как мозг лежит в основе самости, нам нужно понять его сложную форму; его сложная структурана уровне связей между нейронами. В конце концов, понимание биологической структуры раскрыло природу многих разнообразных форм жизни. Растения процветают, потому что их обычно широкие листья идеально подходят для преобразования световой энергии в жизненно важную химическую энергию. Точно так же глаза, будь то глаза человека или насекомого, позволяют преобразовывать свет из окружающей среды в электрические сигналы в нервной системе. Эти импульсы несут информацию, которая представляет особенности окружающей среды. Но когда дело доходит до взаимосвязи между структурой и функцией, мозг остается загадкой. Они представляют собой нечто большее, чем другие органы, выполняющие определенные функции, такие как глаза, сердце или даже руки. Теперь эти органы можно заменить хирургическим путем. Тем не менее, даже если бы трансплантация мозга была возможна, нельзя просто переключить свой мозг на мозг другого человека и сохранить тот же разум. Такая идея замены мозга - логическая ошибка.

Что такого особенного в мозге, который создает индивидуальный опыт?

При рождении структура мозга человека во многом определяется опытом в утробе матери и его уникальным генетическим кодом. По мере того как мы стареем, опыт продолжает отражать уникальные изменения в нейронных связях мозга, увеличивая связи в одних областях и уменьшая их в других, накапливая перенаправления при перенаправлении по мере того, как человек стареет и учится, приобретая знания и опыт. Кроме того, есть изменения в прочности существующих соединений. Эти процессы особенно очевидны у близнецов, чей мозг при рождении поразительно похож. Однако по мере того, как они растут, познают и познают мир, их мозги расходятся, и их сущность становится все более уникальной.

По сути, этот процесс создает память, что-то настолько фундаментальное, что бессознательно проявляется во всех аспектах нашего самосознания. Даже наше бессознательное знание движений, необходимых для езды на велосипеде, произнесения слов или даже ходьбы, требует памяти. Невероятно, но жертвы переохлаждения, которые пережили несколько часов клинической смерти, обозначенной отсутствием как сердечной, так и мозговой активности, могут достичь состояния полного выздоровления, демонстрируя, что электрическая активность нейронов сама по себе не важна для хранения памяти в мозгу.

Хотя действительно существуют анатомические области, которые, по-видимому, выполняют относительно определенные функции , память не формируется, не сохраняется или не вызывается в рамках активности какой-либо отдельной области мозга. Определенные структуры, такие как миндалевидное тело и гиппокамп, играют ключевую роль, но попытаться найти память в одной конкретной области просто невозможно. Это все равно что пытаться послушать Пятую песню Бетховена, но слышать только струнные (duh duh duh, duuuh!). Напротив, память в самом широком смысле заключается в уникальности всей соединительной структуры мозга, известной как коннектом . Коннектом состоит из полной сети нейронов и всех связей между ними, называемых синапсами. Он утверждал , что, в сущности, "вы сам Коннект.

Таким образом, ключом к раскрытию соответствия между коннектомом и памятью является выяснение всей схемы мозга. Отслеживание проводки в таком масштабе - непростая задача, если учесть всю ее сложность. По некоторым оценкам, всего в кубическом миллиметре мозговой ткани содержится около 50 000 нейронов, а всего около 130 миллионов синапсов. Однако весь человеческий мозг имеет размер более 1 миллиона кубических миллиметров и содержит около 86 миллиардов нейронов, что почти эквивалентно оценкам количества звезд в нашей галактике.

Наиболее соответствующий номер является одним представляющими общей суммой синаптических связей, которая возникает на Дурманящем с 100 триллионов. После определения возможных путей, по которым электрические нейронные сигналы могут проходить через эти связи, только тогда можно будет всесторонне узнать паттерны активности, являющиеся неотъемлемой частью памяти и субъективного опыта. Получение коннектомов может иметь большое значение для ответа на некоторые фундаментальные вопросы о связи между нейронами и поведением. Я спросил Джеффа Лихтмана, нейробиолога из Гарвардского университета и новатора в области коннектомики, что мы можем сделать с человеческим коннектомом, если сможем воспроизвести его, и он сказал, что польза будет огромной. Мы могли бы, например, придумать гораздо более эффективные методы лечения нейрокогнитивных расстройств, таких как шизофрения или аутизм - проблемы, которые, как считается, вызваны неправильным подключением, - хотя мы до сих пор не знаем, как это сделать.

Исследования Лихтмана были вдохновлены пониманием того, что у разных видов схема соединений мозга меняется по мере роста и развития людей в течение жизни. Но его самая большая мотивация - рисовать неизведанные уголки разума, запечатленные в самих данных коннектома. В этом отношении он сравнил коннектом с геномикой. Он отметил, что наличие полного человеческого коннектома было бы аналогом полного генома - открывая вселенную открытий, которую мы даже не можем постичь прямо сейчас.

Но более простые модели коннектомов других видов уже помогли науке продвинуться вперед. Например, исследователи из Института исследований мозга Аллена в США проследили схему всего мозга мыши, показав, как разные типы нейронов соединяют различные анатомические области. Сотрудничество исследовательского кампуса Janelia с участием ученых Google в Медицинском институте Говарда Хьюза в Эшберне, штат Вирджиния, позволило нанести на карту большую центральную область коннектома плодовой мушки на уровне отдельных нейронов; подвиг, на который потребовалось более 12 лет и не менее 40 миллионов долларов.

Крайне важно, чтобы извлеченный мозг сохранялся точно, чтобы поддерживать его сложный коннектом до того, как он будет разрезан.

Еще до этих выдающихся достижений новаторские исследователи нанесли на карту полный коннектом круглого червя, Caenorhabditis elegans , еще в 1980-х годах - все его 302 нейрона и около 7600 синапсов, что способствовало многолетним исследованиям. Сложное моделирование активности коннектома круглого червя выявляет синхронизированные паттерны активности, лежащие в основе его извивающихся движений.

У всех видов синхронизация и координация нейронных сигналов между, казалось бы, удаленными областями мозга в пределах коннектома обеспечивает основу для выполнения и запоминания упорядоченных последовательностей событий. Например, когда молодые птицы разучивают свои песни, они кодируют, сохраняют и извлекают звуковые паттерны, которые они слышат от других птиц, в различных цепочках нейронов, которые, в свою очередь, активируют последовательности движений мышц, которые создают те же звуковые паттерны. В настоящее время проводится по крайней мере 20 исследований, изучающих взаимосвязь между человеческим коннектомом и его ролью в памяти, многие из которых координируются организацией, называемой Координационным центром Коннектома Национального института здравоохранения США.

Однако картирование коннектома на уровне отдельных нейронов у живого животного в настоящее время невозможно. Вместо этого мозг животных должен быть извлечен, перфузирован фиксатором, таким как формальдегид, и разрезан как можно больше раз, прежде чем подвергнуться структурному анализу, чтобы тщательно найти отдельные нейроны и проследить их пути. Для этого свойства каждого нового среза регистрируются с использованием различных методов микроскопии. Как только это будет сделано, модели электрического потока можно будет оценить по различным типам нейронов и по связям, которые возбуждают или подавляют другие нейроны. Что важно, так это то, что извлеченный мозг сохраняется достаточно точно, чтобы поддерживать его замысловатый, сложный коннектом до того, как он будет разрезан.

В настоящее время маловероятно, что какой-либо человеческий мозг сохранился с полностью неповрежденным коннектомом. Наш мозг слишком быстро разрушается после смерти. Без богатого кислородом кровотока наблюдается заметное падение метаболической активности, набора химических реакций, поддерживающих клеточную жизнь организма. Когда клетки мозга перестают метаболизировать, необратимое структурное повреждение из-за недостатка свежего кислорода может начаться всего за пять минут. Таким образом, нарезка мозга для картирования коннектомов требует его как можно скорее сохранить, чтобы минимизировать этот ущерб.

Итак, чтобы на самом деле поддерживать точную структуру всего коннектома, вам нужен метод сохранения, при котором каждый нейрон и каждое из его синаптических соединений удерживаются на месте - требование, которое должно быть выполнено примерно в 100 триллионов раз для отдельного человека.

ТОн имеет серьезные последствия, связанные с техникой сохранения человеческого мозга, которая может сохранить целостность коннектома. Если вы действительно являетесь вашим коннектомом, определяемым всеми вашими воспоминаниями и сущностями, запечатленными в его структуре, то, по сути, вы сохраняете. Ваше коннектомическое «я» .

Теоретически логика предполагает возможность избежать смерти.

В 2010 году группа нейробиологов объединилась из-за общего интереса к этой идее, актуализировав свои мотивы, создав Фонд сохранения мозга (BPF). Президентом и соучредителем BPF является Кен Хейворт, также старший научный сотрудник исследовательского кампуса Janelia. По телефону он сказал мне, что надеется привлечь ученых к тому, чтобы сделать сохранение мозга вариантом для пациентов с неизлечимыми заболеваниями. «Я знаю человека в больнице, который умирает, и сейчас у него просто нет выбора», - сказал он. «Если никто не защищает эту процедуру, наверняка этого никогда не произойдет… Я захочу воспользоваться этой возможностью, когда придет мое время столкнуться с неизлечимой болезнью».

Вскоре после создания BPF начал предлагать денежный приз в размере 100000 долларов, подаренный израильским технологическим предпринимателем и игроком в покер Сааром Вильфом, за новые методы сохранения коннектома. Соревнование было разделено на два этапа в зависимости от увеличения размера мозга: приз мелких млекопитающих и приз крупных млекопитающих. С набором подробных руководств по оценке, включающих сканирование с помощью электронной микроскопии на молекулярном уровне, задача была поставлена ​​перед каждым, кто готов приложить огромные усилия.

И кто лучше всего решит эту задачу, чем крионическое сообщество, посвятившее себя криоконсервации неизлечимо больных людей (или просто их мозга) сразу после смерти в надежде, что они будут разморожены после хранения в жидком азоте в будущем, у которого есть лекарство. Хейворт хотел, чтобы денежный приз побудил их продемонстрировать эффективность своих методов консервации. Он сказал мне: «Приз должен был мотивировать поставщиков крионики« мириться или заткнуться ».

Но к 2018 году крионика все еще не прижилась. Вместо этого ученые из частной криобиологической исследовательской компании в Калифорнии, 21CM (для медицины 21-го века), сосредоточившейся на сохранении замороженных образцов, выиграли оба этапа, получив приз за сохранение после демонстрации неповрежденных коннектомов в консервированном мозге кролика и впоследствии в консервированной свинье. мозг. Грег Фэйи, основатель 21CM и опытный криобиолог, разработал инновационную технику, получившую приз, вместе с Робертом Макинтайром, выпускником Массачусетского технологического института (MIT). Процесс, технически называемый криоконсервацией, стабилизированной альдегидом, но теперь именуемый витрификацией., зависит от использования быстродействующего фиксатора, называемого глутаровым альдегидом, ранее использовавшегося в качестве дезинфицирующего средства, в сочетании с другими химическими веществами, которые заставляют мозг переходить в застеклованное физическое состояние, отсюда и название - витрификсация.

Он задавался вопросом, может ли он каким-то образом извлечь воспоминание из мозга - по сути, «живое воспоминание».

Этот процесс произвел революцию для футуристов, потому что коннектомы считались неповрежденными после криогенного замораживания до температуры минимум -135 ° C. При этой температуре все метаболические и биологические процессы прекращаются до такой степени, что становится возможным неограниченное хранение, потенциально в течение сотен, если не тысяч лет, без каких-либо признаков гниения. Предполагая, что соответствующая логика, касающаяся коннектомного «я» и роли памяти, верна, витрификсация может по существу позволить сохранить вас на неопределенный срок в форме приостановленной анимации.

Макинтайр давно считал, что очень важно сохранить не только физические структуры мозга, но и саму память, удерживаемую в этих структурах. В конце концов, человеческий прогресс зависит от передачи информации с течением времени посредством огромных инноваций. Первый такой скачок был достигнут с установлением устного языка, а следующий - с письменным языком, который мог более точно сохранять информацию, возможно, в течение более длительных периодов времени. «Можете ли вы представить себе, что вернетесь в прошлое и скажете кому-то, когда еще не было письменности, что однажды можно будет превратить все, что они говорят, в резные фигурки на камне, которые могут длиться эоны, чтобы кто-нибудь в далеком будущем это обнаружил? Они бы тебе не поверили, - сказал мне Макинтайр по телефону.

Впервые он был вдохновлен перспективой использования нейробиологии для извлечения воспоминаний из мозга, потому что они содержат гораздо больше информации об опыте и событиях, чем любая другая текущая форма сохранения, такая как письмо, аудио или даже видео. После прослушивания записей, в которых его бабушка рассказывала о путешествии в крытой повозке из Оклахомы в Техас, среди прочего исторического жизненного опыта, он задумался, можно ли каким-то образом извлечь воспоминание из мозга - по сути, «живое воспоминание», первое. ручная перспектива реального присутствия - информация, которую вы упускаете после прочтения, например, учебника истории, по сравнению с тем, что вы лично пережили ту же самую историю.

Будучи студентом, он посетил лабораторию нейробиологии, где исследователи назвали идею диковинной и невозможной. Вместо этого он решил подойти к проблеме с помощью вычислений, используя для ее решения искусственный интеллект (ИИ). Он закончил курсовую работу в Массачусетском технологическом институте, а в 2014 году сопровождал своего отца в хижину в глуши, чтобы закончить диссертацию на степень доктора философии. Они двое совершили прогулку, которая изменила его жизнь. Неся с собой пистолеты на случай нападения гремучей змеи, его отец спросил его, помимо искусственного интеллекта, как он может напрямую спасти память. Они пришли к выводу, что лучший способ - это оставить дело будущего для создания технологий, которые в значительной степени невообразимы для нас сейчас, сохранив при этом субстрат этих воспоминаний, сам коннектом.

Если коннектомы хранят воспоминания, которые можно пережить заново, их важность уникальна. Воспользуйтесь мудростью, достигнутой солдатами после переживания событий, изменивших жизнь во время войны. Одно дело читать о мировых войнах в учебниках или даже в личных воспоминаниях, но эти формы информации напрямую не несут в себе детали, содержащиеся в живых воспоминаниях о войне из первых рук. Макинтайр считает, что это глубокая мудрость, которая может обогатить человечество знаниями, предвидением и суждением, необходимыми для того, чтобы сбить его с неустойчивого пути, ведущего к уничтожению видов.

Теперь, посредством витрификсации, наконец-то появился метод увековечения воспоминаний в коннектоме, который ученые BPF могли отстаивать. К сожалению, фиксирующее средство, используемое для перфузии сосудистой системы при витрификсации, является полностью и прямым смертельным исходом. Невозможно увековечить воспоминания, не убив их создателя.

Если вам предстояло пройти процедуру , после того, как вы испытали свою последнюю мысль, вам будет использован общий анестетик. Затем ваша грудь будет открыта, а ваши артерии подключены к перфузионному аппарату. После обескровливания и накачивания глутаровым альдегидом он диффундирует в капилляры вашего мозга и прекращает всю метаболическую активность, почти мгновенно убивая вас, в то время как соединяющиеся белки составляют ваш мозг в прочную и долговечную сеть. После этого ваш мозг будет перфузирован антифризом, чтобы предотвратить повреждение, прежде чем он будет извлечен и заморожен на неопределенный срок.

Тсделать ужасный каламбур, это похоже на легкую задачу. Лечение (смерть) хуже проблемы: потеря живой памяти. Тем не менее и Хейворт, и Макинтайр считают, что витрификсация, хотя и фатальна, предлагает своего рода бессмертие, если сущность кого-то может быть отсканирована на предмет всей соответствующей информации, а затем каким-то образом перенесена на искусственный носитель; тот, который фактически заменяет мозг с функциональной точки зрения. Что особенно важно, эта среда при «беге» должна точно и в достаточной степени проводить паттерны нейронной активности, которые поддерживают память, идентичность и опыт, чтобы вызвать их уникальное сознание.

Эта цель называется «имитацией всего мозга». В конце концов, почему мозг должен состоять только из биологического материала? И если умы могут работать в сети связей, разве они не могут быть «независимыми от субстрата», так что вся информация, важная для разума, содержится в устройстве и функционировании этих связей, а не в каком-либо данном субстрате?

Хотя соответствующая наука находится в зачаточном состоянии, существуют некоторые значительные достижения. Многие подходы предусматривают вычислительные среды для имитации мозговой активности с использованием цифровых информационных пространств. В настоящее время интерфейсы мозг-компьютер позволяют управлять работой протезных машин с помощью мыслей. Более того, настоящее нейронное протезирование напрямую заменяет клетки мозга. Это форма для функционирования в прямом смысле слова. Более того, многомиллионные технологические предприятия, такие как Neuralink, Kernel, Building 8 и DARPA, создают еще более совершенные связи между разумом, мозгом и компьютером, которые увеличивают возможность такой эмуляции всего мозга.

Мы должны спросить, обречены ли мы существовать как те самые молекулы, которые в настоящее время составляют нас?

Итак, как именно вы могли бы подражать такой астрономически сложной вещи, как мозг? Набирают обороты два подхода. Первый и самый популярный - это создание цифровой симуляции коннектома и его активности, возможно, в молекулярном масштабе, а затем установка его в киберпространстве. В этой грандиозной схеме моделирование настолько полное и точное, что становится эмуляцией.с эмерджентным свойством личности, памяти, сознания, мыслей и чувств, точно так же, как мы в настоящее время понимаем субъективный опыт как эмерджентное свойство чьего-то активного биологического мозга. Как это было задумано, это будущее включает в себя возможность жизни в виртуальном, смоделированном мире, где вы смешиваетесь с другими подражаемыми умами. Второй подход включает трансплантацию смоделированного мозга в протезное «я», абсолютного киборга, в котором каждая часть вас является синтетической. В этом случае ваш разум может существовать в реальном мире с полностью искусственным телом.

Но, возможно, вы не пойдете дальше в выживании, чем ваш безжизненный, застекленный мозг и все, что могло бы остаться от остальной части вашего трупа. В любом случае, даже если «новый вы» должен был быть полным сознательным подражанием с теми же воспоминаниями, идентичностью, чувствами и субъективным «я», остается поразительная возможность, что на самом деле это не вы. Скорее, двойник: дубликат, идентичный во всех отношениях. В конце концов, должно быть так же возможно создать несколько экземпляров нового вас; тогда кто бы вы? Все? Таким образом, воспоминания, идентичность и сознательный субъективный опыт подобны песне, которую можно сыграть на любом инструменте, который может воспроизводить свои нейронные ноты.

В качестве альтернативы, определения личной идентичности и выживания могут окружать вас как непрерывное свойство, а не как бинарную альтернативу «да / нет». Когда вы стары, вы, по сути, лишь частично такой же человек, каким были при рождении, но ни в какой момент переходного периода младший вы не умираете, а старый вы внезапно создаете. По сути, мы должны спросить, обречены ли мы существовать как те самые молекулы, которые в настоящее время составляют нас? По мере того как мы исследуем сознание и коннектомы, наши способы мышления о них могут развиваться огромными скачками. В своих беседах с Лихтманом, Хейвортом и Макинтайром я слышал похожее сообщение: хотя возможность реанимации является текущим плацдармом, к тому времени, когда мы сможем ее достичь, человеческие знания, культура и технологии, вероятно, изменят форму, которую они принимают.

Когда я спросил Макинтайра об этом, он просто сказал: «Если мозг может это сделать [например, оживить после клинической смерти у выживших после остановки сердца], мы сможем это сделать - и мы выясним, как это сделать». Подобно Лихтману (который считает себя «представителем», а не футуристом), Макинтайр провел аналогию с открытием ДНК. «Когда это было обнаружено 70 лет назад, никто толком не знал, что с ним делать, а теперь…» Хейворт добавляет: «На самом деле это произойдет не скоро». Но также: «человечество в конечном итоге преуспеет в понимании мозга и в разработке необходимых технологий сканирования и моделирования… человечество в конечном итоге это поймет».

WТакие далеко идущие перспективы влекут за собой большую ответственность. Потенциал витрификсации для избежания смерти влечет за собой многочисленные этические вопросы, которые остаются без ответа, несмотря на формальные соображения: будут ли равные возможности участвовать в процессе или, например, это будет исключительно для тех, кто может себе это позволить? Как защитить свои воспоминания от фальсификации, разрушения или кражи? У кого будет собственность? При каких обстоятельствах и для кого можно получить доступ к воспоминаниям в виртуальном коннектоме?

Одна проблема кажется менее серьезной: возможность сделать витрификсацию вариантом для неизлечимо больных пациентов, как только это станет возможным.

Взявшись за все это, Макинтайр и его бывший сосед по комнате в Массачусетском технологическом институте Майкл Макканна основали скандальный стартап венчурного капитала, выиграв приз в размере 100 000 долларов. Их компания - это инициатива банка мозга под названием Nectome. Его основная цель, как указано на сайте компании, - сохранить и существенно заархивировать человеческую память. На данный момент Nectome собрал более 1 миллиона долларов финансирования и получил федеральный грант в размере 960 000 долларов США от Национального института психического здоровья США на «сохранение и визуализацию всего мозга в наномасштабе». В федеральном гранте прямо упоминается возможность «коммерческой возможности сохранения мозга».

Витрификсация может быть равносильна самоубийству при значительных финансовых затратах.

У Nectome уже есть список из как минимум 30 сторонников, каждый из которых сделал пожертвование в размере 10 000 долларов. Этот процесс, который на самом деле никогда не выполнялся на живом человеке, технически легален в пяти штатах США в соответствии с действующими законами о самоубийствах с помощью врачей для неизлечимо больных. Фактически, единственная человеческая витрификсация Nectome была проведена на мозге пожилой женщины, труп которой был передан Макинтайру компанией по пожертвованию тел Aeternitas Life. Операция была проведена всего через 2,5 часа после смерти женщины, в результате чего был получен один из наиболее хорошо сохранившихся мозгов на свете.

Неудивительно, что вокруг Nectome возникли серьезные разногласия. В различных СМИ эти пожертвования неправильно истолковываются как «депозиты» для суицидальных процедур, что Макинтайр категорически отрицает. «Эти доноры хотели стать ранними спонсорами. Мы не предлагаем никаких услуг по сохранению мозга, - сказал он мне, когда я спросил. Но в ответ на шум MIT прекратил продолжающееся сотрудничество с компанией в области нейробиологии в 2018 году.

Отрезвляющий факт заключается в том, что любому, кто надеется стать клиентом Nectome, вполне может быть бесполезное ожидание. Утверждение о том, что «я» может быть обнаружено в коннектоме, еще далеко от доказательства, и, возможно, никогда не будет способа определить, может ли сознание существовать в машине. Витрификсация могла быть ничем иным, как самоубийством при значительных финансовых затратах.

«Никто не должен спешить, чтобы сохранить свой мозг, если нет гарантии, что это сработает», - заявляет Хейворт. Вместо этого он говорит, что просто хочет способствовать развитию науки. «Может, это и не сработает, но люди умирают. Уже доказано, что [витрификация] надежно сохраняет именно те структуры и молекулы, которые, по мнению современной нейробиологии, кодируют нас. Следовательно, у неизлечимых пациентов должна быть возможность воспользоваться этим шансом, если они того пожелают ».

От нынешних взглядов Лихтмана до футуристического оптимизма, воплощенного в жизнь Хейвортом и Макинтайром, одно мнение остается неизменным: коннектом может оказать огромное влияние на наше будущее неизвестными, но значимыми способами.