Вы здесь

Себастьян Сеунг: "Я - это мой коннектум"

Если записать всю информацию, содержащуюся в человеческом мозге, на компьютер, то в принципе можно будет впоследствии перенести ее на другой носитель. Тем самым обеспечивается истинное бессмертие: пусть даже человек умер (с сегодняшней точки зрения), пусть даже он будет умирать бессчетное количество раз, его личность сохранится в цифровом коде и всегда сможет быть восстановлена.

Превратить в быль эту мечту (или хотя бы подготовиться к этому) и пытается главный создатель проекта EyeWire Себастьян Сеунг (Sebastian Seung). Бывший физик, а ныне нейробиолог из Принстонского университета поставил перед собой невероятную по сложности и амбициозности цель: зафиксироватьи, соответственно, воссоздать коннектом человеческого мозга – полную карту всех нейронов и связей между ними.

 «Наши гены имеют колоссальное влияние на наши судьбы. И все же, я склонен думать, что я больше, чем мои гены. Я не только мои гены! ...Что же я? Я – это мой коннектом». – говорит Сеунг. И мы согласны с ним!

Себастьян Сеунг

 Коннектомами ученые занялись еще в 60-х годах прошлого века. Тогда будущий Нобелевский лауреат Сидней Бреннер (Sidney Brenner), южно-африканский биолог, предположил, что поведение живого организма можно понять, составив полную карту его нервной системы. Он взялся за простейшую нервную систему круглого червя Caenorhabditis elegans (всего 302 нейрона, распределенных по всему телу), и, изучая один за другим его тонкие срезы, создал за два десятилетия полную нейронную карту, нанеся на нее все нейроны и 7000 соединений между ними. В 1986 году об этой работе была опубликована статья в "Philosophical Transactions of the Royal Society of London", почтенном научном журнале, основанном еще Исааком Ньютоном. Номер вышел объемным, в 340 страниц. С тех пор многие биологи называют его "Книгой", причем не столько из-за фолиантной толщины, сколько из-за информации, которая там содержится.

Термин «коннектом» возник в начале нашего столетия – по аналогии с геномом. В человеческом организме достаточно разных «омов». Всем известен геном – совокупность генов в нашей ДНК. Есть совокупность человеческих белков под названием протеом – с куда более обширным алфавитом, чем четыре буквы генома. Есть также производный от них эпигеном, то есть совокупность - невообразимо более мощная, чем геном –  всех его возможных состояний с теми или иными включенными и выключенными генами. Можно упомянуть и фолдом (foldome) – совокупность всех вариантов сворачивания вышеупомянутых белков. Есть и еще, и наверняка в ходе исследований образуются и другие "омы".

Из всех этих «омов» человечеству пока удалось расшифровать только геном, спецификацию по созданию белков, объемом примерно в 20 тысяч страниц (генов), исписанных текстом из четырех букв. Многие считают, что геном человека удалось прочитать (секвенировать) громадному консорциуму из крупнейших биолабораторий мира, затратив на это десяток лет и столько же миллиардов долларов. На самом же деле впервые геном человека была расшифрован частной компанией "Celera Genomic", возглавдяемой известнейшис биологом мира Крейгом Вентером.

На черно-белом фото слева нематоды. Коннектом человека намного сложнее этого, потому что наш мозг содержит в среднем 86 миллиардов нейронов и в 10 000 раз больше соединений. Теоретически можно составить подобную диаграмму и для вашего мозга, но она никаким образом не сможет поместиться на этот слайд. Ваш коннектом содержит в миллион раз больше соединений, чем количество букв в вашем геноме. Это ОЧЕНЬ много информации.

Что это за информация нам не известно это наверняка, но есть различные гипотезы. С 19-го века неврологи стали подозревать, что, может быть, ваши воспоминания – информация, делающая вас вами –хранятся в соединениях между нейронами мозга. И, возможно, другие аспекты вашей индивидуальности – ваша личность и ваш интеллект – тоже закодированы в соединениях между нейронами.

Излагая вышеописанный подход г-н Сеунг говорит: еперь вам должно быть понятно, почему я заявил об этой гипотезе: Я – это мой коннектом. Я не стану вас просить повторять это как заклинание. Я только хочу, чтобы вы запомнили это. На самом деле мы не знаем, верна ли эта гипотеза, потому что у нас никогда не было технологий настолько сильных, чтобы проверить ее. Определение коннектома этого червя заняло более 12 лет упорного труда. Чтобы определить коннектом мозга, сравнимого с нашим, мы должны иметь более продвинутые автоматизированные технологии, которые увеличат скорость определения коннектомов". 

Себастьян Сеунг в свое время круто поменял жизнь, оставив блестяще развивавшуюся карьеру физика ради исследований мозга. Здесь все шло уже не так блестяще, и хотя карьера биолога постепенно складывалась, попытки теоретически понять хоть что-нибудь в мегазагадке под названием «мозг» ни к чему не приводили. К 2005 году ученый впал в настоящую депрессию. Казалось, что никогда не удастся проверить экспериментально, какая из теорий верна.

И снова крутой поворот – Сеунг уехал из Кембриджа в Германию, чтобы разрабатывать для микроскопов программное обеспечение с элементами искусственного интеллекта, позволяющее сравнивать одновременно миллионы снимков. Идея с программой обработки снимков понемногу реализовывалась, обозначился успех. В конечном счете, к анализу коннектомов, сначала мышиной сетчатки глаза, а потом и человеческой — Сеунг подключил тысячи геймеров-добровольцев, пригласив их в игру EyeWire. А в 2013 году подоспел многомиллиардный проект президента США Барака Обамы BRAIN, где исследование коннектома человека признавалось одним из приоритетов и на эти цели выделялось 3 миллиарда долларов. По плану предполагается через десять лет создать подробную трехмерную карту для мозга дрозофилы, имеющего 130 тысяч нейронов, а спустя 15 лет достичь уровня, позволяющего наблюдать за работой мозга аквариумной рыбки данио-рерио или некоторых областей коры мозга у мышей.

Сейчас Сеунг работает в Принстоне, где возглавляет элитный проект по коннектому дрозофилы. Однако ученый считает, что родился чересчур рано. Он понимает, что хотя путь к человеческому коннектому более или менее ясен, это действительно очень длинный путь, и вряд ли цель достижима при его жизни, а стало быть, цифрового бессмертия, о котором Сеунг последние годы много говорил и писал, он человечеству - может быть - не подарит.

В своем видео "Я - это мой коннектом", записанном на конференции TEDGlobal в 2010 году, ученый объясняет:
- Если мы сделаем множество фотографий срезов мозга и сложим их вместе, мы получим трехмерное изображение. Возможно, вы все ещё не видите ветвей. Поэтому давайте начнем сверху и раскрасим поперечный срез ветви в красный цвет. Так же мы поступим для следующего среза и для еще одного. И мы продолжим делать это, срез за срезом. Если мы закончим со всей кипой, мы можем восстановить трехмерную форму маленького фрагмента ветви нейрона. То же самое сделаем с другим нейроном, покрасив его зеленым. Теперь вы видите, как зеленый нейрон касается красного в двух местах, они называется синапсами. Давайте приблизим один синапс, и сосредоточим внимание на внутренней части зеленого нейрона. Вам должны быть видны маленькие круги. Это везикулы, содержащие молекулы, известные как нейромедиаторы. Когда зеленый нейрон хочет передать информацию, он посылает сигнал красному нейрону, «выплевывая» нейромедиаторы. Известно, что в синапсе оба нейрона соединены вместе, словно два друга, разговаривающих по телефону.

Теперь вы видите, как найти синапс. Но как же нам найти весь коннектом? Мы берем всю трехмерную кипу изображений и смотрим на них как на огромную трехмерную книгу-раскраску. Мы окрашиваем каждый нейрон в разный цвет, затем проходим через все изображения, находим синапсы и запоминаем цвета обоих нейронов, задействованных в каждом синапсе. Если мы проделаем эту процедуру со всеми изображениями, мы найдем коннектом.

Давайте сделаем ряд сравнений, чтобы продемонстрировать размер этого куба. Я уверяю вас, он очень маленький. Размер его стороны – 6 микрон. Теперь посмотрите, какой он по сравнению со всем нейроном. Вы видите, что только маленький фрагмент ответвлений попадает внутрь куба. А нейрон – нейрон меньше мозга. И это лишь мозг мыши. Он намного меньше, чем мозг человека. 

В 17-м веке, математик и философ Блез Паскаль написал о своих страхах по поводу бесконечного, своем чувстве малозначительности в сравнении с огромными пространствами космоса. Как ученый я не должен распространяться о своих чувствах.  Я чувствую любопытство, и я чувствую удивление, но одновременно печаль. Ну, зачем же я начал изучать этот орган, столь восхитительный в своей сложности, сложности возможно бесконечной? Это абсурдно. Как же мы посмели вообразить, что когда-либо сможем понять мозг?

И все же я продолжаю это донкихотское начинание. У меня даже появилось несколько надежд. В один прекрасный день армия микроскопов совместит каждый нейрон и каждый синапс в огромной базе данных фотографий. И однажды суперкомпьютер с искусственным интеллектом проанализирует все эти изображения без участия людей и объединит их в коннектом. Я не знаю, но я надеюсь, что доживу до этого дня. Потому что определение полного коннектома человека станет одним из величайших технологических достижений всех времен, которое увенчает успехом работу многих поколений. В настоящее время я и мои коллеги, мы ставим перед собой более скромную цель – мы лишь ищем частичные коннектомы небольших участков мышиного и человеческого мозга. Однако, этого будет достаточно для первичной проверки нашей гипотезы, что я – это мой коннектом.

Обложка книги "Перспективы бессмертия"

Если вы действительно верите, что я - это мой коннектом, я думаю, вы также должны принять идею, что смерть – это разрушение вашего коннектома. Я упомянул это, потому что есть провидцы, утверждающие, что есть технология, которая в корне изменит понимание, что значит быть человеком, и, возможно, даже изменит сам наш вид Homo Sapiens. Одна из их самых лелеемых ими надежд – это обмануть смерть деятельностью, называемой "крионика". Если вы заплатите 100 000 долларов, то вас заморозят после того, как вы умрете, и будут хранить в жидком азоте в одном из резервуаров на складе в Аризоне в ожидании будущей цивилизации, развитой достаточно, чтобы оживить вас.

Должны ли мы высмеивать современных искателей бессмертия, называть их глупцами? Или они однажды будут хихикать над нашими могилами? Я не знаю. Я предпочитаю проверить их убеждения по-научному. Я предлагаю попытаться изучить и хафиксировать коннектом замороженного мозга. Мы знаем, что происходит повреждение мозга после смерти и во время заморозки. Вопрос такой: стерли ли эти повреждения коннектом? Если да, то никакая будущая цивилизация  не сможет восстановить воспоминания этих замороженных мозгов. Воскрешение может произойти для тела, но не для разума. С другой стороны, если коннектом остался цел, мы не должны высмеивать утверждения крионистов.

VIDEO (July 2010 at TEDGlobal 2010)

 

 

От редакции сайта: 

Сохранность коннектома мозга кролика при криоконсервеации была доказана в 2016 г. 

Поделиться