Az emlékek az egyik legcsodálatosabb, legcsodálatosabb és ugyanakkor kevésbé tanulmányozott eredmények a testünk neurofiziológiai mechanizmusainak munkájához. Végül is, az agyunkban lévő apró szinapszisok munkája és az idegsejtek aktiválása valamilyen módon lehetővé teszi azoknak a dolgoknak a képeit, amelyek emlékezetünk szerint megjelennek a fejünkben. Minden emlékünk összege teszi minket, akik vagyunk. Minden tekintetben ők vagyunk. Nélkülük már nem lennénk olyanok, akik vagyunk.
A "Black Mirror" (még nem néztem, nagyon ajánlom) brit sci-fi sorozat egyik epizódjában (amely még nem nézte, nagyon ajánlom), amely a lehetséges disztopópiás jövőnkről szól, egy olyan apró eszközről beszélt, amelyet az ember fülének beültetnek, és lehetőséget ad neki, hogy ne csak gyorsan emlékezzen egy pillanatra a múltból, de ezt a pillanatot a játékban is elképesztően világos részletekkel „játssza le”, például egy film a képernyőn, a szemed előtt.
Theodore Berger, a dél-kaliforniai egyetem orvosbiológiai mérnöke nem ígéri ezt a visszahívási szintet (ami talán a legjobb), ám sokáig hasonló memória-implantátumokon dolgozik. A közvetlenül az agyba beültetett eszköz az agy egy részének speciális elektromos stimulációjának köszönhetően képes a hippokampusz funkcióit utánozni, lehetővé téve az emlékek kialakulását. Az ilyen eszköz első módosításainak vizsgálatát laboratóriumi egereken és majmokon végezték. A tudós szerint ideje elkezdeni tesztelni egy ilyen készüléket emberekre.
Berger eszköze azon az elméleten alapszik, hogy a hippocampus miként alakítja át a rövid távú emlékeket (például ahova helyezte a kulcsokat) a hosszú távú memóriába (később emlékezhet arra, hová tette őket). A tudós korai kísérleteivel folytatta a nyulakat: először egy bizonyos hangot hallott, majd az arcukba fújt, kényszerítve őket pislogni. Hamarosan megjegyezte, hogy a hang meghallása után a nyulak még akkor is villogni kezdenek, ha nem lenne kitéve a légáramnak. Berger úgy döntött, hogy egy encephalogram segítségével rögzíti a hippokampusz aktivitását (elektródokat kötött a nyúl fejéhez, amely az agyaktivitást olvassa), és megállapította, hogy a nyulak megtanultak összekapcsolni a hangzó hangot a légáram további hatással rájuk. Az encephalogram kép megmutattahogy a jelek a hippokampuszban ebben a pillanatban teljesen kiszámítható módon változnak.
„Képzésen keresztül a hippokampusz aktívan részt vett az impulzusok (jelek) áramkörének módosításában” - mondja Gregory Clarke, a Berger volt hallgatója és az orvostudományi professzor az Utah Egyetemen (USA).
Berger maga adta az alkalmazott impulzusok sémáját a "tér-idő kód" névnek. És ezt a kódot határozza meg az agy azon neuronjai, amelyek részt vesznek a jelátvitelben, és pontosan mikor történik ez az átvitel.
„A tér-idő kód továbbítása a hippocampus különböző rétegein keresztül az idő múlásával más tér-idő kód lesz. Még nem tudjuk, miért, de mikor megtörténik, az eredményül kapott idő-tér kód az, amit az agy többi része képes hosszú távú memóriának érzékelni”- magyarázza Berger.
A kimenő kód egy memória, amelyet az agy többi része olvasható és érthető jelként használ. Nyulak esetén egy bizonyos hang meghallgatása után villognak. Berger szerint képes volt olyan matematikai modellt levezetni, amely általában a hippokampusz viselkedésének szabálya, amelyet a rövid távú emlékek hosszú távra konvertálására használnak.
Promóciós videó:
Ezzel az általános szabálygal a mesterséges hippokampust hozta létre laboratóriumi patkányok számára. Először rágcsálókat tanított memória-orientált feladatok elvégzésére. Megtanította a rágcsálóknak, hogy nyomják meg a szomszédos kicsi karok egyikét, majd egy irányító lámpával irritálják őket. Egy idő után, amikor a kiképzett rágcsáló visszatért a feladathoz, Berger megtanította egy másik kart nyomni, ellentétben azzal, amelyet a patkány kezdetben nyomott. Így kimutatták, hogy a rágcsáló emlékezett arra, amit tőle követeltek.
Ezen edzések során Berger és kollégái rögzítették a rágcsálók hippokampuszán áthaladó jelek eloszlását, és rámutattak, hogy a tér-idő kódok a botok megnyomásával megfelelnek a feladat memóriájának. A tudósok információkat gyűjtöttek a hippokampuszba belépő és onnan kilépő jeláramkörökről, és ezen adatok alapján kidolgozták egy matematikai modellt, amely meg tudja jósolni az eredetileg bejövőnek megfelelő kimenő tér-időkódot. Később, amikor Berger olyan gyógyszert injektált, amely megakadályozza a karok nyomására kiképzett patkányok memóriaképződését, az eszközével az agy elektromos stimulálására szolgált, olyan impulzusmintázattal, amely megfelel a kimenő tér-idő kódnak, amelyet a matematikai modellje megjósolt. A kísérlet teljes sikerrel zárult le. A patkányok a jobb karokat nyomták.
„Agyuk a helyes kódra utalt, mintha a kódot maguk készítették volna. Így megtanultuk az emlékeket visszahozni az agyba”- kommentálja Berger.
Berger az implantátum funkcionalitását is vizsgálta rhesus majmoknál, helyreállítva képességüket arra, hogy emlékeiket visszahívják a prefrontalis kéreg egy részéből. Ez a terület részt vesz a végrehajtó funkciók munkájában, például az emlékek felhasználásával új, korábban nem talált feladatok megoldására. Ebben az összefüggésben kimutatták, hogy az implantátum hatékonyan javítja a majmok memóriafunkcióját.
De használható-e hasonló implantátum emberben is és működni fog?
„Mindezen implantátumoknak, amelyek közvetlenül kölcsönhatásba lépnek az agyval, egy alapvető probléma merül fel.” - mondta Dustin Tyler, a Case Western Reserve University mérnöki tanára.
„Az agyban több milliárd neuron és milliárd interneuronális kapcsolat (szinapszis) található, amelyek lehetővé teszik számukra az együttműködést. Ezért rendkívül nehéz megkísérelni megtalálni egy olyan technológiát, amely közvetlenül kölcsönhatásba léphet oly sok idegsejten, és ötvözheti őket egy ésszerűen magas szintű működésre."
Ha az olyan cochleáris implantátumok, amelyek egy pár tucat elektródon keresztül a hallóideg stimulálásával szimulálják a hangfrekvenciákat, nem képesek tökéletesen szimulálni a hangot, akkor mit mondhatunk egy olyan összetettebb rendszerről, mint a memória? Meg kell értenie, hogy a módszerek és technológiák jelenlegi szintjén, ezen elektródák felhasználásával, a tudósok még mindig nagyon távol vannak az emlékek modellezésének valódi lehetőségeitől. Ez azonban nem akadályozta meg az új indítást, Kernel, hogy felvegye a kapcsolatot Bergerrel, felvegye őt, a kutatási osztály vezetőjévé tegye, és finanszírozza kutatását.
A kernel kezdeti célja az volt, hogy Berger implantátumait orvosi eszközként hozza a piacra, amely különféle memóriaproblémákkal küzdő emberek számára segíthet. Berger jelenleg az implantátum klinikai vizsgálatát végzi önkéntesekkel, és beszámol arról, hogy a betegek jól teljesítenek a memóriateszttel. Ideális esetben azonban, a Kernel vezérigazgatója, Brian Johnson szerint, a Kernel olyan eszközöket szeretne kifejleszteni, amelyeket egyszerű és biztonságos műtéten keresztül be lehet ültetni az emberi agyba, és amelyek javítják az emberi intelligenciát olyan területeken, mint a figyelem, a kreativitás és a fókusz.
Természetesen egy ilyen eredmény a szabályozó testületek új tevékenységi területévé válik, és számos vita és kérdés tárgya: ezek az eszközök orvosi vagy rendes fogyasztók? És szabályoznunk kell-e ezek eloszlását? Az egészségügyi szervezetek szempontjából az ilyen eszközöket, ha többek között képessé teszik a betegségek diagnosztizálására vagy kezelésére, vagy befolyásolják a test funkcióinak felépítését és működését, valószínűleg valóban orvosi jellegűnek tekintik. Azonban a szubkután implantátumok, amelyek képesek fokozni az ember koncentrációját vagy kreativitását, valószínűleg elkerülhetik a szigorú szabályozási felügyeletet, és ugyanazoknak a rendszeres étrend-kiegészítőknek tekintendők, amelyek stimulálják az agyunkat.
Maga Johnson nem kommentálta, hogy a Kernel melyik irányba fog működni, és milyen eszközöket tervez végül gyártani. Valószínűleg minden az adott implantátumtól, annak funkcióitól, terjedelmétől és a lehetséges mellékhatásoktól függ. Természetesen minden orvostechnikai eszköznek, akárcsak minden gyógyszernek, megvannak a saját mellékhatásai. Egyelőre csak várhatunk, és remélhetjük, hogy ezeknek a mellékhatásoknak pozitív oldalai lesznek, és nem válhatnak újabb inspirációvá a "Black Mirror" sorozat új hűtési epizódja számára.
NIKOLAY KHIZHNYAK