До конца не понимая пока, как устроен мозг, люди, тем не менее, давным-давно научились слегка его «подстраивать» под свои нужды различными способами и постепенно учатся делать это всё лучше и лучше. В прошлом году XX2 ВЕК уже рассказывал о безмедикаментозных путях «тюнинга ума». Недавно опубликованный систематический постобзор¹, подтвердивший действенность модафинила (ранее известного преимущественно как лекарство от нарколепсии) в качестве «умной таблетки», т. е. препарата, улучшающего внимание, интеллект, память и обучаемость, побудил вернуться к этой теме и взглянуть на неё с несколько иной стороны. Итак, какие сегодня известны лекарства для улучшения умственных способностей и насколько они действенны?

Рацетамы

Начнём с классики. Рацетамы и наиболее известный из них — пирацетам. Впервые синтезирован ещё в 1964 году бельгийцем Корнелиу Джурджа (Corneliu E. Giurgea), работавшем в компании UCB. В 1972 году его запустили в производство под торговой маркой «Ноотропил». С ним же связано и возникновение самого термина ноотропы (греч. νους — разум и τροπή — ворочу, мешаю, изменяю). Так было решено называть сам пирацетам и другие подобные препараты (на тот момент ещё неизвестные), которые улучшают интеллектуальные способности человека, но не оказывают побочных эффектов, характерных для психостимуляторов (психотропных веществ).

С начала 1970-х годов пирацетам остаётся самым известным ноотропом. Однако механизм его действия по сей день отчасти загадка. Не совсем понятно даже, работает ли он вообще. Считается, что он воздействует на АМРА-глутаматные рецепторы и тем самым улучшает обменные процессы в мозге, а, следовательно, и работу последнего. Много лет «Ноотропил» прописывают людям, перенёсшим черепно-мозговые травмы, инсульт, больным эпилепсией. При этом исследования показывают, что он более эффективен в деле снижения тревожности и лечения депрессии, нежели для улучшения памяти или в борьбе с иными когнитивными нарушениями. Однако в сочетании с сосудорасширяющими препаратами пирацетам вроде как способен кратковременно улучшать познавательные функции. В исследованиях отмечалось, что ноотропил также улучшает приток кальция в нервные клетки, однако полезность этой его способности сомнительна: излишек кальция может быть и вреден.²

Сейчас синтезировано до чёртиков производных пирацетама — нейрометаболических препаратов пирролидинового ряда. Все их вместе называют рацетамами. Фармакокинетика рацетамов неясна по сей день, как и способ действия самого пирацетама. Некоторые из них, например, леветирацетам, селетрацетам и бриварацетам, помогают при эпилепсии, снижают частоту припадков, обладают противосудорожным и противоконвульсивным действием, но влияют ли они хоть как-то на память, интеллект, умственную работоспособность — неизвестно.

Прамирацетам («Прамистар») достоин отдельного упоминания. Это производное пирацетама тоже действует непонятно как, но сильнее. Известно, что он имеет высокую степень сродства холину, из которого в организме синтезируется нейромедиатор ацетилхолин. То есть, вероятно, прамирацетам каким-то образом воздействует на холинергические рецепторы, улучшая передачу электрического импульса от нейрона к нейрону. Вопросы ещё остаются, ведутся исследования, но сообщается², что пациентам с черепно-мозговой травмой препарат помогает от «когнитивного дефицита», а у здоровых людей прамирацетам улучшает внимание и обучаемость. Как и пирацетам, прамирацетам неплохо помогает от депрессии.

Ещё один рацетам — фенилпирацетам, он же — «Фенотропил», фонтурацетам. Разработан в России, в Институте медико-биологических проблем. Отличается от пирацетама наличием фенильной группы. Предполагалось, что это должно помогать ему лучше проникать через гематоэнцефалический барьер, но помогает ли, в самом деле, пока не выяснили. Тем не менее, как-то эта штука работает. Ещё в 2010 году проводилось исследование на 400 больных, перенёсших ишемический инсульт. 200 из них получили три курса фенотропила по 400 мг в день в течение года после инсульта. Восстановление неврологических функций и адаптация к повседневной деятельности у них была лучше, чем в контрольной группе.³ В 2013 году проводилось исследование фенотропила на животной модели в качестве антипсихотического препарата. Было показано, что он оказывает заметное антипсихотическое воздействие, при этом не вызывает, в отличие от большинства других нейролептиков, таких побочных явлений, как агрессия или сонливость. Также было отмечено положительное влияние на исследовательское поведение животных и их двигательную активность.⁴ Наконец, исследование 2015 года⁵ (тоже, к сожалению, пока на крысах, но зато на крысах-диабетиках) показало, что фонтурацетам не только улучшает процессы обучения и запоминания полученных навыков, но и благотворно влияет на состояние митохондрий в нейронах.

Дополнительный штришок: исследования на крысах⁶ показали, что фенотропил и прамирацетам способны оказывать ещё и жаропонижающее действие. А вот ноотропил — нет.

И ещё два рацетама: нефирацетам и ролипрам.

Нефирацетам усиливает активацию глутаматных NMDA-рецепторов, причём предположительно лучше действует в этой роли в комплекте с глицином. Последняя информация — результат недавних исследований.⁷ Пока нефирацетам вызывает у исследователей гораздо больше вопросов, чем вышеописанные ноотропы. Его действенность в качестве «умной таблетки» также чаще подвергают сомнению.

Ролипрам стоит среди рацетамов особняком. Его сейчас исследуют особенно активно (тоже, правда, в основном, на крысах), но интересен он исследователям не только как ноотроп: с его помощью, например, надеются лечить нейропатическую боль у раковых больных, проходящих химиотерапию, и вроде как у него есть для этого потенциал.⁸ Когнитивные функции (у крыс, больных диабетом)⁹ ролипрам вроде как тоже улучшает. Но пока исследования в самом разгаре.

Немного о личном опыте с рацетамами. Когда мне было лет 30, мне однажды неделю капали пирацетам внутривенно. После этого курса я чувствовал себя значительно лучше, рассудок стал яснее, а работоспособность выросла в разы. Однако, учитывая, что в то же время мне кололи внутримышечно витамины B₆ и B₁₂ (сомнительное мероприятие, но об этом позже), плюс, для того чтобы успевать каждый день в дневной стационар к определённому времени под капельницу, я был вынужден несколько упорядочить режим дня, не могу ручаться, что эффект был именно от пирацетама.

Ноотропил в таблетках и фенотропил я пил курсами неоднократно, сочетая их с поливитаминами, иногда наборами аминокислот, лецитином, рыбьим жиром (омега-3-полиненасыщенными жирными кислотами), препаратами калия и магния, другими лекарствами и биодобавками. Иногда какой-то эффект ощущался, иногда нет. В конце концов я отметил для себя, что наличие или отсутствие этих рацетамов в моём личном «поддерживающем комплексе» если и влияет на что-то, то так несущественно, что, как тот летающий крокодил из анекдота, даже и незаметно. О других рацетамах, к сожалению, ничего от себя добавить не могу.

Витамины группы B, их соседи и бывшие одногруппники

Все витамины группы B играют активную роль в метаболических процессах организма. Так что для нормальной жизнедеятельности все они необходимы. При сбалансированной разнообразной диете все необходимые витамины мы получаем с пищей. Если сомневаетесь в том, что ваша диета сбалансирована, можете легко восполнить недостаток витаминов, принимая поливитаминный препарат. На рынке их тысячи — выбирай на вкус. Лично я для себя выбрал (на данный момент, там посмотрим) комплекс Man’s formula от компании PharmaMed. Это не джинса. Я, в самом деле, перепробовал бог знает сколько поливитаминов — от фармамедовского самочувствие реально улучшается, становлюсь живее и бодрее. Допускаю, что это эффект плацебо, не исключаю возможности особо удачной индивидуальной совместимости, но организм ощущает позитивный эффект как факт, и я с вами охотно этим фактом делюсь.

В плане же воздействия именно на мозги и нервную систему в целом обратим особое внимание на уже упоминавшиеся витамины B₆ (это несколько веществ: в основном, пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин) и B₁₂ (кобаламины, прежде всего — цианокобаламин).

Витамин B₆ содержится в злаках, в гречке, в орехах, картофеле, капусте, томатах, клубнике, черешне, цитрусовых, бобовых, в мясе, рыбе и молоке, в яйцах, винограде и во многих других продуктах. Сложно представить, чем нужно питаться, чтобы лишить организм этого вещества.

Витамин B₆ присутствует в организме во всех трёх своих основных формах, биологическая роль которых более или менее одинакова. Витамин B₆ необходим для… если коротко, то для всего. Он и кофермент белков, участвующих в переработке аминокислот и усвоении белка, и непременный участник синтеза всех нейротрансмиттеров (ГАМК, серотонина, адреналина, норадреналина, аспарагиновой кислоты и др.), жирных кислот и гемоглобина, он необходим для нормального функционирования нервной системы и для того, чтобы эритроциты переносили кислород, а клетки снабжались глюкозой и кальцием.¹⁰ При недостатке витамина B₆ нервная система сбоит, мозг устаёт, мышцы устают, всё устаёт, а потом начинает разваливаться. Первыми выпадают волосы. Потом всё остальное. До этого, конечно, доходит редко, но если чувствуете утомляемость, нервозность, если подскакивает давление — немного B₆ лишним не будет. А вот много — может и быть. Правда, для того, чтобы B₆ стало много, его надо поглощать уж в совершенно лошадиных дозах, неоднократно превышая дневную норму в сотни раз. Это не так уж просто, а потому встречается чаще всего при терапевтическом применении (большие дозы B₆ назначают, например, при лечении эпилепсии и аутизма). Признаки гипервитаминоза витамином B₆: нарушения чувствительности, боли по всему телу, могут отняться конечности, коротко это состояние называется полинейропатия. И это не просто симптомы — следствием передозировки пиридоксина может стать дегенерация нервных клеток с необратимой потерей сенсорных и моторных функций.¹¹ Так что, если вы вдруг прочитали где-то, что витамин B₆ полезен для мозга, добыли его ведро и подумываете это ведро употребить, чтобы стать умнее, всё же умнее будет этого не делать.¹²

С осторожностью надо относиться к витамину B₆ беременным. Недавнее исследование (правда, на курах, но тем не менее) показало, что воздействие пиридоксина на формирующийся эмбрион может иметь тератогенные последствия: недоразвитие мышц и нервной системы.¹³

Витамин B₁₂ способствует образованию эритроцитов, а также росту нервных клеток и вообще нервной деятельности. Кроме того, он катализирует превращение гомоцистеина в метионин. Почему это важно? Потому что гомоцистеин — одна из причин повреждений эндотелия, провоцирующих образование тромбов и атеросклеротических бляшек. Высокий уровень гомоцистеина повышает вероятность возникновения болезни Альцгеймера и старческой деменции. Зная это, многие считают, что приём витамина B₁₂ может способствовать снижению уровня гомоцистеина, а следовательно — если не улучшению когнитивных способностей, то, как минимум, сохранению их на приличном уровне. Это заблуждение долгое время разделялось и многими врачами, которые прописывали B₁₂ всем подряд пациентам, у которых наблюдались проблемы с памятью, нервные расстройства и т. п. Дело, однако, в том, что если мы регулярно едим хоть немного мяса, наш организм получает из него столько B₁₂, сколько ему надо (особенно много кобаламинов в говяжьей печени). При этом дневная потребность в цианокобаламине у нас мизерная, от 0,9 до 3 мкг в день, а с повседневной пищей мы съедаем его не менее 5 мкг в сутки, то есть даже с запасом. Запас при этом просто выводится с экскрементами. И никакие дополнительные дозы не сделают наш ум острее, а память лучше. К сожалению. Проведённое в 2007 году в Тайбэе двойное слепое плацебоконтролируемое исследование показало, что дополнительные дозы витамина B₁₂ не помогают и от болезни Альцгеймера. В течение 26 недель пациенты, страдающие этим недугом, получали поливитамин, содержащий B₁₂, B₆ и фолиевую кислоту. В результате не было замечено никаких статистически значимых различий в плане содержания гомоцистеина в организмах больных основной и контрольной групп.¹⁴

Говяжья печень — рекордсмен по содержанию витамина B₁₂ среди пищевых продуктов.

Стоит ли вообще принимать витамин B₁₂? Если вы регулярно едите мясо, то, в общем, незачем. В умеренных дозах это не навредит, но всё, что вы примете, просто отправится в унитаз. Подумать о приёме B₁₂ стоит веганам (лактовегетарианцы вполне получают его из молочных продуктов) и людям, полностью сидящим на спортивном питании и подобных пищезаменителях. Проблемы с получением кобаламинов из мяса могут быть у хронических курильщиков. Им тоже не помешает глотать их в составе поливитамина. Необходим B₁₂ в виде супплемента больным с недостаточной выработкой желудочного сока: их организм просто не сможет добыть витамин из мяса. И отдельно стоит озаботиться тем, у кого в желудке не вырабатывается так называемый внутренний фактор (фактор Касла, IF) — особое вещество, под воздействием которого кобаламин переходит в форму, способную всасываться в кишечнике. Потому что даже если вы принимаете B₁₂ в таблетках, без поступающего из желудка фактора Касла он просто не попадёт в кровь. Так что при подобной проблеме нужно не просто принимать витамин в виде добавки, но добавка эта должна быть с содержанием готового внутреннего фактора.¹⁵ Другим решением могут быть инъекции витамина.

У витамина B₆ есть интересное производное — пиритинол («Пиридитол», «Пиритиоксин», «Энербол», «Энцефабол» и множество других торговых наименований). Структурно это удвоенная молекула пиридоксина, содержащая дисульфидный «мостик». Его рекламируют как неплохой ноотроп, и не исключено, что он таковым и является. В далёком 1990 году Indian journal of experimental biology опубликовал результаты исследования, проведённого на белых крысах.¹⁶ Несчастные животные лишались питания ещё в утробах своих крысиных матерей. То есть, попросту беременных крыс очень плохо кормили. В результате зверушки родились с нарушениями памяти и очень плохой способностью к обучению. Родившихся, подросших и протестированных на предмет врождённой тупости крыс разбили на неравные группы и стали подвергать различным воздействиям. Одна из групп получала пиритинол. И именно она вышла в чемпионы. Вывод, сделанный исследователями: пиритинол может быть полезен в тренировке обучаемости и в преодолении дефицита памяти, вызванного недоеданием и прочими лишениями.

Потом проводились исследования и на людях, причём особенно часто на детях (даже на новорождённых). Так в 2003 году в «Журнале неврологии и психиатрии им. Корсакова» были опубликованы результаты наблюдения¹⁷ за группой из 94 пациентов-детей, страдающих синдромом Туретта (37 человек) и клещевым гиперкинезом (57). У всех наблюдались различные расстройства памяти, аудиомоторные нарушения, симптомы дисграфии и дислексии. 83 человека из них — наряду с базовой терапией (По-моему, это важный момент. — Д. Я.) — получали пиритинол (энцефабол). Отмечается, что в течение шести недель у всех 83 пациентов значительно улучшились память, внимание, различные практические функции.

Совсем недавно, в 2014-м, в BioMed Research International вышла статья, описывающая значительное положительное влияние комплексного воздействия пиритинола и винпоцетина на вязкость плазмы крови у пациентов 50—56 лет, что, по мнению авторов, должно позитивно сказываться на притоке крови к мозгу, её общей циркуляции и может помогать в лечении болезней, связанных с расстройством мозгового кровообращения.¹⁸

В общем, похоже, что препарат работает?

Многие так считают. Во всяком случае, он разрешён и показан к применению для лечения различных нервных расстройств, а также в качестве ноотропа в Австрии, Германии, Франции, Италии, Португалии и Греции. В России тоже. В журнале «Вопросы современной педиатрии» (2013 год, том 12, №4), в статье «Клиническое применение пиритинола в нейропедиатрии» напечатан обзор различных исследований пиритинола:

[…] в исследованиях последних лет подтверждены положительные эффекты фармакотерапии Энцефаболом у детей с перинатальными поражениями ЦНС и их последствиями, задержками психомоторного и речевого развития, дислексией и дисграфией, СДВГ, когнитивными нарушениями и трудностями обучения (в т. ч. при эпилепсии, хронических тиках и синдроме Туретта). Выраженное ноотропное действие препарата, включающее нейрометаболические, нейропротекторные, нейродинамические и другие механизмы, определяет возможности его широкого применения в нейропедиатрической практике.

Отдельно отмечена безопасность препарата, хотя и упомянуты побочные эффекты: бессонница, повышенная возбудимость, беспокойство, а также холестатический синдром.

Между тем авторы статьи, опубликованной ещё в 2004 году в BMJ, описывают шесть случаев тяжёлого, потребовавшего госпитализации пиритинол-индуцированного холестатического поражения печени у молодых ранее абсолютно здоровых пациентов, принимавших пиритинол для улучшения памяти.^{19, 20} Вроде бы шесть случаев — это капля в море, но авторы публикации считают иначе: поскольку большинство врачей убеждены в безопасности энцефабола, они часто просто не связывают печёночные проблемы своих больных с принимаемым оными ноотропом.

В Великобритании и США пиритинол не лицензирован. На англоязычных сайтах, торгующих ноотропами, его вполне можно купить, однако, как правило, под описанием товара есть приписка: «Данное соединение не было одобрено FDA и должно быть использовано только для исследовательских целей».

Теперь коротко поговорим об инозитоле, бывшем — как бы странно это ни звучало — витамине группы B. Это вещество участвует в жировом обмене и является так называемым вторичным посредником, то есть веществом, запускающим ряд клеточных процессов, в т. ч. необходимых для роста и восстановления нервной ткани и выделения нейромедиаторов. Необходимая, в общем, штука. Раньше её называли витамином B₈. За что же её из витаминов исключили? А за то, что большая часть необходимого организму инозитола самим же организмом и синтезируется. Редкий же мизерный недостаток без труда восполняется с повседневной пищей. Тем не менее, тот факт, что инозитол участвует в строительстве нервных клеток и запуске процессов, связанных с нейромедиацией, не мог не навести учёных и медиков на мысль, что увеличенные его дозы могут как-то позитивно стимулировать нервную деятельность и даже лечить те или иные виды нервных и церебральных расстройств. Бывший витамин был испытан в нескольких двойных слепых тестах на людях с паническими расстройствами, наркотической зависимостью, на страдающих депрессией, аутизмом, СДВГ, шизофренией, болезнью Альцгеймера и когнитивными нарушениями, вызванными электрошоковой терапией.^21, 22, 23 Все эти исследования показали, что повышенные дозы инозитола оказывают в перечисленных случаях терапевтический эффект. Также было выявлено, что инозитолсодержащие добавки снижают вероятность развития сахарного диабета у беременных.²⁴ Исследований о том, как дополнительный инозитол влияет на когнитивные способности здоровых людей, мне найти не удалось. К сожалению. А к радости — информации о случаях передозировки или отравления инозитолом тоже не нашлось. Зато мне регулярно удаётся находить в ближайшем магазине инозитол-содержащие напитки. В поливитаминном комплексе, который я регулярно употребляю, тоже содержится инозитол. По моим субъективным впечатлениям, всё это некоторым образом улучшает мою способность к сосредоточению, запоминанию и всякому подобному. Само собой, там, опять же, не только инозитол, а ощущения — дело субъективное, но они — есть. Не вижу повода ими — со всеми приличествующими оговорками — не поделиться.

Нам ещё осталось поговорить о ГАМК, о глицине, об экстрактах некоторых растений, собственно о наделавшем недавно столько шума модафиниле и кое о чём ещё.

Денис Яцутко, XXII ВЕК

Продолжение следует.

В преддверии лекции нейрофизиолога Михаила Лебедева публикуем интервью о перспективах нейронаук, о главных вызовах в проекте "Аватар", перспективах создания полного протеза тела, аплоадинга и многом другом.

Беседовала Мария Тучина

Михаил Лебедев:Старший научный сотрудник в Центре нейроинженерии (Департамент нейробиологии, Медицинский Центр Университета Дьюка). Индех Хирша 29. С 2003 года Лебедев работает с Мигелем Николелисом в университете Дьюка, где он руководит рядом исследований на обезьянах. Главный фокус этих исследований — нейрокомпьютерные интерфейсы, обеспечивающие контроль внешних устройств биоэлектрической активностью мозга. Лебедев разработал интерфейсы, управляющие механическими и виртуальными руками и ногами, а также интерфейсы с искусственной сенсорикой, в которых сенсорные сигналы вызываются электрической стимуляцией мозга.

Какие из последних достижений в области исследования мозга и нейропротезирования вы считаете наиболее значимыми?

Сам темп развития поражает. Все ускорилось примерно 15 лет назад, и с тех пор количество статей и работ возрастает по экспоненте. Следует отметить, что это междисциплинарная область, в ней участвуют ученые разных направлений: робототехники, инженеры, электронщики, нейрофизиологи, медики, - и в каждой области есть определенное продвижение.

Возьмем электронику – сегодня электроника работает под многоканальное отведение информации из мозга. Сравнивая с тем, что мы имели, допустим, 15 лет назад – небо и земля. Тогда мы могли записывать только один канал, теперь их число тоже растет по экспоненте: сегодня – сотни каналов, потом будут тысячи, десятки тысяч и так далее.

Что касается робототехники, если раньше она развивалась по другим направлениям, разработчики не фокусировались на конкретных целях протезирования, то теперь реальностью становится возможность дать людям нейропротезы. Медицина также идет навстречу. Если раньше исследования мозга и нейропротезирование были сугубо экспериментальными, научными, далекими от практики направлениями, то сегодня мы уже видим, что проводятся клинические исследования на людях, то есть такие исследования уже не табу, а значит, будут в дальнейшем развиваться.

Наступил ли какой-то прорыв? Я думаю, что наступит в течение следующих 5-10 лет, и, возможно, прорыв произойдет благодаря нанотехнологиям, которые лягут в основу новых способов связи машины с мозгом, и это уже будет взаимодействие на клеточном уровне. Нанотехнологии позволят создать такой интерфейс с минимальной инвазивностью.

Что касается планов движения “Россия 2045”, насколько вы согласны со сроками, в которые планируется создать Аватары А, Б, В?

Как я уже отметил, развитие технологий происходит по экспоненте, поэтому если сейчас сроки кажутся слишком оптимистичными, то при сохранении экспоненциального темпа развития все возможно.

С технологической точки зрения, в чем вы видите главные препятствия для создания технологий, необходимых проекту “Аватар Б”?

Мне кажется самым сложным для Аватара Б будет создание системы жизнеобеспечения мозга. Сейчас представляется вполне реальным, что изолированный мозг будет жить несколько дней, но ведь необходимо создать такую систему, которая позволит ему жить вечно. Вот тут, как мне кажется, ученых ждет главный вызов.

Что касается связи мозга с искусственными органами чувств, сенсорами, искусственным телом, уже сейчас мы имеем представление, как считывать информацию из мозга и как доставлять ее в мозг. Так что это направление развивается вполне успешно.

Если ученые смогут изолировать мозг от тела и продлить ему жизнь, будет ли это означать продление жизни человека?

Конечно же, это будет продлением жизни мозга. Я бы и сам поучаствовал в этом эксперименте; конечно при условии, что это направление достаточно развито и опробовано.

Значит, вы считаете, что личность человека, душа, находится в мозге?

А где еще? Конечно, в мозге. Однако, не будем забывать о том, что мозг – это часть материального мира, воспринимаемая сознанием. Другими словами, получается замкнутый круг: без сознания и не было бы ни мозга, ни всего мира. Подобными вопросами занимаются философы. Но чисто «технически» личность находится в мозге, не где-то еще. Все эксперименты на мозге показывают, что мыслительная деятельность, сознание – все там: ощущения, мысли, представления.

Сможет ли мозг функционировать, если будет лишен внешней информации? Наша личность, находясь в изолированном мозге, сможет ли сохранить себя как личность, или ей жизненно необходимы внешние раздражители?

Чтобы быть связанным с этим миром, нужны внешние раздражители. Человек спит, видит сны и живет как бы в другом мире. Если человека лишить притока сенсорной информации, он мгновенно заснет. Поэтому сенсорика нужна. Возможно, проще всего будет снабжать мозг слуховыми ощущениями.

Это уже не мало.

Да, и уже проводятся эксперименты на животных, в которых сенсорная информация доставляется в мозг при помощи электрической стимуляции.

Существует ли подобный опыт, проводятся ли эксперименты, в которых изолированных мозг подключают к внешним сенсорам?

В прошлом проводились эксперименты по изоляции мозга и пересадке головы, однако такие проекты сталкиваются с этическими проблемами. А вот использовать культуру клеток мозга использовать можно, с культурой клеток проводятся многочисленные эксперименты. Причем, чтобы получить подобные культуры из анестезированного животного (например, крысы) извлекают мозг, затем, его превращают в срезы или дробят, диссоциируют ткань, получают диссоциированные нейроны.

Эксперименты с изолированным мозгом – это более сложная задача. Возникают вопросы – а может, он чувствует боль? Для работы с изолированным мозгом необходимо иметь стопроцентную гарантию, что боли нет, что мозг находится в состоянии сна, бессознательном состоянии. А вот экспериментировать с сознательным изолированным мозгом никто не позволит из-за массы этических вопросов.

Какова судьба “Аватара Б” в проекте “Россия 2045”, если даже эксперименты на животных вызывают такое яростное сопротивление?

Любые сложности со временем преодолеваются. Скажем, если мы можем трансплантировать сердце, легкие, другие органы, почему нельзя то же самое сделать с мозгом? Но общество должно прийти к пониманию того, что это возможно и в некоторых случаях необходимо. Предпосылкой к такому пониманию должны стать кропотливые исследования.

Чем вы конкретно сейчас занимаетесь? Расскажите о перспективах вашей деятельности для применения в медицине и других областях.

Я занимаюсь записью информации из мозга и доставкой ее обратно в мозг. Работаю в основном на обезьянах, так как на них можно записывать инвазивно, и соответственно, весь мозг обезьяны в моем распоряжении – я могу выбрать участки мозга, откуда хочу считывать информацию, а их много. В идеале я бы хотел записывать из всех отделов мозга одновременно. Далее, если мы имеем такую запись, мы можем изучать, как работает мозг, приблизиться к понимаю, как считывать из него информацию и как эту информацию в него обратно поставлять. Подобные исследования просто необходимы для всех этапов проекта “Аватар”, потому что, заглянем в будущее, если вы хотите считать сигнал из мозга и перенести его в компьютер – нужно же знать, что считывать и как считывать. Таким образом, нейрофизиология готовит основу для всего развития проекта «Аватар».

Как оцениваете перспективы аплоадинга?

Возвращаясь к вопросу о том, где в мозге находится душа, спросим, а что такое мозг? Мозг – это сложная электрическая схема, построенная из нейронов, являющихся элементами этой сети. А раз мозг – это сеть элементов, пусть и очень сложная, мы приходим к логическому выводу, что ее можно скопировать или смоделировать. Казалось бы, никаких принципиальных проблем к аплоадингу нет. Но технически это, конечно, это неимоверно сложно. При механическом копировании будут накапливаться ошибки, которые постепенно вырастут в большое отклонение. А для немеханического копирования нужно лучше понимать, как мозг хранит и обрабатывает информацию. Об этом мы знаем пока что слишком мало.

Насколько мы близки к разгадке мозга? С одной стороны, хочется верить, что все это будет доступно завтра, с другой стороны довольно долго мы изучаем мозг, но пока не понятно, как он работает и как будет работать искусственный мозг.

Мы и близки, и далеки одновременно. Рассмотрим проблему создания реалистичной копии человека, включая его внешний вид, привычки, стиль жизни. Уже сейчас можно сделать робота, который будет выглядеть, как умерший родственник. Можно дать этому роботу искусственный мозг, который позволит этому роботу поведенчески напоминать этого человека. Есть такое очень популярное в настоящее время направление в робототехнике – робот-компаньон. Далее, не так сложно наделить этого робота основными чертами человека. Он будет по утрам читать газету, при разговоре с вами говорить какие-то ключевые слова. (Помните фильм «Солярис»?)  Но реально перенести сознание в новый носитель – совсем другая, гораздо более сложная задача.

В области исследований сознания в настоящее время полный хаос. Никто не может дать убедительное определение тому что же такое сознание и откуда оно берется. С субъективной точки зрения, это наши ощущения, то почему, скажем, желтое мы ощущаем как желтое, а красное как красное. Почему активность одной группы нейронов приводит к субъективному ощущению красного цвета, а примерно такой же другой группы к ощущению желтого – совершенно непонятно.  Пока мы описываем мозг как техническое устройство для обработки сигналов – все понятно и поддается исследованиям, но как только мы касаемся субъективной сферы, начинаются трудности.

Каким образом будет осуществляться перенос сознания? Ведь мы же не хотим сделать копию человека после его смерти. Мы хотим продлить ему жизнь, хотим сделать перенос “Я” человека в небиологический носитель.

Давайте представим, что создана технология, которая позволяет измерить состояние каждого нейрона (включая производные этого состояния, то есть динамику изменений). Затем эти данные перенесятся в искусственную модель с теми же стартовыми параметрами. С технической точки зрения и если отвлечься от рассуждений о субъективном это будет перенос сознания.

Но все же у человека в мозге десятки миллиардов нейронов. Тут, как мне кажется, основная проблема в том, что если мы копируем миллиард нейронов, то мы неизбежно будем допускать мелкие ошибки при копировании, а мелкие ошибки накапливаются в большую ошибку в воспроизведении характеристик личности. В процессе такого переноса мы можем потерять и самое главное, то, что мы называем душой. Но если мы в какой-то момент лучше узнаем принципы кодирования информации в мозге, то, возможно, появятся более разумные способы копирования. Мозг в определенном смысле напоминает голограмму, где в каждом небольшом отделе мозга содержится информации обо всем организме. Если нам удастся декодировать такую голограмму, считывать информацию, вместо копирования каждого элемента, то здесь, возможно, произойдет основной научный прорыв.

Мы сейчас с вами все-таки говорим о копировании. Что будет с личностью, которая копируется? Мы скопировали, запустили работу идентичного существа. Что происходит после с тем, с кого сняли копию?

Это довольно сложный вопрос, здесь мы опять входим в философские дебри.  А вот вам другой пример – мы засыпаем, теряем сознание, просыпаемся. Проснулся тот же самый человек или его копия? (Ведь во сне произошла профилактика мозга, произошел перерыв в сознании). Определенно могу сказать, что оригинал и копия сами не смогут определить, кто из них оригинал, а кто копия. Вопросы сложные, философские.

А эти два существа? Как они себя ощущают?

В начале, видимо, будут ощущать себя одинаково, а потом они разойдутся. Уже через пять секунд их мысли пойдут в разных направлениях.

Были какие-то попытки создания полного протеза тела в вашей лаборатории? По аналогии с тем, что мы планируем сделать, Аватар Б или, может быть, Аватар А, управляемый на расстоянии?

Мы сотрудничали с японскими робототехниками, которые сделали человекообразного робота. Роботом управляла наша обезьяна. Одна из тематик лаборатории Митсуо Кавато сформулирована следующим образом. Если мы сможем сделать робота, имеющего моторный контроль, зрение, который ведет себя как человек, то лучше будем понимать, как происходят все эти процессы в биологическом объекте, который мы изучали в качестве модели. Хоть они использовали такую формулировку, фактически речь идет о создании полного протез тела. У этого робота есть и голова, и глаза, и ноги, он может ходить, даже может в бейсбол играть. Остается его только одушевить с помощью технологий аватара В.

Каким образом с роботом контактировала ваша обезьяна?

В то время как обезьяна ходила по беговой дорожке, мы считывали сигнал из ее мозга, отправляли в Японию и их робот повторял движения обезьяны. В какой-то мере этот эксперимент напоминал Аватар А, когда биологическое существо управляет телом робота, используя сигналы мозга.

Замечу, что эксперимент проходил в режиме реального времени. Сначала обезьяна ходила по беговой дорожке, а на экран проецировалось изображение робота из Японии, который тоже ходил. Обезьяна понимала, что она управляет этим роботом. Мы провели тест – выключили беговую дорожку, а обезьяна так увлеклась управлением роботом, что робот какое-то время шел, хотя она уже стояла.

То есть фактически в этот момент она управляла им сигналами своего мозга?

Одно из основных свойств мозга – воображение. Если сделать управление роботом настолько реальным, что человек думает, что этот робот является собственным телом, то таким образом можно переселиться в новое тело, чисто за счет виртуальной реальности и управления непосредственно мозгом.

Многие смотрели видео эксперимента под руководством Эндрю Шварца, когда женщина управляет искусственной рукой. Насколько сложно управлять полным протезом тела – роботом?

Эта задача гораздо сложнее: нужно записывать больше информации из мозга, то есть чтобы управлять одним пальцем достаточно несколько нейронов, рукой – больше, целым телом – еще больше.

Как это работает? Как вы раскодируете сигналы мозга и настраиваете робота?

Если мы попросим робота ходить, двигаться, выполнять действия, в мозгу будут модулироваться нейроны, они будут разряжаться с определенной частотой. Эти изменения частоты разряда будут коррелировать с движением робота. А раз есть корреляция, можно решить обратную задачу – смотреть на разряды нейронов и предсказывать, декодировать движения робота. Если есть декодирующая модель, можем применить ее к роботу и тогда уже сигналы мозга будут управлять роботом.

Нужно ли для каждого человека подбирать все параметры индивидуально, или есть некая модель, которая применима для каждого?

Для каждого испытуемого декодирование будет происходить индивидуально. Нам примерно понятно, из каких зон какую информацию получать. Например, из моторной коры – моторную информацию, из зрительной – сигналы связанные со зрением. А если настраивать в деталях, все сугубо индивидуально.

Насколько сложен процесс настройки?

Пока настройка требует значительного времени. Даже ребенок после рождения целый год учится управлять своим телом, его первые движения совершенно хаотичны. То же самое будет с управлением искусственным телом.

Как можно сократить время настройки?

Есть такие алгоритмы, которые работают помогают мозгу подстроиться под управление. Мозг пытается научиться, и алгоритм ему в этом помогает. Так можно сократить время настройки. Допустим, я хочу взять чашку и промахиваюсь. У меня уже есть искусственное зрение, зрительный процессор замечает, что я промахнулся, происходит корректировка. Так, например, фотоаппарат автоматически настраивает фокус. Часть коррекция может производиться самим мозгом, другая часть компьютерным алгоритмом, так дело пойдет быстрее.

В продвинутых автомобилях есть такие системы: вы управляете автомобилем, а его компьютер подстраивается под вашу манеру управления и оптимизирует, но вы об этом не знаете, вам кажется, что все делаете вы сами.

Как вы в целом относитесь к проекту «Аватар»?

Даже если и некоторые задачи окажутся слишком сложны, их работа над их решением даст массу плодов, причем совсем неожиданных. Если только теоретизировать, никогда ничего не получится. А вот попытки что-то сделать, даже если некоторые из них неудачны, приводят к результатам. И вы удивитесь – часто к желаемым.

^{22.09.2015 Россия 2045}

22 сентября Общественное движение "Россия 2045" организовало открытую научно-популярную лекцию разработчика нейрокомпьютерных интерфейсов из университета Дьюка (США) Михаила Лебедева.

Видео лекции здесь

Искусственная поджелудочная железа работает уже три месяца

 

«Научная Россия»