Заманбап илим мээни кантип изилдейт?

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-16 16:10

Жакында эле, тарыхый стандарттарга ылайык, мээ "кара куту" деп айтылып, ичиндеги процесстер сыр бойдон калган. Акыркы илимий жетишкендиктер мындан ары муну кескин түрдө жарыялоого мүмкүндүк бербейт. Бирок, мээ изилдөө тармагында ачык жооптордон алда канча көп суроолор бар.

Космостук сандык параметрлери бар жана тынымсыз кыймылда болгон бул системада биз эс тутум жана ой жүгүртүү деп атаган нерселер менен байланыштырылышы мүмкүн болгон механизмдерди таануу өтө кыйын. Кээде бул үчүн түздөн-түз мээге кирүү керек. Эң түз физикалык мааниде.

Жапайы жаратылышты коргоочулар эмне дебесин, маймылдардын жана келемиштердин мээсинде эксперимент жүргүзүүгө изилдөөчүлөргө азырынча эч ким тыюу сала элек. Бирок, сөз адамдын мээси - тирүү мээге келгенде, албетте, мыйзам жана этика себептери боюнча эксперименттер иш жүзүндө мүмкүн эмес. Сиз "боз заттын" ичине кире аласыз, алар айткандай, дары менен компания үчүн.

Менин башымда зымдар

Мээ изилдөөчүлөрүнө сунушталган мындай мүмкүнчүлүктөрдүн бири - дары-дармек терапиясына жооп бербеген эпилепсиянын оор учурларын хирургиялык дарылоонун зарылдыгы. Оорунун себеби - ортоңку тиштин жабыркаган аймактары. Дал ушул жерлерди нейрохирургиялык ыкмаларды колдонуу менен алып салуу керек, бирок биринчи кезекте аларды аныктоо керек, мындайча айтканда, "артыкчылыкты кесип" кылбаш үчүн.

Америкалык нейрохирург Ицхак Фрид Калифорния университетинен (Лос-Анджелес) 1970-жылдары мээнин кабыгына 1 мм электроддорду түз киргизүү технологиясын биринчилерден болуп колдонгон. Нерв клеткаларынын өлчөмүнө салыштырмалуу электроддор циклопалык өлчөмдөргө ээ болгон, бирок мындай одоно аспап да бир катар нейрондордон (миңден миллионго чейин) орточо электрдик сигналды алып салуу үчүн жетиштүү болгон.

Негизи, бул таза медициналык максаттарга жетүү үчүн жетиштүү болгон, бирок кандайдыр бир этапта бул аспапты жакшыртуу чечими кабыл алынган. Мындан ары миллиметрдик электрод диаметри 50 мкм болгон сегиз ичке электроддун бутактары түрүндөгү учту алды.

Бул нейрондордун салыштырмалуу чакан топторунун сигналын бекитүүгө чейин өлчөөлөрдүн тактыгын жогорулатууга мүмкүндүк берди. Мээдеги бир эле нерв клеткасынан жөнөтүлгөн сигналды «жамааттык» ызы-чуусунан чыпкалоочу ыкмалар да иштелип чыккан. Мунун баары медициналык максатта эмес, жалаң илимий максатта жасалган.

Мээнин пластикасы деген эмне?

Мээнин пластикалуулугу - бул биздин ой жүгүртүү органыбыздын өзгөрүп жаткан шарттарга ыңгайлашуу үчүн укмуштуудай жөндөмдүүлүгү. Эгерде биз бир шык-жөндөмдү үйрөнүп, мээни интенсивдүү түрдө машыктырсак, мээнин ошол жөндөмгө жооп берген бөлүгүндө калыңдоо пайда болот. Ал жерде жайгашкан нейрондор жаңы алынган көндүмдөрдү бекемдеп, кошумча байланыштарды түзүшөт. Мээнин өтө маанилүү бөлүгү жабыркаган учурда мээ кээде бузулбаган аймактагы жоголгон борборлорду кайра өнүктүрөт.

Нейрондор аталды

Изилдөө объектилери эпилепсия боюнча операцияны күтүп жаткан адамдар болгон: мээнин кабыгына орнотулган электроддор хирургиялык кийлигишүү зонасын так аныктоо үчүн нейрондордон келген сигналдарды окуп жатканда, жолдо абдан кызыктуу эксперименттер жүргүзүлгөн. Ал эми поп-маданияттын иконалары – сүрөттөрү дүйнө калкынын көпчүлүгү тарабынан оңой таанылган Голливуд жылдыздары илимге чыныгы пайда алып келген учурдун өзү эле.

Ицхак Фриданын кесиптеши, дарыгер жана нейрофизиолог Родриго Киан Кирога өзүнүн ноутбукунан белгилүү инсандарды жана Сидней опера театры сыяктуу атактуу структураларды камтыган белгилүү визуалдык сүрөттөрдү көрсөткөн.

Бул сүрөттөр көрсөтүлгөндө, мээде айрым нейрондордун электрдик активдүүлүгү байкалып, ар кандай сүрөттөр ар кандай нерв клеткаларын "күйгүздү". Мисалы, бул романтик актрисанын портрети экранга чыккан сайын "от" турган "Дженнифер Энистон нейрон" орнотулган. Энистонго кандай гана сүрөт көрсөтүлбөсүн, нейрондун "аты" жок болгон эмес. Мындан тышкары, актриса өзү тартылган, ал тургай, ал кадрда жок болсо да, белгилүү телесериалдан кадрлар экранда пайда болгондо да иштеген. Бирок Дженниферге окшош кыздарды көргөндө нейрон унчукпай калды.

Изилденген нерв клеткасы, белгилүү болгондой, анын сырткы көрүнүшүнүн же кийиминин айрым элементтери менен такыр эмес, белгилүү бир актрисанын бүтүндөй образы менен байланышкан. Жана бул ачылыш адамдын мээсинде узак мөөнөттүү эс тутумдун сакталышынын механизмдерин түшүнүү үчүн ачкыч болбосо да, ачкычты берди.

Биздин алдыга жылышыбызга бир гана нерсе тоскоол болгон нерсе – бул жогоруда айтылган этика жана мыйзамдын өзү эле. Окумуштуулар операцияга чейинки изилдөөлөргө дуушар болгондордон башка мээнин башка аймактарына электроддорду жайгаштыра алышкан эмес жана изилдөөнүн өзүндө медициналык чектелген убакыт болгон.

Бул Дженнифер Энистондун, же Брэд Питттин, же Эйфель мунарасынын нейрону чындап барбы же өлчөөлөрдүн натыйжасында илимпоздор кокустан бүт тармактан бир гана клеткага чалынышканбы деген суроого жооп табуу абдан кыйын болду. белгилүү бир сүрөттөлүштү сактоо же таануу үчүн жооптуу болгон синаптикалык байланыштар аркылуу бири-бири менен байланышкан.

Сүрөттөр менен ойноо

Кандай болбосун, эксперименттер уланып, Моран Серф аларга кошулду - өтө ар тараптуу инсан. Израилдик, ал өзүн бизнес-консультант, хакер жана ошол эле учурда компьютердик коопсуздук боюнча инструктор, ошондой эле сүрөтчү жана комикс жазуучусу, жазуучу жана музыкант катары сынап көргөн.

Дал ушул адам Женнифер Энистон нейронунун жана башка ушул сыяктуулардын негизинде нейромашина интерфейсинин бир түрүн түзүүнү колго алган Ренессанстын татыктуу спектри болгон. Бул жолу 12 бейтап В. И. Калифорния университетинде Рональд Рейган. Операцияга чейинки изилдөөлөрдүн жүрүшүндө 64 өзүнчө электроддор ортоңку бөлүкчөнүн аймагына киргизилген. Буга катар эле эксперименттер башталды.

Жогорку нерв ишмердүүлүгү илимдеринин өнүгүшү укмуштуудай перспективаларды убада кылат: адамдар өздөрүн жакшыраак түшүнүп, азыр айыккыс оорулар менен күрөшө алышат. Тирүү адамдын мээсине жасалган эксперименттердин моралдык жана юридикалык жагы көйгөй бойдон калууда.

Элге алгач поп-маданият темаларынын 110 сүрөтү көрсөтүлдү. Бул биринчи раунддун натыйжасында төрт сүрөт тандалып алынган, аларды көргөндө кортекстин изилденген аймагынын ар кайсы бөлүктөрүндө нейрондордун козголуусу бардык ондогон субъекттерде так жазылган. Андан кийин экранда бир эле учурда эки сүрөт көрсөтүлүп, бири-биринин үстүнө жайгаштырылып, ар бири 50% айкындуулукка ээ болгон, башкача айтканда, сүрөттөр бири-биринен жаркырап турган.

Субъектке эки сүрөттүн биринин жарыктыгын акыл-эси менен жогорулатууну суранышкан, ошентип ал өзүнүн “атаандашын” жашырып койгон. Бул учурда бейтаптын көңүлү бурулган сүрөттөлүш үчүн жооптуу нейрон экинчи сүрөттөлүш менен байланышкан нейронго караганда күчтүүрөөк электрдик сигнал чыгарган. Импульстар электроддор менен бекитилип, декодерге кирип, сүрөттүн жарыктыгын (же тунуктугун) башкарган сигналга айланган.

Ошентип, бир сүрөт экинчисин "согуп" баштоо үчүн ойдун иши жетиштүү болду. Тескерисинче, эки сүрөттөлүштүн бирин кубарып көрүүнү суранганда, мээ-компьютер байланышы кайра иштей баштады.

Жеңил баш

Бул кызыктуу оюн тирүү адамдарга, өзгөчө ден соолугуна байланыштуу олуттуу көйгөйлөргө дуушар болгондорго эксперимент жүргүзүү зарылчылыгы барбы? Долбоордун авторлорунун айтымында, бул арзырлык болду, анткени изилдөөчүлөр фундаменталдык мүнөздөгү илимий кызыкчылыктарын гана канааттандырбастан, ошондой эле кыйла прикладдык маселелерди чечүүнүн жолдорун издешти.

Мээде Дженнифер Энистонду көргөндө толкунданган нейрондор (же нейрондордун байламталары) бар болсо, анда жашоо үчүн маанилүүрөөк түшүнүктөр жана сүрөттөр үчүн жооптуу мээ клеткалары болушу керек. Оорулуу сүйлөй албаган же жаңсоолор менен көйгөйлөрүн жана муктаждыктарын билдире албаган учурларда, мээге түздөн-түз байланыш дарыгерлерге пациенттин муктаждыктарын нейрондордон билүүгө жардам берет. Анын үстүнө, канчалык көп бирикмелер түзүлсө, адам өзү жөнүндө ошончолук көп сүйлөшө алат.

Бирок мээге орнотулган электрод диаметри 50 микрон болсо дагы, белгилүү бир нейронду так бутага ала турган өтө одоно курал. Өз ара аракеттенүүнүн бир кыйла тымызын ыкмасы – генетикалык деңгээлде нерв клеткаларынын трансформациясын камтыган оптогенетика.

Стэнфорд университетинде ишин баштаган Эд Бойден менен Карл Тессот бул багыттын пионерлеринин катарына кирет. Алардын идеясы миниатюралык жарык булактарын колдонуу менен нейрондорго аракеттенүү болгон. Бул үчүн клеткалар, албетте, жарыкка сезгич болушу керек.

Жарыкты сезгич протеиндерди - опсиндерди - жеке клеткаларга көчүрүү боюнча физикалык манипуляциялар дээрлик мүмкүн эмес болгондуктан, изилдөөчүлөр … нейрондорду вирус менен жугузууну сунушташты. Дал ушул вирус клеткалардын геномуна жарыкка сезгич протеинди синтездөөчү генди киргизет.

Бул технологиянын бир нече мүмкүнчүлүктөрү бар. Алардын бири торчо кабыгы бузулган көздүн көрүүсүн жарым-жартылай калыбына келтирип, калган жарыкты сезгич эмес клеткаларга жарыкты сезгичтик касиеттерин берүү (жаныбарларда ийгиликтүү эксперименттер бар). Келген жарыктан келип чыккан электрдик сигналдарды кабыл алган мээ жакын арада алар менен иштөөнү үйрөнүп, сапаты төмөн болсо да, аларды бир сүрөттөлүш катары чечмелейт.

Дагы бир колдонмо миниатюралык жарык жетектерин колдонуу менен түздөн-түз мээдеги нейрондор менен иштейт. Жарык нурунун жардамы менен жаныбарлардын мээсиндеги ар кандай нейрондорду активдештирүү менен, бул нейрондор кандай жүрүм-турум реакцияларын пайда кылаарын байкоого болот. Мындан тышкары, мээге "жарык" кийлигишүү келечекте терапиялык мааниге ээ болушу мүмкүн.