Техно

Через пять лет людям начнут менять мозги

На первых порах замена вышедших из строя зон мозга позволит избавиться от болезни Паркинсона

Фото: newsela.com

Работа над воссозданием мозга - ключевое направление в поисках бессмертия. Ведь для обеспечения вечной жизни человеку нужен прежде всего "резервный" мозг, способный заменить биологический. Последние открытия на шаг приблизили человечество к решению этой задачи.

В последние годы на проекты по углубленному изучению функционирования живого мозга выделяется все больше средств. Так, в США на программу BRAIN в прошлом году потрачено $100 млн, а в последующие 10 лет планируется вложить $3 млрд. Европейский Союз выделил 1,3 млрд евро на стартовавший в 2005 г. проект Blue Brain. Изучением мозга сейчас занимаются около 10 тыс. лабораторий мира. Конечная цель - создание искусственного аналога серого вещества. Однако живой компьютер оказался настолько сложной системой, что ученым пока не удалось воссоздать даже его отдельные участки. Главная проблема - многообразие типов составляющих его клеток и их сложная организация. То есть, если даже удастся воссоздать мозг как совокупность нейронов со всеми их связями, нужно будет найти способ "загрузить" в него необходимую информацию.

Настоящий прорыв в этом направлении сделала группа специалистов из нескольких научных учреждений Швеции. Она разработала полимерные нейроны, способные взаимодействовать с обычными органическими. В статье, опубликованной в журнале PLOS Biology, где подробно описаны результаты исследования, говорится, что внедрение искусственных клеток в поврежденные области головного мозга поможет восстановить пути распространения нервных сигналов. "Наш искусственный нейрон сделан из токопроводящих полимеров и работает, как человеческий, - считает ведущий исследователь, профессор клеточной микробиологии шведского Каролинского института Агнета Рихтер-Далфорс. - В процессе сложных трансформаций он вырабатывает нейромедиатор ацетилхолин, который взаимодействует с живыми клетками и налаживает сигнальную цепочку". В мозге сигналы между нейронами передаются через синапсы (соединения между нервными клетками). Посред-никами в передаче таких сигналов выступают особые химические вещества - нейромедиаторы.

Человека будут переукомплектовывать постепенно: сначала появится искусственное тело и лишь потом начнут пересаживать мозг. Перед пересадкой мозга информация
с биологического источника будет переписываться на искусственный, а все впоследствии поступающие данные станут обрабатываться точно так же, как это происходит в натуральном органе

Пока искусственные нейроны больше по размеру, чем натуральные, и сейчас исследователи работают над их миниатюризацией. После этого полимерные клетки имплантируют в мозг подопытных животных, чтобы проверить эффективность технологии. И если эксперименты пройдут успешно, на основе синтетических нейронов будут создавать искусственные нервные ткани, полностью восстанавливающие пути распространения мозговых сигналов.

Новейшее достижение ученых Стэнфордского университета - формирование с помощью стволовых клеток коры полушарий человеческого мозга, сложнейшей структуры из шести слоев, отличающихся друг от друга по соотношению нейронов разного типа. Именно в ней на молекулярно-клеточном уровне реализуются высшие когнитивные функции.

Описывая свою работу в журнале Nature Methods, ведущий автор исследования Серджиу Паска рассказывает, что для воспроизведения коры мозга сначала получили из человеческой кожи индуцированные стволовые клетки, а затем превратили их в нейроны. Причем 7% клеток превратились не в нейроны, а в так называемые глиальные астроциты, поддерживающие и питающие нейроны. Астроциты защищают их от проникновения вредных веществ из крови, а также регулируют мозговую активность. Ранее ученым не удавалась вырастить нейроны и поддерживающие их клетки из одного стволового материала. Поэтому ввиду генетической разницы они не могли взаимодействовать. Команде Паски удалось наконец преодолеть этот барьер. Но главное, структура полученных искусственно нейронных комплексов оказалась аналогичной структуре коры живых полушарий. Причем 86% клеток мозга демонстрировали спонтанную активность и образовывали нейронные цепочки, передавая сигналы.

Когда именно появится полноценный искусственный мозг, неизвестно, но успешные разработки в этом направлении позволяют специалистам делать весьма оптимистичные прогнозы. Так, профессор инженерии Питер Бок из Университета Джорджа Вашингтона полагает, что уже к 2020 г. появятся все необходимые для изготовления человеческого мозга технологии. Предпо-лагается, что человека будут переукомплектовывать постепенно: сначала появится искусственное тело - аватар, и лишь потом будут пересаживать серое вещество. По словам Питера Бока, перед пересадкой мозга информация с биологического источника будет переписываться на искусственный, а все впоследствии поступающие данные станут обрабатываться точно так же, как это происходит в натуральном органе.

Пока же официальная наука рассматривает искусственный мозг как уникальный способ эффективного лечения заболеваний. К примеру, замена вышедших из строя зон мозга позволит окончательно побороть болезнь Паркинсона.

Опубликовано в еженедельнике "Деловая столица" от 27 июля 2015 г. (№ 30/740)