Микрочип справится с амнезией

Тема амнезии и пугает, и завораживает. Но если наиболее знакомая широким массам ретроградная амнезия "стирает" часть вашего прошлого, то антероградная амнезия может сделать вас человеком без настоящего — человеком одного дня. Американский ученый собирается возвращать людям способность запоминать при помощи вживления в мозг чипа с "кодом памяти".

Фото:

Тема амнезии и пугает, и завораживает — недаром о потере памяти снято столько фильмов и написано множество романов. Каково это — быть человеком без памяти? И если наиболее знакомая широким массам ретроградная амнезия "стирает" часть вашего прошлого, то антероградная амнезия может сделать вас человеком без настоящего — человеком одного дня. Этот вид беспамятства не дает мозгу надолго запоминать события, произошедшие после начала заболевания (обычно спровоцированного травмой, болезнью или же стрессом).

Этот вид потери памяти показан в популярной мелодраме "50 первых поцелуев", где герой влюбляется в девушку с антероградной амнезией, полученной после аварии, и каждый день должен завоевывать ее симпатию заново. Правда, в жизни последствия антероградной амнезии часто выглядят далеко не так романтично. Ей часто страдают пожилые люди с болезнью Альцгеймера или те, кто пережил инсульт. В поврежденном мозге разрушаются нейронные сети, вследствие чего перестает формироваться долговременная память. Любое событие стремительно выцветает и исчезает из памяти после определенного срока, обычно от нескольких дней до нескольких часов, а то и минут.

Читайте также:Голод стирает негативные воспоминания

При лечении антероградной амнезии главный этап — лечение заболевания, приведшего к потере памяти. Если со стрессом еще может работать психотерапевт, то устранить последствия инсульта или травмы не всегда представляется возможным, а болезнь Альцгеймера и многие другие нейродегенеративные заболевания, увы, пока считаются неизлечимыми. В результате врачи нередко оказываются бессильны перед задачей вернуть больному память.

Американский ученый Теодор Бергер из университета Южной Калифорнии в США считает, что в будущем заменить поврежденные нейроны смогут высокотехнологичные устройства. На протяжении четверти века Бергер разрабатывает кремниевые чипы, которые призваны имитировать сигналы нейронов, отвечающих за наши воспоминания.

Многие коллеги считали его сумасшедшим. Однако нейропротезирование постепенно перестает быть фантастикой. Кохлеарные (улитковые) имплантаты уже помогли 200 тысячам человек обрести слух путем преобразования звука в электрические сигналы, которые отправляются слуховому нерву. Недавние эксперименты с управлением роботизрованной рукой-имплатном при помощи вживленного в мозг добровольцев чипа тоже увенчались успехом. Бергер же в ходе экспериментов сумел доказать, что созданная им микросхема, связанная с мозгом крысы или обезьяны внешним образом, обрабатывает информацию по тому же принципу, что и настоящие нейроны "Мы не вкладываем в голову новые воспоминания, — объясняет он. — Мы лишь возвращаем способность их создавать".

В прошлом году Бергер с коллегами провели успешный эксперимент, в ходе которого помогали обезьянам извлекать воспоминания из той части мозга, в которой они хранятся. Исследователи поместили электроды в мозг обезьян и записали последовательность работы нейронов префронтальной коры — код, который, как предполагалось,заставлял животных вспомнитьувиденную накануне картинку. Затем животным дали кокаин, отчего их сознание спуталось. Однако искусственно введенный "код", который ученые воспроизвели в их мозге, помог вернуть им воспоминания.

Выходит, память можно кодировать и воспроизовдить? Бергер задумался об этом много десятилетий назад. Еще в 1976 году его учитель, гарвардский профессор Ричард Томпсон, нашел в мозге кроликов центр обучения. Грызунам дули в глаза, одновременно с этим включая определенный звук. Очень скоро кролики усвоили: когда слышишь этот сигнал, нужно моргнуть. При этом амплитуда пиков электрической активности нейронов в их мозге и их пространственное расположение не были хаотичными. Бергер, который помогал своему профессору в опытах, задался вопросом: когда один нейрон активизируется, как другие нейроны понимают, каким образом следует ответить?

В конце 1980-х Бергер продолжил изучать этот вопрос в Питсбургском университете вместе с коллегой Робертом Склабасси. При стимулировании гиппокампа кролика электрическими импульсами и измерении выходящего сигнала ученые выяснили, что "вход" и "выход" находятся в нелинейных отношениях. Оказалось, что эти сигналы перекрываются, и порой входящий импульс подавляется, а порой усиливается.

В 90-х годах, как только позволил уровень развития технологий, Бергер с коллегами (на этот раз из Университета Южной Калифорнии) приступил к разработке чипа, который имитировал бы соответствующую деятельность гиппокампа. По сути, они моделировали выносной "участок мозга". Бергер записывал нейронные сигналы в гиппокампе крыс, чтобы выяснить, как они меняются, и составлял по этим данным математические уравнения. Полученные коды записывались и впоследствии использовались как "формулы памяти". Дальнейшие эксперименты показали, что Бергер находится на правильном пути. Полученные коды записывались и впоследствии использовались как "формулы памяти".

Исследователи обучили крыс нажимать на определенные рычажки для получения угощения. Полученные "коды памяти" из гиппокампа они записывали и на их основе строили модель изменения сигналов после их преобразования в долговременную память — то есть фактически создавали "выносную" долговременную память крыс на основе имеющихся данных о кратковременной. После этого крысам давали препарат, разрушающий способность формировать долговременные воспоминания. Грызуны забывали, на какой рычажок нужно нажимать, чтобы получить лакомство. Однако после трансляции в мозг сигналом искусственно созданной учеными долговременной памяти они действительно вспомнили, что следует делать!

Читайте также:Молекулярные схемы укрепляют память

В ближайшую пару лет Бергер и коллеги собираются вживлять "протез памяти" непосредственно в мозг животных. Запланированы опыты и на волонтерах-людях. Бергер поясняет, что морфология и биофизика мозга накладывают ограничения на трансформацию электрических сигналов в гиппокампе. Возможно, ученым удастся найти единый "код памяти", однако вполне вероятно, что исследователи смогут выявить лишь код образования конкретных воспоминаний. В любом случае, это изобретение наверняка принесет пользу людям с нарушением памяти. Ученый признается, что даже не предполагал такого успеха. "Я и не мечтал, что дойдет до людей, — говорит Бергер. — А сегодня мы уже обсуждаем, когда и как это лучше сделать".

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"