Работа, о которой мы расскажем в этот раз, возникла из практической медицинской проблемы. Хотя, возможно, именно она окажется самой важной работой в истории узконосых обезьян подвида homo sapiens sapiens (ну, или как там нынче принято обзываться у антропологов…). Сделал эту работу возможным современный уровень технологий – информационных, химических, биоинженерных, медицинских. Ну а последствия могут быть самыми поразительными.
Целью работы, о которой рассказано в статье Generation and transplantation of reprogrammed human neurons in the brain using 3D microtopographic scaffolds, было облечение участи людей, страдающих нейродегенеративными заболеваниями. Это – группа в основном медленно прогрессирующих (а куда, собственно, торопиться…), наследственных или приобретённых заболеваний нервной системы. Объединяет эти болезни так называемая нейродегенерация (на русском ее можно было бы назвать вырождением сетевых структур), гибель нервных клеток в ускоренном режиме.
Примерами таких болезней являются болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Подробности медики и так знают, а не медикам их лучше и не знать. Говорил же поэт – «Не дай мне Бог сойти с ума. /Нет, легче посох и сума; /Нет, легче труд и глад.» И хоть события последних лет заставляют все больше и больше считать, что в прозе «наше все» вице-губернатор Михаил Евграфович Салтыков-Щедрин, а в поэзии – граф Алексей Константинович Толстой, но тут не согласиться с камер-юнкером Пушкиным нельзя. Мы – это наша нейросеть, прежде всего – головного мозга.
Ну и любые расстройства этой нейросети заставляют задуматься – а что, собственно, тут происходит с личностью? И ответ на этот вопрос один – «Ничего хорошего!». И вот, в поисках возможности замедлить, остановить а то и вовсе обратить вспять течение нейродегенеративных заболеваний медики обратились к технологии пересадки нейронов. А проблемы с приживаемостью отдельных нейронов заставили создать весьма изощренную технологию, опирающуюся на методы органической химии и компьютерной трехмерной визуализации.
В первом приближении описать ее можно так. Из полимерных волокон, биологически совместимых с человеческими нервными тканями, формируется пространственный каркас весьма изощренной формы. Тут работают две технологии – химия и компьютерная визуализация биологических структур (Biomedical Imaging) – ведь работу выполнили специалисты из National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering…
Дальше – прямо как в названии института – идет биоинженерия. Причем – биоинженерия, удовлетворяющая самым строгим этическим критериям. Пересадка органов, знаете ли, оставляет душок подозрительности… Случайно ли уличные грабители прострелили голову прохожему именно с той группой крови и прочем, что наилучшим образом подходит для ждущего молодой орган хорошего и уважаемого человека (ну, вот президенту Андервуду в четвертом сезоне House of Cards печень юного самоубийцы пересаживали…). И так ли уж добровольно продает органы молодежь из Третьего мира?
А тут – все чисто и честно. Из клеток кожи самого пациента получаются induced pluripotent stem (iPS), индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Плюрипотентные – значит, что в дальнейшем эти стволовые клетки могут развиваться по различным траекториям. В том числе – и оборачиваясь нейронами головного мозга. Только вот отдельный нейрон, подсаженный в головной мозг, выживает с невысокой вероятностью. И еще с меньшей вероятностью прорастает связями с соседними нейронами, по которым и бегают электрические сигналы.
И вот тут на помощь приходит пространственный каркас из полимерных волокон. В него помещаются выращенные нейроны, что должно повысить их выживаемость. Правда, такой подход был связан с необходимостью решения ряда оптимизационных задач, структурных и параметрических. Структурно оптимизировалась архитектура пространственного каркаса. Параметрически – толщина и плотность волокон.
В рамках оптимизационных задач выбирались те пераметры волокон, которые делают их наиболее комфортными для приживания нейронов. Ну а структура объемного каркаса выбиралась так, чтобы и нервным клеткам было достаточно места между искусственными волокнами, и чтобы нейроны могли нормально сращиваться между собой, а затем нормально функционировать.
Эксперименты показали, что нейроны в мозгах экспериментальных мышек – жертв и мучениц науки – прорастают в 3-5 раз лучше, а выживаемость пересаженных нейронов в 38 раз лучше, чем при пересадке одиночных нейронов. Лучше вырабатываются белки, выше будет электропроводимость синапсов. Вот, пока, и вся суть – интересующиеся могут почитать статью по ссылке. Но – это очень важный шаг в будущее.
Мы – это вычислительные процессы, запущенные на wetware головного мозга. И вот появляется технология апгрейда этого самого wetware. Да, пока технология сырая… Она – как первый двигатель Отто по сравнению с современным автомобильным двигателем с отключаемой половиной цилиндров. Но только нет никаких причин, чтобы технология эта не развивалась. Дарованная компьютеризованным медицинским оборудованием возможность наблюдать нейроструктуры в объеме и динамике позволила резко увеличить знания о работе мозга.
Химия и биоинженерия позволила создавать запасный части для биологических нейроструктур. Впереди небольшой путь – примерно такой, как от Flyer братьев Райт до современного 777. Но – никаких законов природы, препятствующих движению по этому пути вроде бы неизвестно… И к чему же мы приходим?
Ну, прежде всего, встраиваемые в мозг структуры окажутся предельным случаем интерфейсных устройств. Не нужны будут телевизоры и дисплеи того качества, которое придет на смену нынешним 4К. Совсем не нужны… Не нужно будет аудиооборудование – не только покупные Marantz, но и самодельные двухметровые, из елового мебельного щита колонки с синфазно включенными 35 ГД-1 в потрохах, запитанные ламповым усилителем на ГУ-50… Не нужны будут клавиатуры, мышки (кроме лабораторных мучениц), игровые манипуляторы. Придет единый интерфейс!
А ведь можно будет подкупать еще и мощности головного мозга – как в 90е приобретали то памяти оперативной дополнительной, то кристалл с большей тактовой частотой… Ну, вот на программах пишется – требует процессор…, оперативную и массовую память…; будут и на приемных требованиях в университет писать, что «софт» такого-то образования может быть запущен на «wetware» не ниже такого-то уровня… Пожалуйте на апгрейд, уважаемые потребители, а к вашим услугам – в добавок к кредитам образовательным – предоставят кредит и апгрейдный, да еще и страховку этого кредита.
Бедные смогут получать апгрейд мозга, особенно интерфейсный, но в некоторых случаях и собственно церебральный, подписав контракты с военным ведомством. Управлять БМП, вертолетом, дроном, наводить пушечно-пулеметную установку или ракету будет быстрее без той задержки, которую вносят нервы и мышцы конечностей. Ну а офицерам неплохо вырастить в мозгу спецпроцессор, который не выжжет электромагнитный импульс. А потом, после увольнения с почетом, все это пригодится и на гражданке…
То есть – биологическая ветвь автоэволюции уже рядом. Уже на лабораторных столах с мышами. Интересно, зовут ли одну из этих мышек Элджерноном? Ведь еще в 1959 году вышел же рассказ Flowers for Algernon…