Текст уведомления здесь

Есть кто внутри?

Нейрофизиологи научились поддерживать жизнь в мозге, извлеченном из тела. Это можно считать «камерой предельной сенсорной депривации»?

Последние годы в Йельском университете проводились эксперименты, в ходе которых ученые научились успешно восстанавливать жизнь мозга свиньи, обезглавленной за четыре часа до того, и после поддерживать его жизнь в течение 36 часов. Через лабораторию прошло не менее сотни свиней — или, если угодно, свиных голов, — которые раз за разом ученым предоставляла скотобойня.
Добавить в закладки
Комментарии

Получив мозг, исследователи подсоединяли его к разработанной ими системе жизнеобеспечения BrainEx, обеспечивая мозгу циркуляцию подогретой до температуры тела искусственной крови. Будучи по сути просто весьма эффективным прибором искусственного кровообращения, которые используются в медицине не первый год, BrainEx, однако, заставляет задуматься о том, как правильно ставить вопрос об объекте манипуляций. Кого или что подключают к системе жизнеобеспечения — «минимальную» свинью или ее орган, головной мозг? И можно ли между ними поставить знак тождества?

Все, что широкая публика знает сегодня об исследованиях Ненада Сестана и его группы, известно благодаря публикации американского научного журналиста Антонио Регаладо из журнала MIT Technology Review. Сестан упомянул о том, чем занимается его научная группа, на встрече, которую организовали Национальные институты здравоохранения США (NIH) в конце марта, — та была посвящена этическим вопросам, с которыми сталкиваются сейчас нейрофизиологи.

Примерно через месяц после этой встречи в журнале Nature был опубликован текст, подписанный крупнейшими фигурами в области экспериментов с тканями головного мозга и специалистами по био- и медицинской этике. В нем обозначаются этические вызовы, зашитые в такие лабораторные практики, как выращивание органоидов человеческого мозга из стволовых клеток, извлечение фрагментов мозга живых людей и последующие эксперименты над ними, а также «подсаживание» выращенных тканей человеческого мозга к мозгу лабораторных животных, но о казусе «мозга-в-бочке», примером которому служит BrainEx Сестана (который также вошел в число авторов уже упомянутого материала в Nature), не упоминается.

Оживший орган

Технические и операционные детали устройства BrainEx пока не известны. На запрос «Чердака» доктор Сестан на момент публикации этого текста так и не ответил, а Регаладо, дозвонившийся до ученого, услышал от того, что до выхода научной статьи обсуждать технологию исследователь бы не хотел (как скоро ее стоит ждать, однако, пока неизвестно).

Известно, что мозг подключают к контуру, обеспечивающему циркуляцию искусственной крови, которая эффективно насыщает кислородом даже зоны в глубине мозга. «Это стандартная вещь, но грубо говоря, новая технология», — пояснил в переписке с «Чердаком» Павел Балабан, директор Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, согласившийся поговорить с нашим корреспондентом о том немногом, что уже известно о проекте йельских ученых. Он отдельно оговорил, что ничего сознающего в этом мозге остаться было не должно, и то, что в ходе эксперимента жизнь мозга поддерживали в течение 36 часов, скорее нужно было просто для подтверждения того, что подключенный к BrainEx мозг может продолжать «жить».

Как пишет Регаладо, в самом Йельском университете уже больше года идут перетолки о работе Сестана. Специалистов, впрочем, в основном восхищает то, что команде ученого удалось создать инструмент, который способен восстанавливать микроциркуляцию, обеспечивающую транспорт кислорода ко столь многим регионам мозга. Собственно, именно изучение мозга как органа, а не «седалища души» находится в фокусе интереса йельских исследователей — во главу угла ученые ставят задачу по созданию как можно более точной карты структуры связей между нейронами мозга человека.

Тем не менее в самом факте того, что технология, позволяющая поддерживать жизнь в головном мозге такого крупного млекопитающего, как свинья, уже кроется вполне определенный вопрос для человечества, уже более-менее свыкшегося с мыслью о том, что «мы — это наш мозг».

Успеть опомниться

Подзаголовок публикации в MIT Technology Review гласит, что будучи воспроизведен c мозгом человека, эксперимент Сестана может рассматриваться как опыт «предельной сенсорной депривации» для испытуемого. Иными словами, подразумевается, что в «оживленном» мозге «оживает» и некоторый субъект восприятия, который в таком контексте воспринимает «пустоту», данную ему в сенсорных переживаниях.

Там мозг уже не работает как этот мозг, это просто живая ткань.

В существующем варианте технология, судя по всему, не позволяет достаточно быстро восстановить функции мозга, чтобы сохранить его в неизменном виде по отношению к состоянию «за пару мгновений до смерти». Поэтому специалисты, с которыми поговорил «Чердак», с большим сомнением отнеслись к тому, чтобы расценивать подключение к BrainEx как потенциальную «реанимацию» сознания. «Там мозг уже не работает как этот мозг (тот, что „производил“ сознание свиньи до обезглавливания — прим. „Чердака“), это просто живая ткань, и больше там толком ничего нет, — сказал „Чердаку“ Балабан. — Это интересное технологическое достижение, потому что если это делать не позже чем через 20 минут после отключения кровотока, то мозг может остаться близко к предыдущему состоянию». В том же духе в беседе с корреспондентом «Чердака» высказывается и Екатерина Виноградова, доцент кафедры высшей нервной деятельности и психофизиологии СПбГУ: «Необратимые изменения (т.е. гибель клеток) в тканях развиваются в том случае, если длительность гипоксического воздействия превышают адаптационные возможности конкретной ткани, в данном случае нервной ткани. У человека не смерть [всего] мозга наступает через несколько минут. Наступает гибель важнейших отделов мозга, без которых невозможно восстановление сознания. Но состояние комы возможно и после относительно длительной гипоксии».

В нейронауке существует набор объективных критериев, т.н. нейронных коррелятов сознания, с опорой на которые ученые могут судить о том, находится ли субъект, мозг которого исследуется, в сознании и о сознании какого толка возможно говорить, смотря на те или иные показания. Йельские экспериментаторы, как передает слова Сестана разговаривавший с ним Регаладо, допускали возможность возвращения сознания в «реанимированном» ими мозге и снимали данные ЭЭГ с исследуемых ими органов. Более того, они поначалу решили, что подсоединенный к BrainEx мозг действительно приходил в сознание, пока не выяснили, что то, что они приняли за сигнал, в действительности было шумом, наведенным другим лабораторным оборудованием. На самом деле сигнатура ЭЭГ такого мозга идентична коматозной. На основании этого Сестан, говоря с журналистом MIT Technology Review, не скрывал своей убежденности в том, что ни о каком сознании в подключенном к BrainEx мозге говорить не стоит.

Но привести такой мозг в сознание, по мнению ученого, технически возможно — команда не стала делать шагов в этом направлении по этическим соображениям.

Фото: PAPA WOR / Фотодом / Shutterstock

Фото: PAPA WOR / Фотодом / Shutterstock

Бесчувственный ум

Как именно возможно привести в сознание извлеченный из тела мозг, Сестан не уточнял. Но ученый, однако, весьма определенно обозначил свое понимание отношения мозга и сознания, сказав, что гипотетически улучшение технологии позволит восстановить деятельность мозга, что, в свою очередь, приравнял к «восстановлению человека».

Вопрос о том, стоит ли приравнивать деятельность отдельно взятого — в буквальном смысле взятого отдельно от тела — мозга к деятельности отдельно взятого сознания, по-видимому, в ближайшее же время станет предметом самой обширной дискуссии. Есть ли у «мозга-в-бочке» права, и отличаются ли они чем-то от прав обыкновенного человека, в распоряжении которого есть не только мозг, но и органы чувств, тело и прочие атрибуты среднестатистического налогоплательщика? И возможно ли, воспользовавшись уже существующими технологиями, провести какой-либо контрольный эксперимент, который позволил бы нам судить о том, с каким именно сознанием мы имеем дело, при условии, что никакой прямой обратной связи пока установить с извлеченным из тела мозгом мы не можем? Более того, позволят ли эти технологии как-то продвинуть сугубо философские — пока — проблемы с определением таких понятий, как «сознание» и «ум»?

«Вопрос не к биологам, а скорее к философам, — говорит Екатерина Виноградова, которую „Чердак“ спросил о том, можно ли считать поддерживаемую высшую нервную деятельность в отделенном от тела мозге „независимым“ сознанием. — Но я сомневаюсь, что сенсорно депривированный мозг может поддерживать сознание». С ней солидарен и Дмитрий Иванов, доктор философских наук, ведущий научный сотрудник сектора теории познания Института философии РАН: «Возможно, когда-нибудь удастся сохранить мозг в таких условиях, чтобы там присутствовала когнитивная функция, связанная с сознанием. Но это не тот тип сознания, который интересен нам с философской точки зрения. Этот тип сознания можно назвать интранзитивным, противопоставляя его сознанию объектов, „сознанию о“. Последний тип сознания, т. е. сознание в полноценном смысле, предполагает необходимым образом взаимодействие с внешними объектами».

Cознание немыслимо без определенного отношения к миру. Исключите мир — и вы исключите сознание.

Возможно, сознание, восстановившееся после «реанимации» мозга, не будет этим сознанием. Но на основании чего мы можем вообще предполагать, глядя на ненулевую ЭЭГ «бестелесного» мозга, что имеем дело с тем, что в философской традиции называется сознающим умом (conscious mind)?

«Сознание непосредственным образом связано с мозгом, — отвечает на это Дмитрий Иванов. — [Но] значения сознательных состояний не в голове. Сознание существенным образом зависит от взаимодействия с внешними объектами. Пример со значительным ухудшением когнитивных сознательных функций пожилых людей, перемещенных из знакомой им домашней обстановки в какой-нибудь дом престарелых, подкрепляет эту мысль». А называть BrainEx, как это делает Регаладо, потенциальной «камерой предельной сенсорной депривации» философ не считает корректным: «Никакого сознания в этой ситуации не будет, — отвечает он на вопрос „Чердака“. — Отсутствие [входящей] информации приводит к тому, что та информация, что уже была, перестает сознательно восприниматься. Как показывают [многие] теории, сознание немыслимо без определенного отношения к миру. Исключите мир — и вы исключите сознание».

В близком ключе высказывается и Балабан: «Активность всегда можно зафиксировать. Но что она означает, это довольно сложно. Сознание фиксируется по самоотчету. Так что в основном на людях все эти исследования делаются — иногда по реакциям, но это очень сложно.

<…>

В биологии без обратной связи ничего не работает. Если обратная связь разомкнута, можно считать, что это совершенно другое состояние».

Тем не менее принимать финальное решение о том, является ли подобная трактовка корректной или нет, по-видимому, будут уже не философы, и даже не нейрофизиологи: стоит ожидать, что окончательная регулятивная формулировка будет дана юридическим языком, а приниматься, обсуждаться и дополняться — политиками. И этот процесс обещает быть не менее увлекательным, чем чистый, научный прогресс нашего понимания собственной природы.

В подготовке публикации приняла участие Евгения Щербина (Chrdk.)

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Vita ex machina № 9

Нанопоезда едут по биорельсам, шампиньоны осваивают логику, а искусственная сетчатка управляет мышами

В лабораториях бьются искусственные сердца, молекулярные компьютеры играют в крестики-нолики, а крошечные медицинские роботы учатся взаимодействовать между собой внутри наших тел. Люди всегда мечтали подражать природе, и теперь это получается у них все лучше. «Чердак» отбирает самые интересные бионические новости, чтобы вы не потерялись в этом новом, странном мире.
Добавить в закладки
Комментарии

В бионике есть одна бесконечно благодатная тема, к которой все возвращаются на новых и новых уровнях, — это создание биоподобных вычислительных элементов вроде искусственных нейронов, мемристоров или синапсов. О последних речь в новой работе южнокорейских и американских ученых, где искусственный синапс сделали на основе электропроводящего полимера и пары металлических электродов.

Синапс — это контакт между нейроном, передающим электрический сигнал, и другой клеткой — например, вторым нейроном, принимающим сигнал, или клеткой мышечной ткани, приводимой в действие этим сигналом. В природе синапсы чаще всего работают за счет дополнительных веществ-агентов, нейромедиаторов: нервный импульс в первом нейроне вызывает выделение нейромедиаторов в синаптическое пространство, по которому они доходят до второй клетки, чтобы запустить сигнал уже там.

Изображение: CI Photos / Фотодом / Shutterstock

Изображение: CI Photos / Фотодом / Shutterstock

По похожему принципу работает и этот искусственный синапс, который выглядит как трехслойный сэндвич: сверху — кремниевая пластина (пресинаптический нейрон), снизу — алюминиевая (постсинаптический нейрон), а между ними прослойка из полимера, способного пропускать электрический ток и еще диссоциировать (то есть разделяться) на массивный заряженный остов и легкие подвижные ионы, которые и играют роль нейромедиаторов — электрический ток в верхней пластине шевелит ионы в полимерной прослойке, которые бегут к нижней пластине и запускают новую волну тока уже там. [ ... ]

Читать полностью

На Марсе забуриться

Зачем запустили аппарат InSight

5 мая 2018 года с калифорнийского космодрома Ванденберг стартовала ракета Atlas V с аппаратом InSight на борту. InSight должен добраться до Марса к концу ноября, чтобы пробурить первую скважину в Красной планете и дать ученым возможность наконец прислушаться к гулу ее недр.
Добавить в закладки
Комментарии

До этого ученым приходилось довольствоваться только поверхностными раскопками. Фреза марсохода Curiosity, самой тяжелой и оснащенной мобильной лаборатории на поверхности Марса, может погружаться в материал всего на пять сантиметров, в то время как InSight способен делать отверстия до пяти метров глубиной. Правда, поднимать потом из сделанной им скважины образцы он не может, но и скважина нужна исследователям совсем для других целей.

InSight в сборочном цеху, в процессе установки теплозащитного экрана. Фото: NASA / JPL-Caltech / Lockheed Martin
InSight в сборочном цеху, в процессе установки теплозащитного экрана. Фото: NASA / JPL-Caltech / Lockheed Martin

Внутрь скважины планируется опустить чувствительные термодатчики, которые измерят поток тепла из глубин планеты, — это нужно для проверки целого ряда гипотез о внутреннем строении Марса. Кроме того, скважина позволит измерить электропроводность грунта и выявить зависимость этой проводимости от частоты переменного тока — последнее поможет уточнить состав лежащих вблизи поверхности горных пород.

Успешное выполнение миссии InSight откроет новую главу в исследованиях Марса — за счет появления данных, полученных совершенно новыми методами в истории исследований Красной планеты. Но кроме термодатчиков и электродов аппарат также будет использовать ряд уже привычных инструментов. Не обошлось, разумеется, и без двух цветных камер того же типа, что и у последних марсоходов. Фотоаппараты имеют очень скромное по земным меркам разрешение матрицы — всего в один мегапиксель, но их электроника рассчитана на работу в жестких марсианских условиях, и предыдущие образцы прекрасно зарекомендовали себя на практике: камера марсохода Opportunity, например, функционирует уже 14 лет, невзирая на перепады температуры и радиацию. [ ... ]

Читать полностью

Как создают стекло для телескопов

Репортаж с завода оптического стекла

В XVII веке Галилей первым направил зрительную трубу в небо и превратил ее в телескоп. Сейчас мы получаем сигналы из далеких галактик, открываем новые звезды и изучаем темную материю. «Чердак» побывал на Лыткаринском заводе оптического стекла холдинга «Швабе» и выяснил, как создают оптическое стекло для телескопов и не только. На заводе производят стекло для лазерных комплексов, аэрокосмического мониторинга, медицинской техники и научных приборов. Чем отличается оптическое стекло от обычного, из чего состоит, как отливается и что происходит на следующей стадии обработки, смотрите в репортаже.
Добавить в закладки
Комментарии

Михаил Гулюгин, начальник бюро варки оптического стекла:

— Оптическое стекло занимает определенную нишу в производстве всех стекол вообще, и очень важную, потому что без производства оптического стекла, без изделий, в которых оно применяется, у нас не обходится практически ни одно производство. В частности, вся телевизионная аппаратура, фотоаппаратура, компьютерная техника — везде используются элементы с применением оптического стекла.

В отличие от обычного стекла, которое широко применяется у нас в строительстве, в быту, оптическое стекло обладает рядом специфических требований для своих свойств. Оно имеет высокое пропускание, высокие требования по качеству стекла, то есть отсутствие каких-либо посторонних включений, которые могут повлиять на изображения, получаемые нами из изделий оптического стекла. Сам процесс производства всех стекол вообще (и оптического стекла в том числе) начинается не в данном цехе, а далеко отсюда. Он начинается еще на месторождениях, где добываются исходные материалы, из которых мы потом получаем стекло. В производстве оптического стекла используется наиболее чистый компонент, минерал, который содержит оксид кремния. Это жильный кварц. В дальнейшем он проходит переработку, и мы получаем либо кварцевую крупку, либо кварцевую муку. Мы можем получать уже готовый такой материал (в виде кварцевой крупки или кварцевой муки). Кроме кварцсодержащего сырья используются другие материалы. Например, это может быть сода (карбонат натрия). Это могут быть углекислые соли, такие как карбонат кальция, мел. Может быть карбонат магния и другие компоненты. Также материалы, содержащие оксид алюминия (Al2О3), глинозем и так далее. Но в производстве оптического стекла используются, как правило, особо чистые материалы — высокой чистоты. Исходная смесь этих сырьевых материалов называется «шихта». Вот из этой шихты впоследствии мы получаем стекло. [ ... ]

Читать полностью