Наука сознания. Современная теория субъективного опыта - Майкл Грациано

За последние десять лет произошел некоторый прогресс в его картировании. Опубликован полный коннектом одного из видов круглых червей (Caenorhabditis elegans), а позже – коннектом мухи-дрозофилы[243]. Кроме того, ученым удалось взять небольшой фрагмент коры головного мозга мыши, заморозить его, разрезать на невероятно тонкие пластины, отсканировать каждую и воссоздать бóльшую часть нейронов, их переплетающихся пучков и синаптических связей[244]. Этот метод пока не охватывает все синапсы, но вполне возможно, что в ближайшем будущем мы сможем получить полный коннектом нескольких миллиметров мозга мыши.

Национальные институты здравоохранения (NIH) сейчас финансируют проект “Коннектом человека” – грандиозную затею ученых всего мира с конечной целью картировать коннектом человеческого мозга. Для его изучения можно использовать методы МРТ-сканирования, которые в состоянии показать сети нейронных связей со все большей детализацией[245]. Такое неинвазивное сканирование удобнее для испытуемых, поскольку для него не требуется замораживать и резать мозг. Стоит добровольцу несколько часов полежать в сканере для МРТ – и вуаля, появляется скан удивительно высокого разрешения. (Я много раз проходил сканирование собственного мозга. Это не то чтобы очень приятно, довольно скучно, я часто засыпал, но результат выглядит потрясающе.) Но эти так называемые карты человеческого коннектома не дают достаточно подробного разрешения, чтобы увидеть отдельные нейроны и синапсы. Они показывают структуры большего масштаба – на уровне того, как один участок коры размером с горошину соединяется с другим. Нейробиологи надеются, что по мере совершенствования технологии сканирования можно будет измерять связи в человеческом мозге в лучшем разрешении.

Описанный выше прогресс в искусственных нейронных сетях и измерении коннектома человеческого мозга, казалось бы, позволяет оптимистически смотреть на перспективы оцифровки психики. Мы вроде как знаем, что именно нужно измерить в мозге, а моделировать нейроны уже умеем. И тогда наверняка, учитывая скорость прогресса, перенос личности станет возможным в ближайшие пару десятков лет. Я не разделяю этого оптимизма. Это случится, но не так скоро. Дальше объясню, почему мне кажется, что пока мы очень далеки от него.

Посмотрим еще раз на цифры, которые я приводил выше. Человеческий мозг содержит примерно 86 млрд нейронов и, вероятно, около 100 трлн синапсов – по минимальным прикидкам[246]. Мне еще не встречались устройства, способные отсканировать и измерить 100 трлн чего бы то ни было. Масштабы задачи превосходят возможности современных технологий.

Сканеры для МРТ в настоящее время могут показывать мозг в разрешении приблизительно полмиллиметра, что уже является потрясающим техническим достижением. Но нейроны намного меньше, а синапсы еще мельче. Чтобы увидеть синапс, вам нужно сканировать с разрешением в микрометр – тысячную долю миллиметра. В таком масштабе у вас есть шанс увидеть вздутия на нейронах и предположить, что это синапсы.

Но даже и этого высокого разрешения окажется недостаточно. Ведь нужно будет не только определить, синапс ли вон тот мутный пузырь, но и понять, что это за синапс и какой мощности сигнал может проходить по нему от нейрона к нейрону. Физически более крупные синапсы чаще проводят более мощные сигналы, так что для первичного грубого измерения синаптической мощности потребуется измерить размер синапса. Вам необходимо ясное, подробное изображение каждого синапса в лучшем разрешении, чем микрометры. Ваше сканирующее устройство также должно уметь распознавать, тормозной это синапс или возбуждающий. Для этого, скорее всего, потребуется сканирование на присутствие определенного типа молекул в каждом синапсе. Технологии столь подробного сканирования попросту не существует. Вероятно, при помощи морфологии – знания о различных формах синапсов – удастся выдвигать более или менее достоверные предположения о том, что за синапс перед нами, не прибегая к химическому анализу, но даже такой обходной путь потребует невероятно высокого разрешения, порядка тысячных долей микрометра. Речь идет не об усовершенствовании технологии МРТ. Я говорю об электронном сканирующем микроскопе, используемом для мертвых тканей. А применительно к живому мозгу – о новых технологиях сканирования, которые еще не изобретены.

В мозге сотни, возможно, тысячи различных видов синапсов[247]. Например, щелевой контакт включает в себя прямую электрическую связь между нейронами. Она чрезвычайно быстра и надежна, а также необходима для нормальной работы некоторых областей мозга, которым требуется мгновенная и точная передача данных. Другой вид синапсов работает как брызгалка, посылающая веером облака химических веществ, которые воздействуют на весь ближайший участок мозга, а не на один конкретный соседний нейрон. В некоторых синапсах содержатся несколько различных химических медиаторов, и в разных обстоятельствах выделяются разные вещества. Ряд синапсов лучше приспособлен к быстрым изменениям (они участвуют в кратковременном обучении), другие же более устойчивы. Всё это разнообразие соединений между нейронами, все эти оттенки и нюансы, включая и те, которые, как можно предположить, еще не открыты, их скорости, мощности и адаптивность – весь этот набор нужно будет считать с человеческого мозга, чтобы создать его коннектом.