Мозг умирает молодым

Об уникальных возможностях человеческого мозга, о том, как прожить триста лет и чем заниматься в искусственном теле, рассказывает профессор, доктор биологических наук, заведующий лабораторией нейрофизиологии и нейроинтерфейсов биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Александр Яковлевич Каплан.

Россия 2045: Александр Яковлевич, как вы относитесь к прогнозам о том, что в ближайшем будущем ученые смогут создать искусственное тело человека — более совершенное, более долговечное?

Александр Яковлевич Каплан: Я как физиолог не вижу проблем в создании искусственных органов человека, даже таких сложных, как печень или сердце. Печень сложна своей биохимией, сердце — биомеханикой. И тем не менее нет принципиальных препятствий, чтобы сделать эти органы — из тех или иных материалов, в большей или меньшей степени повторяя биологические закономерности, процессы и формы.
Но сделать искусственный мозг... Некоторые функции мозга вполне можно воспроизвести. Например, с вычислительными задачами компьютер справляется получше нас. Можно воссоздать также память. Восприятие можно сделать — четче, лучше и с большим разрешением, чем мы имеем. Рано или поздно все это будет сделано. Но есть одна функция мозга, которую не удается воспроизвести техническими устройствами. Она очень простая по смыслу, но таинственная по содержанию. По-видимому, именно ради этой функции формировался и совершенствовался мозг. Эта функция — создание действующей модели внешнего мира, или нашего внутреннего мира психических образов...

Россия 2045: Вы имеете в виду воображение?

А.Я.К.: Это больше, чем воображение — это целый мир внутри нас. Фактически, мы живем в этом внутреннем мире. Здесь нет никакой мистики. Судите сами: сетчатка глаза — это последний экран, где еще физически отражаются предметы внешнего мира. Далее это отражение рассыпается по миллиону волокон зрительного нерва и веером разносится нервными импульсами по многим структурам мозга. Где же на самом деле я рассматриваю предметы внешнего мира? Получается, что мозг заново, уже внутри себя, синтезирует образы этих предметов, которые и становятся доступными моему сознанию. Мозг, создающий психический образ физического мира, — это удивительнейшее изобретение природы. Ведь психический образ — это не фотоотпечаток, а живая сущность. Вот я закрываю глаза и могу представить вас не как портрет, а как персонаж развертывающегося спектакля: учились, женились, родили детей и т.д. Могу представить себе, как лечу над океаном или попадаю в страну, где никогда не был...

Россия 2045: ...или придумать новую научную теорию.

А.Я.К.: Да, именно так. Полноценная внутренняя модель мира позволяет человеку проигрывать варианты возможной реальности, в том числе и гипотезы. Например, если у вас должен состояться разговор с начальником, то вы заранее можете исследовать возможные сценарии этого разговора, просто прикрыв глаза. Вот такое преимущество получил человек, обладая мозгом с функцией синтеза психических образов! Ни у какого
животного нет ни единого шанса перед человеком, обладающим искусством просматривания возможных вариантов будущего.

Россия 2045: Как сделать инструмент, который будет создавать внутренний мир?

А.Я.К.: Нет никаких зацепок. Мозг — чрезвычайно сложная вещь, в нем сто миллиардов элементов. Это очень много! Самые мощные процессоры содержат тридцать миллионов переключающих элементов, скоро будет пятьдесят, сто. А в мозге уже сейчас сто миллиардов! Кстати, когда мы говорим о ста миллиардах нервных клеток, это тоже неправильно, потому что операционной единицей мозга является не нейрон, не отдельная клетка. У каждой клетки есть 5–10 тысяч контактов с остальными клетками. У каждого контакта — 15–20 вариантов состояния. Умножьте сто миллиардов на сто тысяч контактов, к тому же каждый контакт имеет столько же степеней свободы, — и вы получите число, которое больше количества атомов во Вселенной! Такова комбинаторика состояний мозга!
Да, компьютеры стали сложными и будут еще гораздо сложнее и мощнее. Но они всегда будут работать только по тем правилам, которые изобрели его создатели. И как бы ни изощрялись фантасты, описывая, как компьютеры начнут что-нибудь затевать против людей, этого не произойдет просто потому, что для этого компьютеры должны получить свой внутренний мир, иметь желания, чувства, цели, т.е. все то, что человек достигает в ходе своего индивидуального развития, будучи социальным существом.

Россия 2045: Неужели психология и нейрофизиология не имеют никаких идей по созданию искусственного мозга?

А.Я.К.: И та и другая наука имеет более чем достаточно идей, однако каждая исследует свое. Нейрофизиологи изучают, как кодируется информация, как передаются нервные импульсы, как они доходят до синапсов (синапс — место контакта между двумя нервными клетками. — Прим.ред.). Но нейрофизиология не может изучать, как рождается образ, потому что образ — это нематериальная сущность. Как его изучать? Только спрашивая человека: «Ну как, родился образ или нет? Если да, какой он, как выглядит?». Это не для нейрофизиологов. Есть психологи. Вот их задача — работать с образами. Они изучают закономерности существования образов! Восприятие, память, мышление, другие операции с образами — всем этим занимаются психологи, но и они отвлекаются от того, как именно эти образы возникают в мозгу. Как из нейромедиаторов и нервных импульсов рождается образ? Здесь разрыв. В принципе, это сфера психофизиологии — пограничной между нейрофизиологией и психологией науки. Однако и психофизиологи еще очень далеки от понимания механизма порождения психических образов и того, как эти образы влияют на реальное поведение человека. Действительно, каков конкретный механизм влияния мелодии на поведение человека? Влияние не звука, а именно мелодии! В чем трудность? В том, что мелодия нематериальна. Мелодия — это и есть психический образ.

Россия 2045: Таким образом, двигаясь вместе с эволюцией в сторону увеличения степеней свободы нашего тела, мы будем вынуждены сохранить мозг в неизменном виде?

А.Я.К.: Это философская проблема. Высокая сложность мозга нужна для того, чтобы создать полноценную модель внешнего мира. В этом смысле мы уже много тысяч лет имеем совершенный мозг. Другое дело, мозг может обладать гораздо большей сложностью и большими возможностями, чем те, которые предоставляет ему само тело человека: только пять органов чувств, только два глаза, две руки, две ноги и т.д. Ведь человек фактически ускользнул от дальнейшей эволюции тела, как только показал, что выиграть можно за счет ума. Кто знает, быть может, если расширить возможности тела, например, придать ему пару искусственных манипуляторов в добавление к имеющимся рукам, то у мозга найдутся возможности овладеть всем этим хозяйством?

Россия 2045: Когда мы создадим искусственное тело, мозг все равно придется тащить с собой?

А.Я.К.: Мозг нужно будет сохранять до последнего. Но дело в том, что мозг обладает такими свойствами, которые позволяют ему жить гораздо дольше, чем остальное тело. Мозг — это единственный орган, клетки которого не возникают заново, в отличие от клеток печени, крови, мышц. Почему так происходит? Мозг — это информационная машина, между клетками мозга есть опыт связей. Весь внутренний мир держится на этой нейронной сети! Что будет, если часть клеток умрет, а на их место придут новые? Они же начнут все портить, новые связи какие-то устанавливать.

Россия 2045: А комбинацию «человеческий мозг + искусственное тело» вы считаете перспективной идеей?

А.Я.К.: Если создать хорошие системы обеспечения жизнедеятельности нервных клеток, то мозг сможет прожить, наверное, как минимум двести лет. На сто лет продлить жизнь мозга — это принципиально новая перспектива для личности! Человек будет понимать, что он живет, впитывает знания, и их не закопают в землю. Это будет кладезь, который будет долго расти и накапливать мудрость. Представьте, сейчас студентам преподавал бы человек, который родился двести лет назад!
Люди не успевают себя реализовать. Мозг фактически умирает молодым. Склероз — это проблемы сосудов, а не нервных клеток. Прошло шестьдесят лет, человек умер, а следующий снова начинает с нуля. Он, конечно, будет читать книги, но собственного-то опыта нет!

Россия 2045: Т.е. мы говорим о мозге как об органе, который можно было бы пересаживать?

А.Я.К.: Не пересаживать, а создать условия для обеспечения жизнедеятельности мозга. Поместить ли мозг в какую-то колбу или в искусственное тело — это уже дело техники.

Россия 2045: А если мозг посадить в колбу, создать нейроинтерфейс, то у него может быть и несколько тел для разных случаев.

А.Я.К.: Интерфейс «мозг — компьютер», или нейроинтерфейс, — это интерпретатор формулируемых мозгом намерений, транслирующий их в команды для внешних исполнительных устройств. В принципе, с помощью нейроинтерфейса можно придать мозгу периферийные устройства, манипуляторы, сенсоры, систему передвижения и т.д. Тогда мозг сможет «передвигаться», путешествовать. Да, некоторые вещи будут ему недоступны. Но ведь восьмидесятилетние люди не печалятся, что не все им доступно чисто физически, главное — они могут полноценно использовать свой интеллект. До достижения старости люди будут жить так, как привыкли, а потом их мозг можно будет перенести в некое искусственное тело и дать им возможность прожить еще 100–200 лет. Проблема смерти по-прежнему будет существовать, мозг — это биологический материал, 200 лет — это много, но далеко не вечность.
К тому времени, когда станет возможным поддержание жизни мозга в искусственной среде, биотехнологические роботы достигнут совершенства формы и будут выглядеть как вполне приличное человеческое тело. «Конечности» такого робота будут снабжены чувствительными датчиками, и таким образом мозг будут «чувствовать» свое искусственное тело. Причем будущее — не за металлической механикой, а за материалами, которые меняют свою жесткость в зависимости от того, какие импульсы туда посланы. Если говорить о настоящем, то первоочередной задачей мне видится создание искусственной кисти, и это близкая перспектива.

Россия 2045: А расскажите, пожалуйста, о нейроинтерфейсах! Какие есть успехи, новые направления исследований?

А.Я.К.: Сама идея нейроинтерфейса действительно не нова. Было выяснено, что человек может научиться управлять электрическими потенциалами мозга. Оставалось только разработать методы расшифровки этих потенциалов и превращения их в команды, например, для компьютера. Лет 15 назад появились первые идеи и реализация. Были большие надежды на то, что человек научится хорошо управляться с нейроинтерфейсами. Однако пока они оставляют желать лучшего.
У нас в лаборатории работает одна из самых скоростных в мире нейроинтерфейсных буквопечаталок, однако это все-таки всего 12–15 букв в минуту — это очень медленно. Правда, если нейроинтерфейсы использовать в медицине, то это будет инструментом, например, для людей с поражением двигательной системы: они смогут набирать текст в буквальном смысле «силой мысли». Таким же образом нейроинтерфейс можно приспособить для управления инвалидной коляской.
Вторая область исследований — создание нового мозга. Можно в чашке Петри выращивать культуры нервных тканей и следить за их электрической активностью. Проблема заключается в том, что выращенные таким образом клетки представляют собой просто биомассу, у которой нет никакой жизненной задачи. Давайте дадим им смысл жизни! Будем регистрировать у клеток электрическую активность и использовать ее в качестве сигнала для управления внешним устройством, например источником питательного раствора. Тогда эта биомасса увидит в своей деятельности какой-то смысл, станет учиться добывать больше пищи и т.д. Сейчас этим занимаются ученые в Нижнем Новгороде под руководством профессора Виктора Борисовича Казанцева.

Россия 2045: Насколько реально создать искусственное тело по типу того, как это показано в фильме «Суррогаты»? Если да, то в какие сроки это можно сделать? Какие уже существуют технологии, кто занимается подобными разработками?

А.Я.К.: Если не задаваться задачей постепенной замены «неисправных» органов человека и остановиться только на создании мобильного робота с нейроинтерфейсом для управления от мозга человека, то при соответствующей поддержке этот проект можно реализовать в ближайшие пять лет. Уже в настоящее время в России и в других странах существуют десятки научных лабораторий, которые в той или иной степени занимаются этой проблемой.

Россия 2045: Если бы удалось создать центр, в котором специалисты из разных областей науки работают над созданием искусственного тела и нейроинтерфейсов, как он должен быть организован?

А.Я.К.: На мой взгляд, это может быть центр исследований и инноваций, существующий преимущественно на частные деньги. В этом центре должно быть три уровня проектов. Первый уровень — для проектов, которые требуют не более двух-трех лет научной разработки, с последующей их коммерциализацией, например в области медицины, индустрии игр и т.д. Второй уровень — фундаментальные задачи, разработка новых принципов построения искусственных органов человека, систем жизнеобеспечения мозга, нейроинтерфейсов, с расчетом на более дальнюю перспективу: 5–10 лет. Третий уровень — уровень футуристических задач, например разработка принципиально новых, соперничающих с эволюционно проверенными, технологий для обеспечения жизнедеятельности организма, создание сетевых нейроинтерфейсов и др.

Россия 2045: Вы считаете это принципиально возможным?

А.Я.К.: Это станет принципиально возможным, когда общество всерьез задумается о необходимости продления не столько жизни человека как таковой, сколько существования его личности.