Текст книги "Будущее мозга. Как мы изменимся в ближайшие несколько лет"

Сны будущего

Изучение сновидений вызывало интерес на протяжении всей истории. Асклепион Пергама (или в наши дни города Бергама), расположенного на территории Турции, считался первой больницей древнего мира и первым храмом, посвященным культу бога врачевания Асклепия (или Эскулапа у древних римлян). В стенах больницы сны играли фундаментальную роль в лечении людей с психическими проблемами. Пациентов укладывали спать в специальных местах для отдыха, а сразу после пробуждения они проходили через специальный туннель, где рассказывали о своих сновидениях тем, кто их лечил. Считалось, что это был ключевой шаг к выздоровлению. Сон также попал в сферу научного интереса нейробиологии, которая только начинает делать свои первые шаги в данной области, учитывая сложность, связанную с ее изучением.

Самые ранние исследования смогли определить, что сон разделен на несколько стадий. Его важность была подчеркнута для таких процессов как обучение, творчество и поддержание здоровья. В том, что касается памяти, было доказано, что нейроны гиппокампа и коры головного мозга, работающие активно над выполнением конкретной задачи или участвующие в процессе обучения непосредственно перед сном, продолжают спонтанно активизироваться также и во время сна. В одном из экспериментов, проведенных с животными, им давали прослушивать два разных звука, каждый из которых был связан с поиском пищи: один звук указывал на то, что пища находится справа, а другой – на то, что она находится слева. Затем, когда животные спали, ученые определяли нейроны, активизировавшиеся во время поиска пищи, и воспроизводили один из звуков. Удивительно, что по возвращении животных на место, где их обучали устанавливать взаимосвязь между звуком и поиском еды, они сразу шли направо или налево, в зависимости от звука, который слышали во время сна.

Кроме того, современная нейробиология исследует все больше возможностей для изучения и описания того, что происходит с мозгом во время сна. Благодаря новым технологическим разработкам сегодня у ученых есть шанс сделать еще один шаг вперед, чтобы приоткрыть завесу тайны человеческих сновидений.

Одной из стадий сна, которая особенно поражает своим сходством по электроэнцефалографическим паттернам с временем бодрствования, является REM-фаза, или фаза быстрого движения глаз, уже упоминавшаяся нами ранее в других работах. Первоначально считалось, что это сходство связано исключительно с онейрической[4]4
  Онейрический – связанный со сном. Здесь имеется в виду специфическая активность нейронов во время сна.


[Закрыть] активностью, присущей исключительно данной стадии. Сегодня мы знаем, что в других фазах сна, в которых не происходит быстрого движения глаз, мы также способны наблюдать сны, однако именно во время REM-фазы наиболее видно, насколько яркими могут быть переживания, испытываемые во сне, а также насколько наши сны сложны и полны сенсорных стимулов и различных эмоций. Но их трудно запомнить. На самом деле, если сон заканчивается до момента пробуждения, то мы не сможем его вспомнить. Все это выглядит крайне увлекательно, поскольку нам кажется, что мы погружаемся в какую-то параллельную реальность, когда оказываемся отключенными от окружающего мира.

Подобно тому как в Асклепионе врачеватели заботились о том, чтобы узнать содержание снов пациентов, современные ученые пытаются получить доступ к нему при помощи передовых технологий. Личный и частный характер сновидений осложняет процесс их изучения для науки, поскольку в первую очередь все упирается в пересказ и описание, предоставленное человеком, который этот сон увидел. Можно ли когда-нибудь будет узнать, что снилось людям, не прося их при этом рассказать о том, что они видели? Именно такая цель преследовалась в одном из исследований, опубликованном в престижном журнале Science. В ходе эксперимента ученые попросили человека, помещенного в томограф, заснуть, чтобы они смогли понаблюдать за его мозговой активностью. Как только ученые поняли, что человек видит сон, они разбудили его и попросили пересказать увиденное. Таким образом они взяли ключевые слова из описания и внесли их в компьютерную программу, созданную специально для того, чтобы связывать конкретные слова с определенной мозговой активностью, зафиксированной томографом. Позже программа могла читать мозговую активность человека во время сна, сопоставляя ее со словами, внесенными в нее ранее.

Исследователи предупреждают, что данная компьютерная программа еще далека от возможности полностью анализировать сны, но она находится на той начальной стадии разработки, которая позволяет лучше понять сновидения не только с точки зрения их функциональной роли, но и с точки зрения их содержания. Как то загадочное творение, некогда написанное Борхесом в его кругах руин:

Он увидел сердце трепещущим, теплым, таинственным, величиною с кулак, гранатового цвета в сумраке тела, безликого и бесполого. С усердием и любовью он грезил им четырнадцать светлых ночей. И с каждой ночью сердце виделось четче, яснее. Он не трогал его, а пока лишь смотрел, наблюдал, корректировал взглядом. Он ощущал это сердце, жил его жизнью то очень близко, то издали. К пятнадцатой ночи наметил пальцем артерию в легких, очертил в целом все сердце – внутри и снаружи. И остался доволен. Намеренно не заснул следующей ночью. Потом снова вернулся к сердцу, твердя имя одной из планет, и принялся воображать во сне все остальные главные органы. К концу первого года он дошел до скелета, до самых век. Наверное, самым хлопотным делом было создание массы волос. Он сотворил во сне целого человека, юношу, но тот не вставал, не говорил, не мог открыть глаз. Ночь за ночью видел он во сне юношу спящим.

Существуют ли инструменты, способные расширить возможности разума?

На протяжении многих лет люди стремились улучшить свои умственные способности. И они неустанно придумывали методы и инструменты для достижения этой цели. Одним из таких технологических достижений, сыгравших ключевую роль в истории человечества, несомненно, является письменность. Мы знаем, что письменная речь, как технология слова, изменяет наш мозг, оказывая влияние даже на его физическую форму. Было также доказано, что образование является основной защитой от дегенеративных процессов в мозге, развивающихся с годами и приводящих к деменции. Итак, существуют ли инструменты, которые были бы способны воздействовать непосредственно на мозг и позволили бы нам улучшить наши умственные способности?

Наука уже успела разработать некоторые сложные технологии по стимулированию мозга, которые используются для лечения специфических расстройств и заболеваний, а также целый спектр лекарственных препаратов, возникших в основном в результате клинических исследований и рассматриваемых впоследствии как способ укрепления внимания, памяти, сосредоточенности и когнитивных способностей здоровых людей. Кроме того, сегодня существуют препараты, чье воздействие на мозг может привести к улучшению сразу нескольких когнитивных показателей. Тем не менее необходимо помнить, что они имеют побочные эффекты.

Таким образом, одна из самых больших проблем связана именно с отсутствием достаточной информации о последствиях, которые может повлечь за собой медикаментозное лечение в долгосрочной перспективе. Порой немногочисленными являются свидетельства проявления побочных эффектов даже в краткосрочных временных рамках. Бывают также случаи, когда побочные эффекты затмевают собой возможный положительный эффект от лечения, что приводит к изменению оценки его целесообразности. Различные механизмы, включая так называемый «синаптический гомеостаз»[5]5
  Гомеостаз – способность системы поддерживать свое состояние, способность к саморегуляции.


[Закрыть], заставляют мозг адаптироваться к постоянным изменениям, к которым приводит медикаментозное лечение, обнуляя тем самым долгосрочный положительный эффект и оставляя пациента один на один с негативными последствиями.

Другая проблема связана с этическими дилеммами, возникающими вокруг решения, принимать подобные лекарственные препараты или нет, и принуждением, которое может возникнуть в этой связи. Например, если пациент отказывается принимать определенные препараты, он может сразу по нескольким параметрам оказаться в невыгодном положении по сравнению с теми, кто их использует.

С другой стороны, в академических кругах следует перенять опыт антидопинговых стратегий, применяемых в профессиональном спорте, чтобы гарантировать, что, к примеру, все студенты, сдающие экзамен, находятся в равных условиях. Необходимо также задуматься о доступности лекарственных препаратов. Если их потребление будет зависеть от покупательной способности людей, то здесь можно столкнуться с проявлением социально-экономического неравенства в его высшей степени.

Все становится еще сложнее, если речь заходит о детях и подростках, поскольку сегодня мы располагаем крайне скудными данными о том, как те или иные лекарственные препараты могут повлиять на развитие мозга, а также на индивидуальное и социальное развитие несовершеннолетних. Вот почему Американская академия неврологии наряду с другими организациями добилась введения запрета на использование препаратов, улучшающих когнитивные показатели, если только их необходимость не обусловлена серьезными заболеваниями мозга[6]6
  Ситуация в России принципиально не отличается – все препараты, оказывающие сколько-нибудь значимое стимулирующее действие на мозг, являются рецептурными.


[Закрыть].

Все это еще раз доказывает, что образовательный процесс является наиболее эффективным когнитивным стимулятором (при этом не имеющим побочных эффектов). Кроме того, здоровый образ жизни, физические нагрузки, сон и хорошее питание имеют решающие значение для физического, умственного и когнитивного благополучия.

Мы говорили уже об этом и повторяем снова: необходимо, чтобы общество своевременно узнавало о новых достижениях и открытиях и активно участвовало в их обсуждении. От этого зависит не только наше настоящее, но и будущее последующих поколений.

* * *

Наслаждайся с умом настоящим, тогда прошедшее станет для тебя прекрасным воспоминанием и будущее не покажется устрашающим.

Франц Шуберт, письмо Катарине Штадлер, 14 сентября 1819

Каким будет мозг человека в будущем?

Мы могли наблюдать это на протяжении всей главы: ответ на данный вопрос не является легким и требует некоторых размышлений. Изучение того, что представляла собой эволюция нашего мозга, позволяет нам лучше понять человека как вид и предвосхитить некоторые из изменений, которые могут с нами произойти.

Одним из изменений, произошедших на протяжении всей эволюции, стало увеличение размера мозга с последующим ростом количества нейронов и связей между ними. Эволюцию мозга долгое время изучали на основании изменений размера черепа у человекообразной обезьяны, то есть у эволюционной ветви, которая породила человека в том виде, в каком мы его понимаем сегодня. Как было справедливо подмечено, по мере своего приближения к Homo sapiens каждый новый вид имел чуть больший размер мозга, чем ожидалось. Мозг первых Homo sapiens в среднем имел вес, аналогичный весу нашего мозга, – около 1300 граммов.

Увеличение размера мозга, которое произошло у нашего вида, главным образом было обусловлено развитием коры головного мозга. Она со всей ее сетью нейронных связей занимает 80 процентов объема головного мозга современного человека. И это не случайно: именно эта область отвечает за самые сложные функции нашего мозга. Однако определенная часть коры является наиболее развитой именно у людей. Речь идет о передней части лобных долей, или префронтальной коре, которая, как мы уже отмечали в предыдущей книге «Мозг. Руководство по использованию», делает человека человеком, поскольку регулирует высшие сложные поведенческие функции и способности к мышлению, присущие нашему виду. Некоторые из них: способность составлять планы и следовать им, абстрактно мыслить, логически, индуктивно и дедуктивно рассуждать, принимать решения, пробуждать чувства и мысли в других людях, подавлять импульсы, а также выполнять огромное количество других функций, которые позволяют нам сосуществовать в обществе. Мы, люди, единственный вид, способный развивать ментальные образы для представления окружающего нас мира и использующий с этой целью речь. Мы также обладаем целым рядом мыслительных инструментов, не имеющих очевидных форм, но позволяющих нам создавать сложное искусство, формировать организованные политические и экономические системы, а также передавать накопленные знания через поколения путем простого обучения. Все эти элементы среди прочего формируют нашу культуру. Мы также единственный вид, который задается вопросом, откуда мы пришли, и стремится познать себя.

Науке до сих пор непонятно, что именно привело к изменению размеров человеческого мозга. Объяснение, известное как «гипотеза социального интеллекта», предполагает, что к подобным преобразованиям привело именно стремление человека к социальной жизни в обществе, которое впоследствии распространилось и на другие, несоциальные сферы жизнедеятельности. Иными словами, увеличение размера мозга и, как следствие, развитие когнитивных функций стало ответом на необходимость адаптироваться к жизни в рамках больших социальных групп. В поддержку данной гипотезы многочисленные исследования свидетельствуют о том, что существует прямая и значительная связь между размером социальной группы, стремлением к социальному обучению и инновациям и размером неокортекса головного мозга у разных видов.

Тем не менее эта трансформация не объясняет полностью сложность наших когнитивных способностей. Выводы о размере черепа не выглядят убедительными, поскольку большой размер мозга не подразумевает под собой более развитые функции. Первостепенную роль в этом процессе изменения скорее будет играть сложная система взаимосвязей, устанавливающаяся между различными отделами мозга и составляющая собой нервную систему.

С другой стороны, изменения, которые произошли в структуре и функционировании мозга современных людей, также являются следствием различных факторов окружающей среды. Существует крайне интересный статистический феномен, известный как «Эффект Флинна», который показывает, что каждое последующее поколение имеет более высокий показатель коэффициента интеллекта (IQ), чем предыдущее. Было выдвинуто огромное количество теорий, пытающихся объяснить это явление. Наиболее обоснованной из них выглядит многофакторная гипотеза, видящая объяснение данному процессу в улучшении питания, тенденции к сокращению семей и ухудшении экологических факторов. С этой точки зрения условия окружающей среды, в которых мы живем и развиваемся сегодня, начиная с глобального изменения климата и заканчивая моделями нашего пищевого поведения, сна и зависимости от технологий, дают нам подсказки о том, каким человек может стать в будущем. К примеру, в настоящее время мы проводим сутки напролет перед компьютером, используя клавиатуру или сенсорные экраны, что в ходе эволюции может привести к развитию большей гибкости пальцев. Однако трудности в прогнозировании определенных изменений окружающей среды и невозможность предугадать все сценарии событий осложняют и само прогнозирование процесса человеческой эволюции, которая во многом будет зависеть от решения различных проблем, возникающих по мере движения вперед.

В анатомическом плане мозг вряд ли изменится в ближайшие столетия. Учитывая его эволюционную историю, занявшую миллионы лет и не приведшую к существенным изменениям за последние двести тысяч лет, трудно представить, что структура мозга резко изменится в ближайшие столетия. Тем не менее стоит задуматься над тем, какие изменения могут понадобиться нашему мозгу, учитывая необходимость постоянно адаптироваться к новым способам обработки информации, поступающей через технологии. И этот доступ к информации, отличающийся от того, что было всего каких-то пятьдесят лет назад, также заставляет нас задуматься о том, в какой степени наш мозг готов к столь массивной операционной нагрузке и необходимости постоянно работать в режиме многозадачности. Однозначного ответа на данный вопрос пока не существует.

Возможно, следующим шагом в развитии мозга будет не естественная эволюция, а расширение его возможностей посредством генной инженерии и биотехнологий. Есть целый ряд авторов, утверждающих, что эволюция с точки зрения естественного отбора (например, генетическая модификация в ответ на факторы окружающей среды и выживание сильнейшего) уже не так актуальна для современных людей в культурном и технологическом мире, в котором мы развиваемся. Вместо этого ведущую роль будет играть культурная и технологическая адаптация. Использование огня, умение готовить пищу, строительство домов, создание одежды, сложных инструментов и орудий труда, а также интеллектуальные способности позволили людям выжить вопреки различным факторам и даже экстремальным условиям окружающей среды. Благодаря достижениям в области медицины и здравоохранения в настоящее время от 95 до 99 процентов родов проходят успешно, большинство людей достигают репродуктивного возраста и имеют более высокую продолжительность жизни, чем 20 лет назад. С этой точки зрения можно сказать, что именно культура, а не генетическая наследственность, будет определять, кто выживет сегодня и оставит после себя потомство.

С помощью технологий мы учимся эффективно изменять природную среду. Если смена поколений в среднем происходит за 25–30 лет, с помощью доступных технологий мы может добиваться прогресса намного быстрее. В настоящее время мы способны управлять генами посредством их искусственного отбора и модифицировать различные биологические признаки. Недавние исследования показали, что некоторые аспекты старения являются генетически запрограммированными, что открывает перед нами возможности для их сдерживания. Технологии позволяют нам уже сегодня разрабатывать искусственные органы и ткани, такие как изготовленная из пластика кожа, сетчатка глаза или кохлеарные[7]7
  Специальное устройство для передачи сигналов во внутреннее ухо.


[Закрыть] имплантанты. Возможно, что в ближайшие сто лет ученые научатся создавать или регенерировать нейронную ткань, составляющую мозг, что будет иметь огромное значение для лечения заболеваний, которые сегодня считаются неизлечимыми, таких как, например, деменция.

Даже не забегая далеко вперед, мы можем сказать, что уже сегодня наше общество имеет целый ряд лекарственных препаратов, способных поддержать и повысить производительность мозга при его определенных дисфункциях. Такие средства, как антидепрессанты, метилфенидат[8]8
  Психостимулятор, запрещен в России. В некоторых странах применяется для терапии синдрома дефицита внимания и нарколепсии.


[Закрыть] для лечения дефицита внимания и дофаминергические вещества для лечения болезни Паркинсона и Гентингтона, значительно улучшают качество жизни людей. Более того, как уже было сказано выше, сегодня нам доступны многие препараты, которые могут использоваться для повышения когнитивных функций и здоровых людей. Например, было доказано, что различные вещества, оказывающие влияние на дофаминергическую систему, укрепляют наши сенсорные способности и память, повышают бдительность, внимательность и самоконтроль, ввиду чего они и получили свою генетическую классификацию «умных наркотиков». Безусловно, стоит помнить, что все эти открытия и достижения требуют дальнейших исследований с точки зрения безопасности и потенциальных отложенных побочных эффектов от их использования.

Возможно, парадигматическим примером технологической эволюции человека станет нейрокомпьютерный интерфейс – технология, которая, о чем мы будем говорить в дальнейшем, позволяет регистрировать и обрабатывать мозговые волны в режиме реального времени и преобразовывать их в конкретные действия во внешнем мире. Мы увидим, что нейрокомпьютерный интерфейс работает, интерпретируя и передавая электрическую активность нейронов в специальное устройство или протез, который отвечает за воспроизведение двигательной активности. Хотя данная технология все еще находится на стадии исследований и разработок, она уже сегодня имеет множество возможностей для использования. Другое потенциальное применение этой технологии заключается в разработке устройств, которые будут выявлять вероятность возникновения эпилептического приступа и сообщать о ней. Или в создании нейронных имплантантов, которые смогут контролировать и при необходимости стимулировать выработку нейротрансмиттеров для поддержания оптимальной работы мозга и предотвращения таких заболеваний, как депрессия или психоз.

Также возможно создание специальных приложений, подобных тем, что прогнозируют погоду, которые будут показывать вероятность переживания определенных состояний или настроения в ближайшие дни или недели, отталкиваясь от предварительной записи и анализа определенных психофизиологических параметров (таких как уровень пережитого стресса или качество сна). Подобные приложения смогут помочь пользователю вовремя определять и изменять шаблоны поведения с целью снижения вероятности возникновения неадаптивных эмоций. Вместе взятые подобные технологические достижения окажут огромное влияние на профилактику и борьбу с неврологическими и психическими заболеваниями.

Вполне возможно, что подобно препаратам, повышающим когнитивные функции, со временем нейрокомпьютерный интерфейс найдет свое применение и у здоровых людей. С помощью мозговых имплантантов или внешних устройств можно, теоретически, усиливать как когнитивные, так и сенсорные функции. Как уже было сказано, возможность усиливать чувства, например, различать более широкую цветовую гамму, видеть на 360 градусов или в темноте, дарит нам шанс изменить наши собственные биологические признаки, а следовательно, лучше адаптироваться к окружающей среде, а не изменять ее под себя.

Подобные идеи побудили некоторых авторов задуматься над возможностью наделения людей неограниченными навыками памяти и вычислительными способностями, а значит, и создания сверхинтеллекта, который поможет нам сделать шаг в новую, постчеловеческую эру. В сочетании с другими технологиями, такими как GPS, нейрокомпьютерный интерфейс имеет несколько потенциальных применений в повседневной жизни, например, когда речь идет о вождении автомобиля или пилотировании самолета.

Разработка этих устройств стала возможной благодаря достижениям в таких дисциплинах, как нанотехнологии, биотехнология, нейробиология и информационные технологии. Было высказано предположение, что нейрокомпьютерный интерфейс приблизит нас к технологической революции, поскольку, по сути своей, он представляет собой слияние человеческого тела с искусственным интеллектом. В свете этого ряд исследователей утверждают, что со временем мы сможем стать Homo cyberneticus – человеческим видом, живущим при поддержке технологических улучшений. Будущее покажет.