Proteza mechanizmów uczenia się wszczepiona do mózgu

Naukowcom udało się przywrócić szczurom zdolność uczenia się, wszczepiając im trochę elektroniki w sam środek głowy.

- Włączamy i szczur zapamiętuje. Wyłączamy - szczur zapomina - ekscytuje się prof. Theodore W. Berger z Uniwersytetu Południowej Kalifornii. Opublikował właśnie na ten temat artykuł w „Journal of Neural Engineering”. Jego zespół pracuje nad mózgową protezą od ponad 20 lat.

Eksperyment nie był sympatyczny, bo badanym szczurom naukowcy najpierw upośledzili zdolność uczenia się, żeby potem je uleczyć. Chemicznie uszkodzono im połączenie między kluczowymi dla zapamiętywania obszarów w obrębie hipokampa.

Proteza uszkodzonych neuronów hipokampa / rys. www.NeuralProsthesis.com

Proteza uszkodzonych neuronów hipokampa / rys. www.NeuralProsthesis.com

- Bez hipokampa nie działa pamięć długotrwała, ale krótkotrwała wciąż funkcjonuje - wyjaśnia profesor. Szczury z niesprawnym hipokampem nie były w stanie się uczyć, bo pamiętały wszystko tylko przez kilka sekund. Nie straciły przy tym wyuczonych wcześniej umiejętności i starały się wykonywać odpowiednie zadania, by otrzymać nagrodę. Miały jednak problem z dłuższymi sekwencjami działań, bo nie były w stanie zapamiętać, co robiły przed chwilą.

Zespołowi prof. Bergera udało się jednak stworzyć elektroniczną protezę zniszczonego połączenia. Urządzenie odtwarza wzór interakcji między rozdzielonymi obszarami mózgu. Jest w stanie zebrać sygnały z jednej części hipokampa, odpowiednio je przetworzyć (zastępując uszkodzony obszar) i przesłać do drugiej części hipokampa. Nie wystarczy bowiem obejść uszkodzony obszar wiązką elektrod, bo w zdrowym hipokampie wykonuje on określone zadania i właśnie te procesy udało się skutecznie odtworzyć za pomocą chipa-protezy.

Co dalej? Eksperymenty na szympansach, a potem - pierwsze terapie dla ludzi.

Stworzona w Los Angeles technologia ma szansę wkrótce pomagać ludziom chorym na Alzheimera, dotkniętym skutkami udaru albo innych uszkodzeń mózgu.

Kalifornijski zespół wszczepił swoje urządzenia również zdrowym szczurom i okazało się, że można elektronicznie wspomagać ich procesy zapamiętywania, poprawiając ich pamięć.

- Mając odpowiednią wiedzę o sposobie, w jaki mózg koduje wspomnienia, potrafimy przywrócić, a nawet wzmocnić procesy zapamiętywania i uczenia się. Udaje się to dzięki naszej neuronalnej protezie, która identyfikuje procesy w mózgu i manipuluje nimi na bieżąco - podkreśla prof. Berger.

Kontrowersyjne? Prace nad połączeniem mózgu z elektroniką są już bardzo zaawansowane. Z jednej strony - naukowcy tworzą roboty napędzane sztucznie hodowanymi neuronami szczurów - tylko po to, by doskonalić technologie komunikowania się komputera z żywymi tkankami. Z drugiej zaś - elektrody wprowadzone głęboko w mózgi wielu chorych, pozwalają np. walczyć z bólem, którego w inny sposób nie można usunąć.

Technologie prof. Bergera idą krok dalej - umożliwiając zastąpienie fragmentu mózgu komputerem. W dodatku chodzi o obszar związany z uczeniem się i pamięcią. Etyczne problemy wiążące się z tymi fascynującymi badaniami z pewnością będą poruszane z pasją przekraczającą zapał badaczy.

Naukowcy wciąż nie wiedzą choćby tego, czy przy pewnej konfiguracji urządzenie może zapobiegać zapominaniu czegokolwiek. Psychologia naucza, że zapominanie jest równie ważne, co pamiętanie. Utrata niektórych wspomnień pozwala nam nie oszaleć. Czy prof. Berger może stworzyć istotę pamiętającą wszystko? Można to sprawdzić tylko eksperymentalnie...

Czy taka cyborgizacja w ogóle jest akceptowalna?

- To się nie różni od usuwania guza mózgu - upiera się od dawna profesor, bo przecież tradycyjna chirurgia też sztucznie rozdziela współpracujące ze sobą obszary mózgu. Przypomina też, że jego technologia ma za zadanie pomagać ludziom z uszkodzeniami mózgu.

Filozofowie, którzy od równie dawna analizują postępy prac prof. Bergera, wynaleźli już nawet argument, którego nie można obalić. Skoro urządzenie ma być wszczepiane osobom z uszkodzoną pamięcią, jak uzyskać od takiej osoby świadomą zgodę na zabieg?

Więcej o: