Разное

Извините, но мы не можем воскресить вас

28.09.2021

Вас ждет бессмертие. Когда вы сделаете свой предсмертный вздох, мы введем в ваш мозг консервант, который зафиксирует в нужном положении каждую из триллиона (или около того) связей между вашими 86 миллиардами нейронов. Затем мы отсканируем ваш мозг и получим полную и точную картографию его нейронных связей — ваш коннектом. Достаточно загрузить эту схему в компьютер, привести ее в действие — и вы снова будете жить.

Обещания оцифровать ваш разум звучат соблазнительно. Они основаны на мнении, что нейронная сеть является не только хранилищем вашего интеллектуального капитала, но и тем, что делает вас, собственно, вами. Частные компании и некоммерческие организации работают над тем, чтобы эти обещания стали реальностью. Исследователи ищут наиболее эффективные способы создания схемы нейронных связей, где будет отражен каждый маленький синапс, соединяющий пару нейронов. Восторженные статьи в СМИ, журнальные публикации и сомнительные личности возвещают о приближении эры жизни после смерти. Как утверждал Себастьян Сеунг: вы — это ваш коннектом.

К сожалению, это неправда. Перенести разум человека в компьютер путем сканирования мозга не получится. Не только потому, что у нас нет такой технологии (у нас ее на самом деле нет). А потому, что в принципе невозможно воссоздать человеческую личность из ее коннектома.

Причины несостоятельности этой футуристической идеи нетрудно понять. Все они сводятся к одному главному доводу: коннектом — статичное изображение нейронной сети в момент ее сканирования, а мозг — это не статичная субстанция. Все его компоненты находятся в динамике, начиная с взаимодействия миллиардов нейронов, постоянно контактирующих друг с другом через устойчивые обратные связи, и заканчивая перманентной молекулярной механикой внутри каждого нейрона, контролирующей и влияющей на все его функции и структурные параметры.

Мы знаем множество проявлений мозговой активности. Наиболее показательным является взаимодействие нейронов. Эти возбудимые клетки постоянно посылают друг другу электрические импульсы, “вспышки” энергии, которые проносятся по аксонам к конечным целям (я написал книгу о нейронах и о том, как они помогают понять работу вашего мозга). Сигналы, передаваемые одним нейроном другому, — это “приводной механизм” вашего организма. Например, импульсы, исходящие от мотонейронов спинного мозга, обеспечивают сокращение ваших мышц, что позволяет вам сжимать пальцы, вытягивать руки, делать махи ногами, распрямлять плечи. Помимо этого, ваш мозг полон импульсов, отвечающих за зрение, слух, принятие решений, запоминание имени актера из фильма, который вы посмотрели вчера.

Что может коннектом рассказать нам об этих импульсах? Практически ничего. Только то, откуда посылались сигналы в момент сканирования мозга. (Поскольку предполагается делать копию мозга за мгновение до смерти — согласитесь, не в самый лучший момент жизни человека, — у меня возникает сомнение в том, стоит ли вообще воссоздавать картину такого мозга). Коннектом ничего не сообщит нам о том, когда и как будет отправлен импульс.

Когда и как часто нейрон посылает импульсы, зависит от того, как он реагирует на свои входные сигналы. Определение типа нейрона может дать нам лишь приблизительное представление об этом. Мы знаем, что пирамидальный нейрон, находящийся в коре головного мозга, реагирует на входные сигналы иначе, чем быстро разряжающийся интернейрон; а последний отвечает на свои входные сигналы иначе, чем проекционный нейрон полосатого тела.

Это все, что может дать нам знание типа нейрона — просто качественные различия в том, как он реагирует по сравнению с другими типами нейронов. Однако мы ничего не можем сказать о динамике отдельно взятого нейрона. Знаем только, что она зависит от формы и размера нейрона, места дендрита, куда попадают входные сигналы, конформации различных типов ионных каналов.

Графическое описание нейронной сети, коннектом не раскрывает нам (и никогда не сможет раскрыть) ни одного из этих свойств нейрона. Мы не сможем определить по коннектому, как тот или иной нейрон реагирует на входные сигналы. Мы не сможем смоделировать эту реакцию, даже если будем знать все о нейронной сети, кроме типа конкретного нейрона. Более того, эффект, который производит импульс, когда достигает синапса, также нельзя определить по коннектому.

Есть два важных вопроса, на которые коннектом не может ответить.

Первый: насколько сильны нейронные контакты? Чем сильнее связь между нейронами А и В, тем большее влияние оказывает импульс, исходящий от нейрона А, на то, когда нейрон В отправит свой собственный сигнал. Этого мы не можем определить по коннектому. Конечно, существуют корреляции между интенсивностью синапса и его особенностями, такими как размер остистого отростка, на котором образован синапс, или количество рецепторов нейромедиаторов, находящихся в синапсе. Но это не то, что можно узнать из коннектома, — для получения этих данных требуется реконструировать не только синапсы, но и наноразмерные элементы структуры каждого из них.

Реконструкция одного триллиона синапсов, мягко говоря, неосуществимая затея. Даже если бы нам это удалось, мы смогли бы установить всего лишь корреляцию, и притом довольно слабую. Единственный способ узнать силу конкретного синапса в вашем мозге — подвергнуть его шквалу регистрируемых экспериментов. Коннектом такой информации не дает. Тем не менее, знание силы каждого синапса необходимо для точного моделирования данного участка вашего мозга.

Другой вопрос еще сложнее: насколько надежны синапсы? Некоторые связи между нейронами всегда работают; каждый импульс, поступающий в синапс, вызывает ответ от принимающего нейрона, пусть даже слабый. Многие синапсы выходят из строя с поразительной скоростью. Связи между нейронами в гиппокампе могут нарушаться 90% времени. Это 90% поступающих импульсов, которые не создают никакой реакции в принимающем нейроне — они не достигают своей цели. Частота сбоев в работе определенного синапса невидима для коннектома. Тем не менее, знание того, как часто синапс терпит неудачу, важно для точного моделирования данного участка вашего мозга.

И, конечно, ни одно из звеньев нейронной сети не является статичным: нейроны сокращаются и отращивают свои дендриты; рецепторы дендритов увеличиваются, уменьшаются и перестраиваются в разные точки; восприимчивость ионных каналов меняется; сила и надежность синапса колеблются. Этот постоянно меняющийся мозг — вы, тот, кто думает, запоминает, планирует, действует.

Попытка воспроизвести ваш мозг, исходя из коннектома, равносильна попытке представить вашу социальную жизнь, ограничившись контактами, которые у вас есть в данный момент. Такой подход ничего не скажет о том, как вы взаимодействуете с различными людьми, как часто и насколько тесно вступаете в сотрудничество, с кем у вас отношения хорошие, а с кем плохие, к кому вы безразличны, а кого считаете токсичным человеком, но терпите его только за вкусные домашние пирожные, которыми он вас угощает. Это также не прольет свет на историю и динамику ваших отношений, на то, как они начинались, развивались и изменялись, как крепли или слабели связи с каждым из ваших знакомых.

Даже если бы мы каким-то образом знали все вышеперечисленное — точную форму, размер и состав ионных каналов каждого из 86 миллиардов нейронов в вашем мозге, а также силу и частоту сбоев в каждом из примерно одного триллиона синапсов, это не помогло бы. Есть один факт, о котором я еще не упомянул. Чтобы узнать, когда и как часто нейрон посылает свои сигналы, надо выяснить, когда он получает импульсы от других нейронов. А для этого надо определить, когда те, другие, получили свои входные импульсы. И так далее, до бесконечности. Чтобы узнать вас, нам придется смоделировать эту бесконечную рекурсию импульсов; для этого нам нужно будет повторить все ваше развитие, начиная с момента появления ваших первых импульсов.

Не поймите меня неправильно, есть веские научные причины для создания коннектомов:

понять принципы связи между нейронами;
узнать, насколько сильно различается мозг у представителей одного и того же вида;
обнаружить изменения в нейронной сети, которые предсказывают расстройства мозга — от шизофрении до болезни Альцгеймера.

И поэтому есть веские научные причины для работы над способами идеального сканирования мозга, чтобы эти коннектомы можно было воссоздать. Но коннектомы — это статичные, фиксированные изображения, которые нельзя отождествить с вами. Мне жаль вас огорчать, но, как выяснилось, мы не сможем загрузить ваш разум в компьютер, потому что вы ни в малейшей степени не определяетесь связями между вашими нейронами. Вы — не ваш коннектом.

Об авторе статьи

Марк Хамфрис — заведующий кафедрой вычислительной нейробиологии Ноттингемского университета (Великобритания) и автор книги “Импульс: Эпическое путешествие по мозгу за 2.1 секунды” (Издательство Принстонского университета).

Twitter: @markdhumphries