Нижегородский профессор Ирина Мухина о своей модели искусственного мозга: «Ученые столкнутся с этическими проблемами»

В Приволжском исследовательском медицинском университете (ПИМУ), который находится в Нижнем Новгороде, есть уникальная лаборатория – там ученым удалось создать модель искусственного мозга. Сейчас этот объект является лишь срезом ткани, но в скором времени может быть развит в подобие настоящего органа человека. Уникальный научный эксперимент проводят под руководством доктора биологических наук, профессора Ирины Мухиной. В большом интервью ученая рассказала нам, о чем думает искусственно выращенный «мозг» и чем он может быть полезен для человечества.

Расскажите, пожалуйста, про ваше открытие: в СМИ и соцсетях активно обсуждают, что вы с командой сумели вырастить искусственный мозг, который даже может думать?

— Прежде всего, конечно, с терминами давайте определимся. Открытия тут нет – искусственный мозг как полноценный орган пока никто не открыл и его не создал. Я не уверена, что его могут сделать в том понятии, как мы это представляем себе: какая-то субстанция без костей, искусственная, да еще и думает, и вообще говорит с тобой. Это исходя из того, как вы описали. Такое сейчас фантастика.

А что тогда мы изучаем и что мы вырастили? Наша команда создала искусственную ткань мозга. Мы взяли из эмбриона клеточки стволовые, которые затем дифференцировались в определенных средах, и таким образом они превратились в ткань. Получился такой биологический микрочип. Я не могу назвать его самим органом, потому что там нет всех отделов, иерархии. Но все-таки это ткань. И мы научились регистрировать ее функции, то есть как она работает.

У человека мозг изучают с помощью электроэнцефалографии – регистрируют электрическую функцию. Многие люди пользуются этим методом для диагностики каких-либо заболеваний. Этот способ снимает суммарный заряд всех клеток, но мы, исследуя нашу ткань, лезли в каждый нейрон по отдельности. Их может быть 600, две тысячи, 50 тысяч на таком чипе маленьком, и с каждого из них можно снять такой потенциал. Запись таких потенциалов – это очень сложный рисунок, его тяжело расшифровать, этим занимаются математики. В нашей группе они тоже есть, они изучают, что же «сказала» наша мозговая ткань.

То, что воспроизвела эта ткань, – это что? Мысль? Ответ?

— Чтобы разобраться в этом, мы создавали ей различные условия. Например, убрали кислород. Когда человек задыхается, мозг испытывает недостаток кислорода и как-то реагирует на это. Вот мы посмотрели, как себя поведет ткань в таких условиях. Да, паттерн действительно изменился. Потом мы убрали глюкозу – это то, чем питается наш мозг. Тоже действия изменились. Мы меняли температуру, добавляли различные вещества к этой ткани и видели – да, меняется ее активность. Таким образом мы можем сказать, что наша выращенная ткань действительно живет, функционирует, отвечает на изменения окружающей среды, используя определенные закономерности. Это еще не мысль, но первые шаги к ней.

Чем может быть полезно исследование ткани?

— Мы можем подобным методом исследовать функцию мозга у животного, в том числе у человека. Зачем это нужно? Во-первых, чтобы расшифровать, как наш мозг вообще думает. Каким образом он использует свои электрические сигналы в нейронных сетях, чтобы сформировать наше поведение.

Мы начали работать над этим еще в 2007 году. Наша школа нижегородских нейробиологов усложнила имеющийся зарубежный опыт. Мы быстро догнали эти достижения и сейчас где-то их опережаем. Например, решили посмотреть, что будет, если взять нейроны из разных отделов мозга и сделать между ними соединение – как одна ткань будет влиять на другую? Этот эксперимент сейчас продолжается.

Тут интересен такой аспект: мы понимаем, что иногда одна часть мозга у нас работает, другая – нет. Это происходит по причине травм, инфекций и других вещей. Можно ли с помощью другой части мозга простимулировать, улучшить работу другой части? Такой эксперимент очень перспективен, потому что тут мы можем наблюдать с помощью разных способов на клеточном уровне, как клетки ведут себя в разных условиях. Не заглянешь в такое окошечко в настоящий мозг человека: это сложно по этическим соображениям, да и многим другим. А тут можно!

Ткань, которую вы вырастили, еще далека от настоящего мозга, но в дальнейшем она может быть развита в приближенную модель. Она будет реально похожа на человеческий мозг?

— Наша ткань когда-нибудь будет усложняться. В ближайшее десятилетие, я думаю, она усложнится до трехмерной структуры. Другая задача, которая еще не достигнута, но вполне реальна, – «кровоснабжение» этой ткани. В нашем мозге клетки живут потому, что имеют развитую сеть капиллярных сосудов: так нейроны получают кислород, питаются, а кровь уносит вместе с собой отработанные вещества, то есть так мозг не отравляется. Это оказалось достаточно сложной системой для эксперимента, но инженерная мысль сейчас развивается, и в будущем это вполне возможно осуществить.

Какой примерно срок до того, что ученые начнут изучать полноценную модель мозга?

— Создать такую модель и понять как она работает – это мечта. За десять лет мы сможем научиться делать микрососуды, а дальше идет другая работа – с мышиной модели надо перейти на человеческую. Сейчас мы изучаем сами себя. А кого ж еще изучать? Ученые изучают сами себя. Человек изучает человека. Когда именно мы сможем разобраться во всех нейробиологических задачах, которые существуют – сложно сказать.

Этическая сторона вопроса: не задавал ли вам кто-нибудь вопрос о том, что вы занимаетесь евгеникой, в лаборатории якобы человека выращиваете?

— Нет, конечно. Мы ведь не человека выращиваем, это раз. И даже мозг как орган мы не выращиваем, это два. Всегда подчеркиваю – мы выращиваем максимум ткань, которая является моделью. В будущем ученые могут столкнуться с такой этической проблемой, но это точно будем не мы. Если они дойдут до того, что получилось создать настоящий мозг и теперь нужно пересадить его в человека. Но это фантастика, конечно. До этого еще много десятилетий.

Почему это так сложно? Выращивают же другие органы, казалось бы. Мозг отличается от других органов тем, что в нем клетки не просто соединяются и рядом лежат, а еще и взаимодействуют друг с другом через определенные контакты. Они работают и управляют нашим организмом только все вместе, когда находятся в этой сети.

Чем еще может быть полезна выращенная ткань?

— Наша модель работает на определенные задачи. Например, стоит вопрос: как сделать так, чтобы компьютерная программа нейронной сети работала более слаженно, быстрее вычисляла? А давайте посмотрим, как мозг с этим справляется? Дадим ему задачку в виде потенциала действий, выясним, как он ее будет трансформировать. Ну вот это можно посмотреть на таких чипах, которые мы создали. Понять, как решается эта задача живой нейронной сетью, а потом перевести в язык цифру и заложить это в новый вычислительный интерфейс.