Erinnerungen sind eines der erstaunlichsten, erstaunlichsten und gleichzeitig wenig untersuchten Ergebnisse der Arbeit der neurophysiologischen Mechanismen unseres Körpers. Schließlich ermöglicht die Kombination der Arbeit winziger Synapsen in unserem Gehirn und der Aktivierung von Neuronen, die sie verwenden, Bilder dieser Dinge, an die wir uns erinnern, in unserem Kopf zu erscheinen. Die Summe all unserer Erinnerungen macht uns zu dem, was wir sind. Sie sind in jeder Hinsicht wir. Ohne sie würden wir aufhören zu sein, wer wir sind.
In einer der Folgen der britischen Science-Fiction-Serie "Black Mirror" (der nicht zugesehen hat, kann ich es nur empfehlen), die über unsere mögliche dystopische Zukunft berichtet, wurde von einem winzigen Gerät gesprochen, das hinter das Ohr eines Menschen implantiert ist und ihm die Möglichkeit gibt, sich nicht nur schnell an einige zu erinnern Ein Moment aus der Vergangenheit, aber auch diesen Moment in Ihrem Kopf in erstaunlich klaren Details „spielen“, wie ein Film auf dem Bildschirm vor Ihren Augen.
Theodore Berger, ein biomedizinischer Ingenieur an der University of Southern California, verspricht dieses Rückrufniveau (das wahrscheinlich das Beste ist) nicht, aber er hat lange an solchen Gedächtnisimplantaten gearbeitet. Das Gerät, das dank einer speziellen Methode zur elektrischen Stimulation eines Teils des Gehirns direkt in das Gehirn implantiert wurde, kann die Funktionen des Hippocampus imitieren und so die Bildung von Erinnerungen ermöglichen. Die Tests der ersten Modifikationen einer solchen Vorrichtung wurden an Labormäusen und Affen durchgeführt. Laut dem Wissenschaftler ist es an der Zeit, ein solches Gerät an Menschen zu testen.
Das Gerät von Berger basiert auf der Theorie, wie der Hippocampus Kurzzeitgedächtnisse (z. B. wo Sie Ihre Schlüssel ablegen) in Langzeitgedächtnis umwandelt (Sie können sich später daran erinnern, wo Sie sie abgelegt haben). Der Wissenschaftler führte seine frühen Experimente an Kaninchen durch: Zuerst spielte er ein bestimmtes Geräusch und blies ihnen dann ins Gesicht, wodurch sie zum Blinzeln gezwungen wurden. Er bemerkte bald, dass die Kaninchen nach dem Hören des Geräusches anfangen würden zu blinken, auch ohne dem Luftstrom ausgesetzt zu sein. Berger beschloss, die Aktivität des Hippocampus in diesem Moment mithilfe eines Enzephalogramms aufzuzeichnen (er verband Elektroden mit dem Kopf des Kaninchens, die die Gehirnaktivität ablesen), und stellte fest, dass die Kaninchen lernten, das Geräusch mit dem weiteren Effekt des Luftstroms auf sie zu assoziieren. Das Enzephalogrammbild zeigtedass sich die Signale im Hippocampus in diesem Moment auf völlig vorhersehbare Weise ändern.
„Durch das Training ist der Hippocampus aktiv an der Veränderung der Schaltkreise von Impulsen (Signalen) beteiligt“, kommentiert Gregory Clarke, ehemaliger Berger-Student und Professor für biomedizinische Technik an der Universität von Utah (USA).
Berger selbst gab diesem Schema der angelegten Impulse den Namen "Raum-Zeit-Code". Und dieser Code wird dadurch bestimmt, welche Neuronen im Gehirn an der Signalübertragung teilnehmen und wann genau diese Übertragung stattfindet.
„Die zeitliche Übertragung des Raum-Zeit-Codes durch die verschiedenen Schichten des Hippocampus verwandelt ihn in einen anderen Raum-Zeit-Code. Wir wissen noch nicht warum, aber wenn dies der Fall ist, kann der Rest des Gehirns den resultierenden Zeit-Raum-Code als Langzeitgedächtnis wahrnehmen “, erklärt Berger.
Der ausgehende Code ist ein Speicher, den der Rest des Gehirns als lesbares und verständliches Signal verwendet. Bei Kaninchen blinken sie, nachdem sie ein bestimmtes Geräusch gehört haben. Berger zufolge konnte er ein mathematisches Modell ableiten, das im Allgemeinen eine Verhaltensregel für den Hippocampus darstellt und zur Umwandlung von Kurzzeitgedächtnissen in Langzeitgedächtnisse verwendet wird.
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Mit dieser allgemeinen Regel schuf er einen künstlichen Hippocampus für Laborratten. Er brachte Nagetieren zunächst bei, gedächtnisorientierte Aufgaben auszuführen. Er brachte Nagetieren bei, einen von zwei benachbarten kleinen Hebeln zu drücken, und irritierte sie dann mit einem gerichteten Licht. Nach einer Zeit, als das trainierte Nagetier zur Aufgabe zurückkehrte, brachte Berger ihm bei, einen anderen Hebel zu drücken, der demjenigen entgegengesetzt war, den die Ratte ursprünglich gedrückt hatte. So wurde gezeigt, dass sich das Nagetier daran erinnerte, was von ihm verlangt wurde.
Während dieser Trainingseinheiten zeichneten Berger und seine Kollegen die Verteilung der Signale auf, die durch den Hippocampus der Nagetiere gingen, und stellten fest, dass die Raum-Zeit-Codes der Erinnerung an die Aufgabe durch Drücken der Stöcke entsprechen. Wissenschaftler haben Informationen über die Signalstromkreise gesammelt, die in den Hippocampus eintreten und diesen verlassen, und auf der Grundlage dieser Daten ein mathematisches Modell entwickelt, das den ausgehenden Raum-Zeit-Code vorhersagen kann, der dem ursprünglich eingehenden Code entspricht. Später, als Berger ein Medikament injizierte, das die Gedächtnisbildung bei Ratten blockiert, die darauf trainiert waren, Hebel zu drücken, stimulierte er mit seinem Gerät das Gehirn elektrisch mit einem Impulsmuster, das dem von seinem mathematischen Modell vorhergesagten ausgehenden Raum-Zeit-Code entspricht. Das Experiment endete mit vollem Erfolg. Die Ratten drückten die rechten Hebel.
„Ihr Gehirn bezog sich auf den richtigen Code, als ob der Code von ihm selbst erstellt worden wäre. So haben wir gelernt, Erinnerungen wieder ins Gehirn zu bringen “, kommentiert Berger.
Berger testete auch die Funktionalität des Implantats bei Rhesusaffen und stellte ihre Fähigkeit wieder her, Erinnerungen an einen Teil des präfrontalen Kortex abzurufen. Dieser Bereich ist an der Arbeit von Exekutivfunktionen beteiligt, beispielsweise an der Verwendung von Erinnerungen zur Lösung neuer, bisher nicht angetroffener Aufgaben. In diesem Zusammenhang wurde auch gezeigt, dass das Implantat die Gedächtnisfunktion von Affen wirksam verbessert.
Aber kann ein ähnliches Implantat beim Menschen eingesetzt werden und funktioniert es?
"Alle diese Implantate, die direkt mit dem Gehirn interagieren, müssen sich einem grundlegenden Problem stellen", sagt Dustin Tyler, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Case Western Reserve University.
„Das Gehirn hat Milliarden von Neuronen und Billionen von interneuronalen Verbindungen (Synapsen), die es ihnen ermöglichen, zusammenzuarbeiten. Daher ist es äußerst schwierig, eine Technologie zu finden, die direkt mit so vielen Neuronen interagieren und diese kombinieren kann, um auf einem angemessen hohen Niveau zu arbeiten."
Wenn Cochlea-Implantate, die eine Reihe von Schallfrequenzen simulieren, indem sie den Hörnerv durch ein paar Dutzend Elektroden stimulieren, den Schall letztendlich nicht perfekt imitieren können, was können wir dann über ein so komplexeres System wie das Gedächtnis sagen? Sie müssen verstehen, dass Wissenschaftler auf dem gegenwärtigen Stand der Methoden und Technologien, die all diese Elektroden verwenden, noch sehr weit von der tatsächlichen Möglichkeit der Modellierung von Erinnerungen entfernt sind. Dies hinderte das neue Startup Kernel jedoch nicht daran, sich mit Berger in Verbindung zu setzen, ihn einzustellen, ihn zum Leiter der Forschungsabteilung zu machen und seine Forschung zu finanzieren.
Kernels ursprüngliches Ziel war es, Berger-Implantate als medizinische Geräte auf den Markt zu bringen, die Menschen mit verschiedenen Gedächtnisproblemen helfen können. Berger führt derzeit klinische Studien mit seinem Implantat an Freiwilligen durch und berichtet, dass Patienten bei Gedächtnistests gute Leistungen erbringen. Laut Brian Johnson, CEO von Kernel, möchte Kernel jedoch Geräte entwickeln, die durch einfache und sichere Operationen in das menschliche Gehirn implantiert werden können und die menschliche Intelligenz in Bereichen wie Aufmerksamkeit, Kreativität und Fokus verbessern.
Natürlich wird ein solches Ergebnis für verschiedene Regulierungsbehörden zu einem neuen Tätigkeitsfeld und Gegenstand vieler Streitigkeiten und Fragen: Sind diese Geräte medizinische oder normale Verbraucher? Und müssen wir ihre Verteilung regulieren? Aus Sicht von Gesundheitsorganisationen werden solche Geräte, wenn sie unter anderem die Fähigkeit besitzen, Krankheiten zu diagnostizieren oder zu behandeln oder die Struktur und Funktion der Körperfunktionen zu beeinträchtigen, wahrscheinlich tatsächlich als medizinisch angesehen. Subkutane Implantate, die die Konzentration oder Kreativität einer Person steigern können, entziehen sich jedoch wahrscheinlich einer strengen behördlichen Aufsicht und werden als dieselben herkömmlichen Nahrungsergänzungsmittel angesehen, die unser Gehirn stimulieren.
Johnson selbst äußerte sich nicht dazu, in welche Richtung sein Unternehmen Kernel arbeiten wird und welche Art von Geräten es am Ende produzieren will. Höchstwahrscheinlich hängt alles vom jeweiligen Implantat, seinen Funktionen, seinem Umfang und möglichen Nebenwirkungen ab. Natürlich hat jedes Medizinprodukt wie jedes Medikament seine eigenen Nebenwirkungen. Im Moment können wir nur warten und hoffen, dass diese Nebenwirkungen eine positive Seite haben und nicht zu einer weiteren Inspiration für die neue abschreckende Episode der Serie "Black Mirror" werden.
NIKOLAY KHIZHNYAK
