Марк Мосевицкий - Распространенность жизни и уникальность разума?
Необходимо признать, что в науке осталось много нерешенных, а возможно, и нерешаемых при современном уровне знаний проблем, связанных с деятельностью мозга. Исследование этих проблем откроет неведомые ныне возможности повышения интеллекта. Рассмотрим некоторые из таких проблем.
8.4.8. Контроль формирования нейронной сети
Одним из главных ожиданий, связанных с открытием функциональной значимости “молчащих” областей генома (параграф 8.4.5.), является подтверждение гипотезы о записи в них программ, управляющих развитием и деятельностью мозга. В первую очередь, как несколько более продвинутую, рассмотрим проблему формирования нейронной сети. Суть этого процесса состоит в установлении меж-нейронных контактов, причем все контакты вполне конкретные: каждый нейрон протягивает свой длинный отросток (аксон) к определенному нейрону (клетке-мишени), даже если их разделяет значительное расстояние, и устанавливает с ним контакт (синапс). При этом аксон, ведомый находящимся на его конце конусом роста, двигаясь по сложной траектории, минует множество других нейронов, которым предназначены свои контакты. Формально многие детали этого процесса хорошо изучены (Tessier-Lavigne and Goodman, 1996; Dickson, 2002). Движение конуса роста контролируют размещенные вдоль всего маршрута внеклеточные белки-ориентиры, взаимодействующие с белками-рецепторами, интегрированными в мембрану конуса роста. Результатом такого взаимодействия является перестройка тубулинактинового скелета конуса роста, непосредственно влияющая на направление следования конуса роста на данном этапе его маршрута до встречи с очередным ориентиром. Очевидно, что в каждом нейроне должна быть реализована программа, контролирующая маршрут его аксона. На каждом этапе маршрута программа предоставляет информацию о синтезах и модификациях определенных компонентов конуса роста (белков, липидов и образованных ими структур), необходимых на этом этапе для его продвижения по направлению к следующему ориентиру и т. д. до установления конусом роста синаптического контакта с клеткой-мишенью.
Выше мы говорили о возможности искусственного повышения интеллекта путем образования нестандартных межнейронных контактов с помощью оперативного вмешательства. Необходимость операции отпадет после расшифровки программ, контролирующих установление конкретных контактов, т. к. появится возможность внесения изменений в определенные программы (мутаций), которые заставят управляемые ими конусы роста отклониться от стандартного маршрута и образовать синапс с новой клеткой. Однако на этом пути еще много трудностей. Очевидно, что управляющие программы весьма сложны. Возможный схематический вариант такой программы был рассмотрен ранее (Мосевицкий, 2003).
Предопределенность межнейронных контактов предполагает передачу необходимой информации по наследству из поколения в поколение, т. е. запись ее в клеточном геноме. Если принять, что в отдельном нейроне реализуется одна определенная программа, то всего таких программ по числу нейронов не менее 1011 (фактически, управляющих программ должно быть значительно больше, т. к. аксоны ветвятся, и конусы роста ответвлений направляются к собственным клеткам-мишеням). Здесь мы обратим внимание на тот общеизвестный факт, что состав генома во всех клетках организма одинаков. Следовательно, в нем закодированы все управляющие программы, формирующие нейронную сеть мозга. Активирование этих программ происходит только в нейронах — в каждом по одной, специфичной для данного нейрона. Возникает вопрос, где и как может быть записано такое количество информации. Привлечение не кодирующей белки “теневой” части генома не дает решения этого вопроса без дополнительных предположений, т. к. число программ, которые должны быть переданы по наследству, многократно превышает число нуклеотидов (3∙109) в полном геноме человека.
Представляется очевидным, что решение проблемы записи и использования всего этого массива информации, когда оно придет, не будет тривиальным. Это решение расширит наши представления о способах хранения наследуемой информации в клетке. В настоящее время нельзя предсказать, когда все эти исследования и, тем более, связанные с ними практические проекты будут осуществлены. Они могут потребовать столетий, но решение может прийти и значительно быстрее. Вспомним, что современная молекулярная генетика зарождалась в 50-е годы прошлого столетия. Вряд ли тогда сами зачинатели новой науки могли предсказать достижения предстоящего десятилетия (расшифровку генетического кода, раскрытие механизма синтеза белка и т. д.) и, тем более, пятидесятилетия (полная расшифровка генома человека, конструирование трансгенных животных, клонирование животных, а в скорой перспективе — клонирование человека).
Решение вопросов, связанных с контролем формирования нейронной сети, может оказаться ступенькой к решению самой интригующей задачи: выяснению природы мыслительной деятельности человека. Не исключая другие подходы, следует признать, что синапсы, первоначально образованные при формировании нейронной сети, благодаря их астрономическому количеству (1012-1013), многообразию деталей структуры и сменам локализаций (пластичность синапсов), обеспечивают практически неограниченное число ячеек памяти (Markus and Petit, 1989; Marrone and Petit, 2002). Следовательно, синапсы могут послужить материальной базой обучения и памяти (Verhage et al., 2000; Geinisman, 2000; Muller et al., 2000). Согласно наиболее распространенной концепции запоминание любой информации сопряжено с переключением синапсов или с их структурной модификацией. Пока реформированные синапсы сохраняются, жива память о сопряженном с ними событии. Эта концепция пока весьма формальна. Она не объясняет, как событие (впечатление) фиксируется в синапсах, как при воспоминании “высвечиваются” именно синапсы, имеющие отношение к вспоминаемому событию, наконец, как структурные детали этих синапсов трансформируются в воспоминаемые образы, ощущения, мысли. И это неудивительно, т. к. отсутствует даже приблизительное понимание природы этих, как считают некоторые исследователи, “нематериальных” эффектов, которые, однако, действенно влияют на разнообразные реакции организма.
8.4.9. Электромагнитная и квантовая гипотезы формирования памяти и мыслей
Предложены новые гипотезы, авторы которых надеются прояснить связь между вполне объяснимыми физическими и биохимическими процессами в синапсах и мыслительными эффектами. Согласно одной из них, поступающая в мозг информация запоминается в форме электромагнитных полей определенной частоты и интенсивности. События, информация о которых поступает в мозг через органы чувств, как и собственные мысли, могут фиксироваться благодаря наложению полей (Martinez-Banaclocha, 2005; Banaclocha, 2007).
Другие исследователи пытаются описать процессы запоминания и мышления, используя квантово-механические подходы. В ряде “квантовых” гипотез сигналы, контролируемые мембранными рецепторами, каналами, а также освобождение нейромедиатора в синаптическую щель (экзоцитоз) рассматриваются как квантованные и вероятностные процессы (Eccles, 1986; Beck and Eccles, 1992; Rosa and Faber, 2004; Macgregor, 2006; Smith, 2007). Другие авторы (Hameroff et al., 2002; Пенроуз, 2005) обратили внимание на тубулиновые микротрубочки, являющиеся элементами клеточного цитоскелета. Автор полагает, что состояния взаимодействующих молекул тубулина в структуре микротрубочки квантуются, благодаря чему микротрубочки могут быть использованы для записи и хранения информации. Правомерность привлечения квантово-механических подходов к описанию таких достаточно крупномасштабных явлений, как экзоцитоз или поведение крупных молекул тубулина и, тем более, надмолекулярных структур (микротрубочек) сомнительна (Koch and Hepp, 2006). А главное, ни “волновая”, ни “квантовая” гипотезы, по крайней мере на их нынешнем этапе, не привели к лучшему пониманию, чем же являются память и мышление.
8.4.10. Важность выявления людей, обладающих спонтанным даром сверхспособностей
Известно, что, хотя и крайне редко, на Земле обнаруживаются люди, “страдающие” синдромом сверхспособностей. Одним из них является ныне живущий Ким Пик (Kim Peck), “болезнь” которого — абсолютная память. Ким Пик запоминает дословно все, что прочитал, и производит в уме сложные арифметические вычисления с многозначными числами. Вместе с тем, он в каких-то проявлениях неадекватен (аутист). Писатель Б. Морроу под впечатлением встречи с К. Пиком написал сценарий фильма “Человек дождя”. Томография выявила значительные анатомические аномалии в мозге К. Пика, особенно в его левом полушарии. Отсутствует также мозолистое тело — сплетение нервных волокон, скрепляющих оба полушария. Известны люди, которые обладали аналогичными сверхспособностями, но без признаков аутизма. В Латинской Америке объявился человек, запомнивший 150 тыс. знаков после запятой в иррациональном числе пи (отношение длины окружности к ее диаметру). Предыдущий рекорд (80 тыс. знаков) принадлежал жителю Японии. Можно вспомнить Вольфа Мессинга, демонстрировавшего феноменальную интуицию. Возможной причиной таких выдающихся качеств является образование нестандартных межнейронных контактов при формировании мозга, о чем говорилось выше. Предложены и иные объяснения. Некоторые нейрофизиологи пришли к выводу о присутствии в левой височной доле человеческого мозга некоего “центра подавления гениальности”. При отключении левого полушария (что, очевидно, имеет место у К. Пика) отключается и указанный центр, благодаря чему способности человека резко возрастают. Естественно, что грубое нарушение структуры мозга, что наблюдается у К. Пика, ведет и к другим изменениям мыслительной деятельности, как правило, дегенеративным. Однако можно предположить и щадящий путь отключения указанного центра, когда дегенеративные последствия отсутствуют. Такой подход соответствует утверждению, что практически каждый человек — потенциальный гений, но его высокие способности не проявляются из-за блокирующего действия “центра подавления гениальности”. Весьма соблазнительно принять эту пока еще гипотезу за истину, т. к. активирование уже существующих и сохраняемых в латентной форме возможностей, как правило, много проще, чем создание этих возможностей. Однако следует повременить с обсуждением этой парадоксальной гипотезы до получения подтверждающих ее данных.
