Они убьют вас, чтобы спасти мозг: объясняем научным языком замысел Nectome

Не так давно Nectome даже показала свою синюю мечту инкубатору стартапов Y Combinator и… попала в список желанных партнеров. И клиенты появились почти мгновенно. Нетрудно понять почему: Nectome продает старую, но очень привлекательную идею загрузки сознания в облако.

Погодите скептически закатывать глаза. Техника сохранения мозга Nectome выиграла приз в 80 000 долларов от Фонда сохранения мозга (BPF) за сохранение мозга свиньи. Теперь они объединились с одним из виднейших нейротехнологов Массачусетского технологического института (MIT), доктором Эдом Бойденом, чтобы дальше работать над методом уже сообща.

Ранее Бойден разработал отпадную технологию, которая физически увеличивает ткань мозга в 10-20 раз. Совмещая специальный соус криопресервации Nectome с микроскопией расширения Бойдена, стартап может добиться поразительного: сохранения всего человеческого мозга на наноуровне, когда каждый синапс можно будет разглядеть в электронный микроскоп.

Эта идея не так давно привлекла грант на 900 000 долларов от Национального института здоровья и более 1 миллиона долларов финансирования.

Доктор Себастьян Сьюнг однажды сказал: «Я – это мой коннектом». Нетрудно представить, что ваши воспоминания (и даже вы сами) могут быть извлечены из тщательно сохраненного мозга, и ваше сознание обретет новую жизнь.

Короче говоря, мозг в чане – это уже не ново. Но что тогда?

Замерзшие во времени

В отличие от криогеники, Nectome не хранит вашу голову в чанах с жидким азотом. Напротив, он использует метод альдегид-стабилизированной криопресервации (ASC), чтобы бальзамировать живой мозг до криозащиты.

Главная цель не в том, чтобы сохранить «биологическую жизнеспособность», говорят участники команды стартапа, «а в том, чтобы поддержать деликатную и чрезвычайно структурную форму мозга».

Впервые опубликованный в Cryobiology в 2015 году, ASC представляет собой крайне неприятный метод: погруженное в состояние полной анестезии (наркоз) тело, когда сердце поддерживается искусственно, избавляется от крови, которая заменяется химическим веществом под названием глутаровый альдегид. Этот фиксатор действует как молекулярные наручники, сшивая вместе белки и стабилизируя их структуру.

Имейте в виду: этот процесс убивает мозг. Обратного пути нет.

Но цель состоит именно в этом. Мертвый мозг не может запустить посмертные биологические процессы, приводящие к распаду. Фиксатор сохраняет мозг в максимально естественном состоянии – нейробиологи зачастую используют его, чтобы обработать образцы мозга перед разглядыванием в микроскоп.

После «фиксации» команда Nectome использует автоматический насос, чтобы запустить собственную систему циркуляции кровотока, но уже с криозащитным раствором. Затем мозг извлекают хирурги и помещают в накопитель для охлаждения до -135 градусов Цельсия.

Таким образом, «биологические время как бы останавливается, позволяя хранить мозг очень долго», объясняют ученые.

Сначала испытанная на мозге кролика и свиньи технология сработала великолепно. После оттаивания криозащита вымывается, предоставляя полностью сохранившийся мозг для коннектомического анализа.

А теперь замените кроликов и свиней людьми. Вот что хочет делать Nectome для своих клиентов.

Бесценная валюта

Как сообщает MIT Technology Review, Nectome уже запустила свои пальчики в сохранение человеческого мозга. В этом феврале команда купила мозг недавно умершей женщины и осуществила ASC в морге. Процесс занял около шести часов.

Несмотря на то, что ценный орган был мертв в течение двух с половиной часов, мозг женщины был «одним из самых лучших среди когда-либо сохраненных», говорит соучредитель Nectome Роберт Макинтайр.

Давайте на секундочку отвлечемся и отложим в сторону обещание загрузки сознания. Интеграция ASC с расширенной микроскопией обладает огромным научным потенциалом. По мнению Ма Чао, профессора Китайской академии медицинских наук, ткани, обработанные ASC, могут предоставить важную информацию о субклеточных структурах в нейроне.

«Эта информация может быть очень важна для исследования старения мозга и дегенеративных расстройств», рассказал он в интервью.

Сравнивая синаптические структуры здорового мозга и мозга с болезнью Альцгеймера, например, ученые могут получить ценнейшие данные – какие регионы мозга затрагиваются больше всего, какие структурные патологии и так далее.

Воссозданный разум

Не все согласны с тем, что ASC ­– это подходящий способ «архивировать разум».

Часть аргументов против – технологическая. Несмотря на миллиарды долларов и несколько крупномасштабных программ картирования мозга, никто (пока) не смог запечатлеть мозг млекопитающего на уровне синапсов – даже мыши.

А ведь масштабы мозга мыши и человека сильно отличаются: в мозге человека миллионы нейронов, каждый из которых образует тысячи связей с другими, формируя триллионы синапсов. Сегодня даже самые передовые попытки представить такую картину не могут справиться даже с одним кубическим миллиметром мозга мыши.

Доктор Кеннет Хэйворт, президент Фонда сохранения мозга, не видит в этом проблемы. Через 100 лет, говорит он, у нас уже будет технология визуализации целого мозга. А высказываясь в поддержку ASC как процедуры окончания жизни, он отмечает, что поскольку информационное содержимое сохраняется, есть «хотя бы возможность в будущем восстановить пациента при помощи очень продвинутых технологий».

Технологические барьеры в сторону. Возможно, куда более спорной идеей будет то, что ваши воспоминания, мысли и личность могут быть восстановлены путем изучения одной только структуры.

Живой мозг, в конце концов, постоянно пребывает в движении. Нейробиологи часто захватывают мимолетный процесс работы нейронов, вставляя электроды в мозг, чтобы поймать электрические сигналы. Или же используют светящиеся в темноте белковые датчики для мониторинга нейронной активности.

Другими словами, как и любые биологические процессы, мысль динамична. Невозможно воссоздать целого человека, используя только буквы ДНК – экспрессия его ДНК, основанная на сложных взаимодействиях между ним самим и его окружением – вот что делает его человеком.

Аналогичным образом, вполне возможно, что вы не сможете восстановить историю нервной деятельности из зафиксированного в неподвижности мозга. Возможно, не удастся извлечь ни одной мысли из полной карты коннектома.

Доктор Сэм Гершман, информатик-нейробиолог Гарвардского университета, называет коннектом «функционально обедненным источником информации о функции мозга».

Вдумайтесь: у нейробиологов был полный коннектом C. Elegans, червяка-нематоды, с 1980-х годов. Что испытывало существо перед смертью? Какими были его последние мысли? Несмотря на то, что у червя было всего 7000 нейронных соединений, мы так ничего и не узнали.

«Одна только синаптическая структура предоставит только статическую карту», говорит Ма. «Однако факторов, которые могут влиять на воспоминания и интеллект, намного больше. Замораживая мозг в определенный момент времени, мы теряем временную информацию о мозге».

В конце концов, непонятно, что нужно сохранить, чтобы извлечь «вас» из массивной путаницы нервных связей в вашей голове. Достаточно ли структуры синапса? Нужно ли нам также захватывать связанные с памятью белки? Как насчет не-нейронных клеток, глии, которые участвуют в памяти? Или же более целесообразно будет моделировать силу синапсов в живом мозге внутри компьютера, чтобы иметь возможность «загрузить сознание» после смерти (да и до нее тоже)?

У Nectome есть план на этот счет: к 2020 году они планируют извлечь «бит памяти высокого уровня» из сохраненного мозга мыши. На человеческом мозге они пока даже и не пытались это проделать.

Этические нюансы

Сможет ли компания выполнить свое обещание – это вопрос. Но, возможно, больше тревожит то, что Nectome планирует предложить, по сути, пока не проверенный сервис неизлечимо больным людям.

После консультации с юристами, которые хорошо разбираются в вопросе эвтаназии, в компании решили, что ее сервис будет вполне легальным. Но даже Хэйворт думает, что к этому нужно подходить осторожно.

Любые изменения в методе ASC должны быть тщательно проверены на животных и рассмотрены широким медицинским сообществом, прежде чем он будет предлагаться в качестве медицинской процедуры.

Пока в очереди находится уже 25 человек, и это число будет расти. В конце концов, потенциал возрождения пусть и небольшой, но слишком заманчивый.

Все еще не передумали? Подумайте хорошенько.

«Мы еще даже не начинали интерпретировать зафиксированные синапсы с точки зрения воспоминаний у живых людей», говорит доктор Ай-Мин Бао, замдиректора Школы медицины при Университете Чжэцзян в Китае. «Это настоящая научная фантастика. Обещают слишком многое».