Познакомьтесь с собой. Как гены, микробы и нейроны делают нас теми, кто мы есть

Взятие под контроль списка наших гостей-микроорганизмов включает приглашение тех бактерий, которые приносят с собой на вечеринку что-то полезное. Ученые создают бактерии, которые могут помочь больным фенилкетонурией – редким генетическим заболеванием, которое практически не дает употреблять белки: у больных не хватает фермента, необходимого для расщепления аминокислоты фенилаланина. В компании Synlogic разрабатываются бактерии, несущие ген, кодирующий нужный фермент. Идея заключается в том, что люди с фенилкетонурией смогут употреблять в пищу белки, если одновременно будут получать бактерии, расщепляющие фенилаланин.

Важно отметить, что интерес, окружающий генную инженерию, эпигенетику и микробиоту, делает эти современные области науки уязвимыми для шумихи и хайпа. Пока эти области находятся еще в зачаточном состоянии, для подтверждения обещаний первых исследований предстоит выполнить еще много экспериментов. В настоящее время нет достаточных подтверждений того, что какое-нибудь шарлатанское снадобье, средство альтернативной медицины или движение нью-эйдж[193] каким-то положительным образом повлияют на ваш геном, эпигенетику или микробиом. Напротив, они могут ему навредить.

Как мы можем взломать наш мозг

Революция по объединению мозга и электроники уже началась. Еще в 1960-х годах ее запустил Хосе Дельгадо – нейробиолог, который остановил нападающего быка, просто нажав кнопку на пульте дистанционного управления. Спустя 30 лет, в 1990-х, Фил Кеннеди возглавил первую попытку объединить компьютер с человеческим мозгом.

Джонни Рэй был полностью парализован после инсульта в стволе мозга в возрасте 52 лет. Таких пациентов, как Рэй, называют «запертыми»: они находятся в полном сознании, но не могут двигаться вследствие инсульта, бокового амиотрофического склероза или несчастного случая. Подсоединив электроды между мозгом Рэя и компьютером, Кеннеди создал первый нейрокомпьютерный интерфейс (НКИ). Словно по волшебству, Рэй смог использовать НКИ, чтобы двигать курсор по экрану исключительно силой мысли. Вскоре Рэй научился подводить курсор к буквам на экране и набирать таким образом слова; впервые после инсульта он смог общаться с близкими.

Джонни Рэй стал известен как первый «человек-киборг» (этим термином называют объединение биологических машин и искусственных машин). В отличие от кошмарных видений, изображенных в научно-фантастических рассказах, слияние компьютера и разума не лишило Рэя человеческой сущности, а помогло вернуть ее.

В 2006 году нейробиолог Джон Донохью из Брауновского университета изобрел BrainGate – крошечный имплантат с сотней электродов, который устанавливался в двигательную кору пациента с квадриплегией (паралич всех конечностей). Затем BrainGate можно было соединить с компьютером через разъем на темени. После подсоединения к компьютеру больной мог силой мысли открывать электронную почту, играть в видеоигру Pong и переключать каналы на телевизоре.

Ученые из лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса используют НКИ для создания модульных искусственных конечностей. У пациентов с отсутствующей конечностью сигналы от мозга направляются в специальное гнездо, соответствующим образом перемещающее конечность. В такой новейшей роботизированной руке не менее 26 суставов, и она с помощью мысли может поднять около 20 килограммов. Текущие исследования сосредоточены на передаче информации в обратном направлении, от конечности к мозгу, чтобы люди с ампутированными конечностями могли получать ощущения, например чувствовать текстуру застежки-липучки или температуру супа. Аналогичным образом другие группы ученых пытаются помочь слепым людям, устанавливая им мозговые имплантаты, способные интерпретировать визуальную информацию, полученную от камеры.

Сегодня нейробиологи разрабатывают технологии НКИ, которые позволяют избежать инвазивных имплантатов, заменив их электродными сетками, расположенными на поверхности мозга (электрокортикография) или, что еще лучше, на поверхности черепа (электроэнцефалография, ЭЭГ). При электроэнцефалографии электроды на коже напоминают шапочку для плавания с сотней проводков, подсоединенных к компьютеру. В обоих случаях они отслеживают активность мозга и пытаются преобразовать эти закономерности в речь или движение, что весьма похоже на чтение мыслей.

Это становится возможным, потому что каждый из миллиардов нейронов, составляющих наш мозг, при активизации создает крохотный электрический импульс. Если возбуждаются группы нейронов, они совместно порождают нервные колебания, называемые мозговыми волнами. В зависимости от того, о чем думает человек, возникают те или иные формы волн, а электроэнцефалография может прочитать и преобразовать диаграмму электрической активности в действие компьютера. Представьте, что вы управляете дроном, просто подумав об этом, – потрясающая технология превращает такую фантазию в реальность.