DARPA Restoring Active Memory: мозговой имплантат, который помогает восстановить утраченные воспоминания

Всякий раз, когда новую разработку в области технологий хвалит американский президент или о ней говорят, как об очередном достижении специалистов из DARPA (Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США), то знайте, что это что-то, что действительно поражает воображение.

Недавно анонсированный исследовательский проект под названием «Восстановление кратковременной памяти» (Restoring Active Memory) именно из этой кагорты. Цель проекта заключается в создании имплантанта, который поможет нейрологам восстанавливать кратковременную память пациентов, перенёсших тяжёлую черепно-мозговую травму.

Программа исследований в этой области является частью более широкой инициативы президента Обамы, которая называется BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies). Предполагается, что в её финансировании на паритетных началах будут участвовать как государственный, так и частный капитал. Главная цель президентской программы - улучшение понимания того, как устроен наш мозг, внесение динамики в сферу исследований его функций.

Как говорится в пресс-релизе агентства, каждый год травматические поражения мозга (traumatic brain injuries) случаются у 1,7 млн «гражданских» на территории США. К тому же, начиная с 2000-го года эта участь также постигла 270,000 военных.

Как показывают клинические наблюдения, нейро-биологические исследования и жизненный опыт, травматические поражения мозга или его функциональных отделов могут приводить к утрате или затруднению возможности воспроизведения (актуализации) информации, которая хранится в памяти, причём в некоторых случаях пациенты могут забывать как то, что было до травмы головы, так и терять возможность запоминать что-то новое.

Таким образом, после внутричерепных повреждений мозг теряет способность  запечатлевать следы, вводить новые элементы ощущений, восприятия, мышления или переживания в систему ассоциативных связей.

Посредством исследовательской программы «Восстановление кратковременной памяти», специалисты DARPA намерены ускорить процесс разработки технологий, которые помогут людям, перенесшим серьёзные травмы мозга, вспомнить своё прошлое, и не забыть настоящее. Другими словами, пациентам, страдающим амнезией теперь не о чем беспокоиться, ведь за дело взялась DARPA.

По словам представителей Агентства по перспективным оборонным разработкам, достижение поставленной цели может быть возможно в два этапа: во-первых, эта правительственная организация рассчитывает создать многоуровневую компьютерную модель, которая помогла бы лучше объяснить механизм процесса запоминания.

Во-вторых, если допустить, что такая модель будет создана, и она всё же поможет разгадать алгоритм запоминания, то следующий шаг - создать «программный интерфейс», посредством которого можно будет управлять кратковременной памятью, а также моделировать её, восполняя существующие пробелы, возникшие после поражения головного мозга.

В-третьих, потребуется создать имплантант, который будет стимулировать необходимую область мозга, чтобы помочь ему восстановить информацию, усвоенную до травмы, а также вернуть ему способность запоминать новую.

Что касается клинических исследований, то в агентстве говорят, что для начала технологию опробуют на подопытных животных, а затем привлекут ряд добровольцев. Среди добровольцев будут люди, перенесшие серьёзную черепно-мозговую травму или страдающие болезнью, которая привела к ослаблению или полной потере способности накоплять, сохранять и воспроизводить знания и навыки, то есть запоминать.

В то же время, некоторые эксперты полагают, что рано или поздно подобные исследования потребуют решения ряда вопросов этического, правового и морального характера, а также могут привести к непредвиденным социальным последствиям.

«Мозговые имплантанты постоянно совершенствуются, и мы всё лучше начинаем понимать, как стимулировать мозг более эффективно, чтобы добиться максимально терапевтического эффекта. Полагаю, что мы на верном пути, и уже скоро получим возможность помочь раненным солдатам, а также «гражданским», которым поставлен аналогичный диагноз. И те и другие страдают от неразрешимых нейрологических проблем», - поделился Джастин Санчес (Justin Sanchez), программный менеджер отдела биологических технологий в интервью научно-популярному журналу Popular Science.

Пока нет никаких сведений о том, когда все желающие смогут ознакомиться с промежуточными результатами исследований, а также результатами клинических испытаний готовых прототипов в рамках этой программы.

Несмотря на некоторый ореол секретности, окружающий это государственное ведомство, в DARPA заявляют, что начало работ над проектом было положено в сентябре этого года. Если всё пойдёт по плану, то исследования в этой области вполне могут помочь сотням тысяч бывших военных, а также людей, которые не относятся к армии побороть этот страшный недуг.

Память - одно из свойств нервной системы, заключающееся в способности какое-то время сохранять информацию о событиях внешнего мира и реакциях организма на эти события, а также многократно воспроизводить и изменять эту информацию.

Физиологические исследования памяти обнаруживают 2 основных этапа её формирования, которым соответствуют 2 вида памяти: кратковременная и долговременная. Переход от первого вида памяти ко второму, называемый консолидацией, постепенен и связан с активацией ряда биохимических процессов.

Если в процессе воспроизведения возникают затруднения, то идёт процесс припоминания. Отбор элементов, нужных с точки зрения требуемой задачи. Воспроизведенная информация не является точной копией того, что запечатлено в памяти. Информация всегда преобразовывается, перестраивается.

Кратковременная память - компонент памяти человека, позволяющий удерживать на короткое время небольшое количество информации в состоянии, пригодном для непосредственной обработки. Ей противопоставляется долговременная память (ДВП), способная удерживать информацию неограниченное количество времени.

Кратковременная память существует за счет временных паттернов нейронных связей, исходящих из областей фронтальной (особенно дорсолатеральной, префронтальной) и теменной коры. Сюда также попадает информация из сенсорной памяти.

Кратковременная память позволяет вспомнить что-либо через промежуток времени от нескольких секунд до нескольких минут без повторения. В то же время повторение сохраняет содержимое кратковременной памяти несмотря на то, что её ёмкость весьма ограничена.

Так, Джордж Миллер во время своей работы в провёл опыты, показывающие, что ёмкость кратковременной памяти составляет 7±2 объекта (название его знаменитой работы гласит «Волшебное число 7±2»).

Например, если предъявить строку ФСБКМСМЧСЕГЭПРВХЕ, то человек будет способен запомнить только первые 7 - 9 букв. Однако, если он будет повторять строчку, то сможет запомнить гораздо больше букв, а это уже долговременная память.