Ce aţi spune dacă ar fi posibil să ne transferăm amintirile pe un alt dispozitiv? Vom putea vreodată să recreăm un anumit creier sau să ne transferăm experienţele? Cercetările recente sugerează că această idee extraordinară ar putea fi posibilă.
Creierele umane şi minţile care se nasc din acestea ne-au permis să creăm cultură şi civilizaţie. Însă certitudinea că aceste minuni vor supravieţui (să nu mai vorbim de specia noastră) în faţa evoluţiilor tehnologice şi a riscurilor asociate schimbării mediului va depinde de cât de bine vor putea ele să se adapteze. În faţa provocărilor întotdeauna ne-am ambiţionat şi am creat obiecte, începând de la huse pentru telefoanele mobile până la implanturi cohleare. Ca de obicei, supravieţuirea umană va depinde de capacitatea noastră de a ne adapta în permanenţă.
Din fericire, am putea fi pe punctul de a ne depăşi propriile limite: nu există niciun motiv pentru ca prelucrarea complexă a informaţiilor specifică omului să rămână unică şi de neaplicat în cadrul altor entităţi. Transferul funcţiilor memoriei de la creier la alte tipuri de materiale, la alte "gazde", pentru a deveni memorii independente de "gazdă" (substrate-independent minds, SIM-uri) ar fi o adaptare extraordinară.
Un SIM ar putea fi încorporat printr-o varietate de moduri şi probabil în acest fel ar fi mai în măsură să supravieţuiască unui posibil colaps social. La nivel uman, obiectivul ar fi existenţa continuă a personalităţii, caracteristicilor individuale, a unui mod de a experimenta şi a unui mod personal de a procesa experienţele. În ciuda faptului că memoria are o nouă întruchipare, continuitatea sinelui ar putea fi asigurată.
Cu câţiva ani în urmă am pus bazele unei organizaţii non profit, carboncopies.org. Activitatea sa constă în menţinerea explicită a imaginii de ansamblu a SIM-ului şi a problemelor sale esenţiale cu ajutorul a diferite modalităţi de soluţionare a acestora, rute pe o hartă rutieră, discutate în rândul cercetătorilor. Acesta prevede, de asemenea, finanţare în cazul în care există un deficit.
Deci, cum ar putea fi realizat un SIM? În ultimii 100 de ani neurologii au învăţat cum să identifice neuro-anatomia, pentru a măsura răspunsurile neuronale la stimuli şi ce anume reglează aceste răspunsuri. Cele mai multe cercetări ale SIM se bazează pe această abordare. Noi o numim "imitarea completă a creierului", un termen pe care l-am inventat în anul 2000.
Noi folosim cuvântul "imitare" (eng. emulation), deoarece aceasta indică o copiere exactă a unui anumit creier, în comparaţie cu "simularea" care este un proces prin intermediul căruia oamenii încearcă să construiască un model general al modului în care ar putea funcţiona o porţiune din creierul unui om sau al unui animal (sau un creier întreg). Proiectul Blue Brain este un exemplu de simulare. Acesta este condus de Henry Markram la École Polytechnique Federale de Lausanne, Elveţia. Cercetătorii care îşi desfăşoară activitatea în cadrul acestei instituţii încearcă să creeze un creier sintetic prin inversarea tehnologiei unui creier de mamifere până la nivel molecular, pe baza datelor statistice provenite de la mai multe animale.
În prezent, majoritatea cercetătorilor SIM urmăresc să imite funcţiile de calcul de bază efectuate de către elemente ale creierului şi apoi să le repună în aplicare cu fidelitate în alte dispozitive, în acelaşi timp repunând în aplicare cu aceiaşi fidelitate conexiunile neuronale. Un astfel de angajament important trebuie să fie defalcat în bucăţi mai mici: acolo sunt multe lucruri pe care trebuie să le ştim. De exemplu, putem obţine o rezoluţie destul de bună a neuronilor: neuroni cu activitate electrică independentă, neuroni cu detalii morfologice sau cu procese moleculare care au loc la nivelul sinapselor pentru a face imitarea cu adevărat posibilă?
Explorarea unor astfel de întrebări a condus deja la rezultate reale, cum ar fi implantul cohlear sau cipul hipocampic conceput de Ted Berger de la Universitatea din California de Sud, Los Angeles. Berger încearcă să construiască celule neuronale artificiale, iniţial pentru a fi utilizate pe post de proteză implantată pentru persoanele care şi-au pierdut celulele creierului datorită unor boli cum ar fi Alzheimerul.
Ne-a mai rămas un obstacol de depăşit. O mare parte din ceea ce este necesar să înţelegem se referă la neuroni sau la părţi ale unui neuron. De exemplu, momentul în care fiecare neuron determină o creştere a activităţii electrice numită potenţial de acţiune pare a fi un etalon al creierului. Acel moment determină dacă o sinapsă va fi modificată pentru a crea o amintire, atunci când un muşchi se va contracta (care să permită mişcarea sau vorbirea) şi în acelaşi timp determină percepţia unei activităţi senzoriale cum ar fi vederea. Cu alte cuvinte, acel moment determină toate interacţiunile care au loc între noi şi mediul înconjurător.
Există patru părţi ale hărţii rutiere a CarbonCopies, fiecare dintre aceste părţi reprezentând un consens al tuturor celor implicaţi în emularea întregului creier. Toate piesele lucrează în paralel şi toate sunt la fel de esențiale. Trebuie să ne testăm ipotezele legate de ceea ce presupune emularea şi la ce nivel al detaliului. Trebuie să elaborăm un hardware şi un software adecvat pentru ca emularea să poată avea loc. Avem nevoie de date despre interconexiunile dintre neuroni şi sinapse, genul de date culese cu ajutorul proiectului "Connectome" aflat în curs de desfăşurare. Mai mult, trebuie să înregistrăm forma răspunsurilor electrice în timpul activităţii care are loc de-a lungul creierului, astfel încât parametrii emulării să poată fi reglaţi în mod corect. Noi numim aceste răspunsuri "de referinţă".
În testarea ipotezelor sunt implicaţi o serie de cercetători. De exemplu, David Dalrymple este acum eliberat de sarcini la Universitatea Harvard pentru a lucra la imitarea creierului viermelui Caenorhabditis elegans, un vierme nematod care are doar 302 neuroni. El vrea să determine funcţia, comportamentul şi biofizica fiecărui neuron şi îşi propune să construiască o simulare completă a sistemului nervos al creaturii. Acest lucru ar trebui să ofere informaţii valoroase despre ce trebuie să includă în imitarea viermelui şi la ce nivel de detaliu.
În ceea ce priveşte hardware-ul, creierul uman foloseşte o reţea paralelă de miliarde de procesoare cu consum redus de energie în cea mai mare parte inactive sau o reţea de neuroni. O imitare bună va folosi un substrat similar cum ar fi hardware-ul creierului. Un exemplu de astfel de hardware "neuromorfic" este un cip asemănător unui neuron conceput ca parte a proiectului de milioane de dolari "SyNAPSE" realizat de US Defense Advanced Research Projects Agency.
Dacă am încerca să ajustăm şi să corectăm parametrii a miliarde de neuroni existenţi în creierul uman fără o hartă de înaltă rezoluţie care redă "forma" modulului în care aceştia descarcă, probabil că am calcula la nesfârşit. În schimb, trebuie să descompunem creierul în componentele sale, motiv pentru care harta combină atât structura creierului cât şi măsurători efectuate la scară largă şi de înaltă rezoluţie ale funcţiei. Apropo, în acest domeniu, câţiva milimetri de ţesut sau orice altceva care are mai mult de câteva sute de neuroni este considerat de dimensiune mare.
În ceea ce priveşte proiectul Connectome, acesta analizează morfologia celulelor şi fibrelor din creier. Analiza se realizează cu ajutorul microscopiei electronice de înaltă rezoluţie, în timp ce secţionarea automată a creierului şi imagistica ne ajută să facem faţă volumului mare de date necesare pentru a realiza harta unui creier.
Anul trecut, Kevin Briggman şi colegii săi de la Institutul Max Planck pentru Cercetări Medicale din Heidelberg, Germania alături de Bock Davi şi colegii săi de la Harvard Medical School au oferit fiecare în parte dovezi ale principiului imitării întregului creier. Ei au demonstrat că este posibil să reconstituim circuitele neuronale cu ajutorul unei scanări a creierului şi să folosim această scanare pentru a prezice funcţia. Ei au şi-au validat reconstrucţia cu ajutorul înregistrărilor anterioare ale ţesutului scanat.
Şi ce ştim despre acele reacţii de referinţă? Putem să ne facem o imagine completă despre activitatea electrică a creierului la o rezoluție mai mică utilizând dispozitive precum RMN-ul. Mai mult, există câteva noi tehnologii în curs de dezvoltare cum ar fi o "banda moleculară sub formă de ceas" concepută de Kording Konrad şi colegii săi de la Universitatea Northwestern din Evanston, Illinois. Acest lucru ar trebui să permită în acelaşi timp înregistrarea activităţii creierului la o rezoluţie mult mai mare şi înregistrează activitatea provenită de la mai mulţi neuroni.
Deci, ce am realizat până acum? În mod evident, sunt multe de descoperit când vine vorba de întregul nostru creier şi ne extindem dincolo de el pentru a interacţiona cu lumea. Dar nu avem nevoie să înţelegem complet tot ce se întâmplă pentru a imita un creier întreg. În schimb, este necesar să descriem comportamentul componentelor funcţionale ale creierului şi felul în care acestea comunică folosind cunoştinţele şi tehnologia pe care le avem la dispoziţie în prezent. Destul de uimitor este faptul că se află în curs de dezvoltare un program de imitare pentru întreg creierul. Urmăriţi ce se va întâmpla în acest domeniu!
Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului mind-transfer-human-brains-in-different-materials, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Ecaterina Pavel
