Нанороботы, искусственное тело и нейроинтерфейс делают бессмертие ближе, чем когда бы то ни было.

Во все времена люди мечтали о бессмертии. До недавнего времени им оставалось довольствоваться написанием книг, рождением детей и верой в загробную жизнь. Однако сегодня наука разработала способы радикального продления жизни, а те из нас, кто потерпит еще пару десятков лет, имеют все шансы жить вечно. Профессор Кембриджского Университета геронтолог Обри де Грей (Aubrey de Grey) утверждает: «Первый человек, который проживет тысячу лет, уже родился, и ему может быть даже шестьдесят лет». Изобретатель, футуролог и автор книги «Близость сингулярности. Когда люди превзойдут биологию» (The Singularity is near. When Humans Transcend Biology) Рэй Курцвейл (Ray Kurzweil) называет точную дату достижения бессмертия —  2045 год. На чем основаны столь смелые прогнозы и какие научные открытия лежат в их основе?

В космос полетят ракеты, способные к регенерации, и другие достижения клеточной медицины

Первая успешная трансплантация органа от человека человеку была проведена около шестидесяти лет назад и явилась настоящим прорывом в медицине, дав надежду миллионам больных. Непреодолимыми недостатками трансплантации до сих пор является дефицит доноров и отторжение транспланированного органа, вынуждающее пациента всю оставшуюся жизнь пить иммунодепрессанты, которые могут стать причиной злокачественных опухолей. Однако сегодня ученые всего мира добились колоссальных успехов в создании искусственных органов из биосовместимых материалов, клеток животных или собственных стволовых клеток пациента.

В желудочно-кишечном тракте происходит так много химических реакций, что долгое время казалось невозможным даже подступиться к созданию органа, который бы воспроизводил их. Однако англичанину Мартину Викхэму (Martin Wickham) из Института Пищевых Исследований  (Institute of Food Research) удалось создать искусственный кишечник, который реализует как физические, так и химические аспекты пищеварения. Устройство сделано из устойчивых к коррозии металлов и пластиков; оно имитирует сокращения настоящего органа и обрабатывает еду кислотами и энзимами. «Аналог настолько реалистичен, что его даже может стошнить, — признается Викхэм. — Он позволит нам отказаться от исследований опасных продуктов на животных или людях-добровольцах».

Искусственный желудок пока никому не имплантировали, однако Бристольская Лаборатория Роботов (Bristol Robotics Laboratory) сделала робота, оснащенного подобным органом. Ekobot III питается жидкой едой, извлекает из нее энергию и избавляется от остатков. Еще одно сходство с человеческим организмом заключается в том, что пищеварению робота помогают бактерии, находящиеся в его желудочно-кишечном тракте. Ekobot III способен сам определить, когда он «голоден» и найти еду. Таким образом он может автономно существовать около недели. «Доказательством того, что роботы могут существовать автономно и сами находить еду, для нас явились животные в дикой природе» —  заявил директор Бристольской Лаборатории Роботов Крис Мелхиш (Chris Melhuish).

Искусственное сердце AbioCor из пластика и титана популярностью среди роботов не пользуется, однако после успешных клинических испытаний в 2009 году было имплантировано 76-летнему пациенту в пригороде Нью-Йорка. Орган состоит из двух «желудочков», насоса и батарейки. Обладатели искусственных сердец предыдущего поколения, были вынуждены вести, по сути, овощной образ жизни, опутанные проводами. «AbioCor — это полностью имплантируемый прибор, он не имеет проводов, которые бы проходили сквозь кожу пациента» — подчеркивает Роберт Кунг (Robert Kung), PhD, cтарший научный сотрудник компании-производителя AbioCor. Таким образом, искусственное сердце не ограничивает свободу передвижения человека. Оно подзаряжается от батарейки, которую тот носит на поясе вместе с небольшим монитором, с помощью которого можно следить за состоянием своего сердца.

Искусственные сосуды тоже существуют — их вырастили в японском Университете Хоккайдо (Hokkaido University) из коллагена лососевых рыб. Эксперименты на крысах показали способность искусственных сосудов расширяться и сужаться, подчиняясь биению сердца. В ближайшем будущем будут проведены эксперименты на собаках. Нобихиро Нагаи (Nobuhiro Nagai) — один из создателей искусственных сосудов —  заявил: «Мы надеемся, что данный биоматериал сможет успешно заменить поврежденные сосуды и у человека».

Тем временем коллеги Нагаи из канадского Университета Макгилла (McGill University, Montreal) создали искусственную кость, по своим свойствам не уступающую оригиналу, из полимера на основе лимонной кислоты. «Это прочная и гибкая масса, которая может принимать различную форму» — комментирует профессор Гильермо Амир (Guillermo Ameer). Эксперименты на животных показали, что настоящая кость прорастает внутрь и вокруг своего искусственного аналога и не вызывает ни отторжения, ни побочных реакций.

Искусственный орган может пойти еще дальше и научиться восстанавливать себя в случае повреждений, считают создатели «искусственной кожи» — Скотт Уайт (Scott White) и его коллеги из Университета Иллиноиса (University of Illinois). «Когда мы вызываем в нашем материале трещину, специальное вещество из микрокапсул устремляется к месту повреждения и восстанавливает его» — рассказывает Уайт. Созданная Уайтом самовосстанавливающаяся «кожа» из пластика может быть использована для облицовки космических ракет.

Профессору химии Йоханнесу Яннасу (Ioannis Yannas) из Института Технологий Массачусетса (Massachusetts Institute of Technology) удалось заново соединить разрушенные нервные сегменты конечностей. Он уверен, что это даст людям беспрецедентные возможности для регенерации. «Взрослые млекопитающие, как правило, не восстанавливают потерянные органы, но скоро у них появится такая возможность» — говорит он.

Пока возможность не появилась, на рынок выходят «интеллектуальные» искусственные конечности, воспроизводящие не только внешний вид, но и функции утерянных. Двадцатилетняя работа шотландских ученых из Princess Margaret Rose Hospital завершилась созданием «интеллектуальной» искусственной конечности I-LIMB. Рука I-LIMB hand выглядит и работает так же, как обычная человеческая рука, ее пальцы управляются электрическими сигналами, производимыми оставшейся мышечной тканью пациента. С помощью «интеллектуальной» руки можно печатать на компьютере, чистить фрукты, стрелять из лука и многое другое.

Однако механике пока далеко до впечатляющих результатов, которых удалось добиться биохимикам, работающим со стволовыми клетками. Они выращивают из них целые органы и ткани и успешно трансплантируют их. Рассказывает Дорис Тейлор (Doris Taylor), директор Center for Cardiovascular Repair at the University of Minnesota in Minneapolis: «Сердце — прекрасный сложный орган. Мы быстро поняли, что в чашке Петри его не вырастить. Однако можно взять «каркас» из свиного сердца и размножить на нем ваши клетки». После трансплантации свиной каркас будет выведен организмом, и орган превратится в полностью человеческий. Дорис уже удалось вырастить описанным образом сердце крысы. Человеческое — не за горами. Важно заметить, что орган, выращенный из собственных клеток пациента, не отторгается организмом.

Биотехнологическая компания Tengion поставила перед собой более простую задачу — вырастить из клеток пациента мочевой пузырь — и преуспела. Сейчас проходит вторая стадия клинических испытаний, а в середине 2011 года Tengion планирует имплантировать пять биоискусственных мочевых пузырей.

Как именно из горстки однообразных стволовых клеток вырастает целый орган? Это не секрет — его печатает трехмерный биопринтер. Вместо чернил в картриджы этого высокотехнологичного и суперточного устройства заправлены человеческие клетки, которые слой за слоем «печатают» орган.

Вынашивание детей вне организма женщины также становится реальностью. Директору Лаборатории Эндокринологии и Репродукции в Корнелльском Университете (Reproductive Endocrine Laboratory at the Cornell University’s Center for Reproductive Medicine and Infertility in Manhattan) доктору Хунг-Чинг Лиу (Hung-Ching Liu) удалось вырастить мышиный эмбрион в искусственной матке. «Создание экстракорпоральной биоискусственной матки может занять лет десять. Я верю, что это возможно» — говорит Хунг-Чинг Лиу.

Как строить отношения с искусственным интеллектом, когда он станет мощнее человеческого

Зачем создавать и имплантировать искусственные органы, если можно не позволить существующим изнашиваться и предупреждать болезни до их появления? Рэй Курцвейл утверждает, что «через пару десятков лет в нашей крови будут циркулировать нанороботы величиной с клетку крови, которые будут поддерживать здоровье на молекулярном уровне. Десятки таких экспериментов были успешно проведены на животных. В MIT (Massachusetts Institute of Technology) нанороботы такого рода находили раковые клетки в крови крысы и уничтожали их. Через 25 лет способности нанороботов увеличатся в миллиард раз».

Первым киборгом Курцвейловском смысле этого слова стал профессор кибернетики Университета Ридинга (University of Reading) Кевин Уорвик (Kevin Warwick). В 1998 году он с помощью знакомого хирурга имплантировал в свое предплечье небольшую капсулу, состоящую из электромагнитной катушки и силиконовых чипов. Посредством чипа Кевин подавал сигнал в компьютер, который, в свою очередь, открывал двери, включал свет и даже связывался с другими компьютерами. В 2002 году в запястье левой руки Кевина была имплантирована микроэлектронная матрица, используя которую как нейроинтерфейс, Кевин смог обмениваться сигналами со своей женой, к нервной системе которой также был подсоединен небольшой имплант.

Уорвик заявляет: «Способности людей ограниченны. Нашему восприятию доступны всего три измерения, мы общаемся посредством медленного старомодного средства, именуемого речью. Вне всякого сомнения, к 2030-2050 году появятся компьютеры, интеллект которых превзойдет человеческий. Это очень опасный сценарий. Машины будут обращаться с нами не лучше, чем мы сами ведем себя с менее разумными существами». Нам остается самим пойти в том же направлении, встать на путь расширения своих возможностей и сделаться полукомпьютером-получеловеком (то есть киборгом), заключает Уорвик.

Институт Физики (The Institute of Physics) поставил Уорвика в один ряд с Ньютоном, Кюри и Оппенгеймером — так велик его этический вклад в науку.

«Я уверен, что уже в XXI-м веке люди овладеют телепатией. Посредством импланта, соединенного с нервной системой мы сможем общаться с помощью электрических сигналов. Перестанут быть нужны разные языки. Нам понадобится новый язык идей и концепций, которые мы сможем передавать из сознания в сознание»  — говорит Уорвик.

Американские военные из DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) не рискуют экспериментировать на себе и делают киборгов из менее разумных существ — насекомых. Рассказывает менеджер проекта HI-MEMS (Hybrid Insect Micro-Electro-Mechanical Systems) доктор Джек Джуди (Jack Judy): «Тясячелетиями человечество использовало животных — лошадей, слонов — для передвижения. Птицы доставляли собщения или улавливали наличие газа в угольных шахтах. Даже пчелы могут быть использованы для обнаружения мин и другого оружия массового поражения. Проект HI-MEMS нацелен на создание технологии, позволяющей контролировать движение насекомого, по аналогии с тем, как седло и подкова позволяют контролировать движение лошади. Микромеханические системы имплантируются в насекомое на ранней стадии его развития — гусеницы или куколки — создавая интерфейс насекомое-машина. Таким образом, насекомое-киборг сможет нести на себе крошечный микрофон или датчик газа, а также обмениваться информацией со своим создателем».

Мозг лабораторной крысы уже расшифрован, человек - следующий

Нельзя исключать вероятность того, что условия жизни на Земле в какой-то момент могут стать непригодными для существования человека. Однако способы достижения бессмертия разрабатываются и на такой случай. Профессор Олаф Бланк (Olaf Blanke) из Института мозга и сознания (Brain Mind Institute at EPFL) провел серию экспериментов, в ходе которых испытуемые были «помещены» в тела аватаров, то есть виртуальных двойников. Вопрос, где находится «Я» человека, наука обычно обходит вниманием, жалуется Бланке. «Мы же исследуем то, каким образом тело «представлено» в мозге и как это влияет на наше сознание» — добавляет профессор.

Очевидно, если люди научатся дистанционно управлять своими виртуальными двойниками, они смогут обойти органичения, налагаемые телом, и вести «полноценную жизнь» в самых «невыносимых» условиях. Наше физическое тело со всеми его болезнями и несовершенствами останется в прошлом. Единственный орган, о котором нужно будет позаботиться — мозг.

Мозг управляет телом посредством нервных импульсов; тело может управлять внешними устройствами (печатать на клавиатуре или вести автомобиль). Отсюда следует простой вывод: мозг в состоянии управлять этими устройствами и без помощи тела. Так был создан нейрокомпьютерный интерфейс — прямая связь между мозгом и компьютером.

Профессор нейробиологии Эндрю Шварц (Andrew Schwartz) из University of Pittsburgh School of Medicine научил пользоваться нейроинтерфейсом даже обезьян. Животным удалось управлять рукой робота с помощью «силы мысли» в то время, как их собственные руки были связаны. «Это похоже на тренировку спортсменов, — комментирует Эндрю Шварц. — Тренер также просит своих учеников сперва вообразить движения, которые те будут совершать».

«Наша ближайшая цель — сделать протезы для парализованных людей, — продолжает Шварц. — С помощью нейроинтерфейса мы все лучше понимаем работу мозга».

Мысль носилась в воздухе, и ученые из Brown University в американском штате Массачусетс создали BrainGate — компьютерный чип, который имплантируется в мозг парализованных больных и передает нервные импульсы в компьютер, который управляет искусственной рукой, курсором на экране или электрической инвалидной коляской. Первый обладатель BrainGate американец Мэтью Нейгл (Matthew Nagle) — все его тело ниже шеи парализовано из-за травмы спинного мозга — признается: «Не могу выразить это словами. Просто — я использую свой мозг. Я думаю, например: «Курсор, иди в верхний правый угол». И он выполняет это. Это дает ощущение независимости».

Магнитно-резонансная томография — по сути, разновидность неинвазивного нейроинтерфейса. С ее помощью японским ученым из ATR Computational Neuroscience Laboratories удалось реконструировать образы, о которых думал участник эксперимента, и передать их на монитор компьютера. Испытуемым показали 400 черно-белых изображений размером 10Х10 пикселей, каждое — в течение 12 секунд. Аппарат магнитно-резонансной томографии наблюдал за кровообращением коры головного мозга испытуемых, а компьютер анализировал полученную информацию и воспроизводил показанные картинки.

Исследователи заявляют, что это в ближайшем будущем это позволит им смотреть сны людей. Доктор Канг Ченг (Kang Cheng) из RIKEN Brain Science Institute говорит: «Пока мы в состоянии воспроизвести лишь простейшие черно-белые картинки. Однако увеличение точности измерений позволит передать и цветные изображения. Полученные результаты — прорыв в  исследовании мозговой деятельности. Всего через десять лет мы сможем с большой степенью точности читать мысли людей». Ему вторит Юкиасу Камитани (Yukiyasu Kamitani) из ATR: «Данная технология может быть применима не только к зрению. В будущем мы сможем также «читать» ощущения и сложные эмоциональные состояния».

В 2005 году швейцарский Brain and Mind Institute of the École Polytechnique начал работу по созданию искусственного мозга. Исследователи рассчитывают на то, что им удастся «разобрать» мозг млекопитающего до молекулярного уровня и «записать» его на искусственный носитель. Амбициозный проект носит название Blue Brain Project. Ему предшествовало пятнадцать лет систематического изучения мозга на микроанатомическом и генетическом уровне.

В 2007 году Blue Brain Project отчитался о первых достигнутых результатах: смоделирована одна колонка неокортекса лабораторной крысы.  Неокортекс — это часть коры головного мозга, отвечающая за высшие нервные функции, возможно, именно в нем «находится» сознание; колонка неокортекса — его «элементарная частица». Ее устройство исследоватали сравнивают с устройством микросхемы, а также утверждают, что мозг человека и крысы устроен практически одинаково и различается лишь объемом. Колонка неокортекса крысы содержит 10 тысяч нейронов (у человека 60 тысяч) и 100 миллионов синапсов (связей между нейронами). При моделировании используется специальный супермощный компьютер Blue Gene.

Полученные данные заложили основу для увеличения разрешения модели до молекулярного уровня и возможности смоделировать весь мозг млекопитающего.

Следующий шаг — построить детализированную работающую имитацию мозга человека. «Не вижу в этом ничего невозможного, — заявил глава проекта Генри Макрем (Henry Markram) в 2009 году. — Через десять лет мы построим модель мозга человека. Если мы все правильно сделаем, она будет говорить, обладать разумом и вести себя, как человек».

Проект продолжает расти и вовлекать новых ученых и исследовательские группы со всеми мира, гласит сайт Blue Brain Project.

Что произойдет раньше — создание искусственного тела, включение в организм нанороботов, диагностирующих и исправляющих болезни на начальных стадиях их проявления, или перенос сознания человека на искусственный носитель — покажет время. Ясно одно: сегодня наука развивается быстрее, чем когда бы то ни было и находит ответы на вопросы, которые в недавнем прошлом даже не стояли на повестке дня.

Думал ли Галилей о том, что всего через несколько сотен лет после изобретения телескопа человек полетит в космос? Мог ли Дарвин предположить, что всего через сто лет после его смерти ученые расшифруют геном? Когда пару десятков лет назад появился Интернет, в него никто не верил, а сегодня им пользуется почти два миллиарда человек. Каким будет человек и его тело в 2045 году? «Доживите до 2045 года, и будете жить вечно», говорит Рэй Курцвейл.

http://2045.ru/articles/28477.html