Нейробиолог Кеннет Косик и его команда из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре уже много лет изучают органоиды мозга. Он говорит, что сознание может быть возможным, но не в ближайшем будущем.
Мозговые органоиды — это 3D-модели, выращенные в лаборатории, имитирующие человеческий мозг. Ученые обычно выращивают их из стволовых клеток, уговаривая их сформировать структуру, подобную мозгу. За последнее десятилетие они стали все более изощренными и теперь могут воспроизводить несколько типов клеток мозга, которые могут взаимодействовать друг с другом.
Это заставило некоторых учёных задаться вопросом, смогут ли органоиды мозга когда-либо достичь сознания. Кеннет Косик, нейробиолог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, недавно исследовал эту возможность.
Органоид мозга состоит из стволовых клеток. Вы можете взять любого человека и преобразовать его, скажем, фибробласты кожи в стволовые клетки, а затем дифференцировать их в нейроны. В этом вся суть стволовых клеток: стволовые клетки называются «плюрипотентными», потому что они могут создавать любую клетку организма.
До того, как появилась органоидная технология, мы потратили довольно много времени, взяв индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки и индуцируя их в двумерном массиве, чтобы посмотреть на дифференцировку нейронов.
Итак, это приведет нас к середине пути. Но это доводит нас только до двух измерений. И тогда Йошики Сасай из Японии и Мэдлин Ланкастер пришли к великой идее: взять эти нейроны, которые начали дифференцироваться (клетки, находящиеся на сравнительно ранней стадии развития), и поместить их в каплю так называемого Матригеля — геля, который можно либо жидкость, либо твердое вещество в зависимости от температуры.
Итак, когда клетки оказались в этой капле, тогда происходит волшебство. Вместо того, чтобы расти в двух измерениях, они начинают расти в трех измерениях. Интересен тот факт, что когда биология начинает исследовать третье измерение, возникает совершенно новая биология. Конечно, в двух измерениях эти растущие нейроны могли достичь очень широкого разнообразия типов клеток, но они не достигли какой-либо интересной анатомии.
Когда они растут в трех измерениях, они начинают формировать отношения друг с другом, различные структуры и анатомии, которые имеют очень отдаленное сходство с мозгом.
«Свободные», потому что есть люди, которые используют неправильное название органоидов мозга и называют их «минимозгами». Это вообще не мозги. Они являются органоидами, то есть подобны мозгу.
Вопрос, который очень интересует многие лаборатории : если органоиды подобны мозгу, то в какой степени они похожи на мозг и в какой степени они отличаются? А они сильно отличаются от мозга, поэтому к трактовкам органоидов нужно быть очень осторожными. Не все думают, что органоиды будут информативны для нейробиологии, потому что то, что мы находим в органоиде, это может быть чрезмерной интерпретацией. Но с другой стороны, он образует трехмерную структуру, которая имеет некоторую степень ламинирования [образования слоев клеток внутри ткани]. По мере развития клетки становятся более зрелыми, что очень похоже на то, что происходит в мозге.
Существуют подходы, которые пытаются охватить большую часть мозга, чем, скажем, только ту часть, над которой, возможно, мы и другие лаборатории работаем. Их называют «ассемблоидами». Ученые берут стволовые клетки и дифференцируют их по пути, который может создать немного более вентральную [переднюю часть] мозга или немного более дорсальную [заднюю часть] мозга, и они соединяют их вместе, они сливают их, так что вы получите более полное слияние — более широкое представление об анатомии мозга.
Есть и другие способы изготовления органоидов, более неизбирательные. Они не направляют стволовые клетки в дорсальную и вентральную части, они соединяют их все вместе. Это многое из того, что мы делаем. Эти методы были изобретены Ланкастером. И в этом случае, по моему мнению, если вы сделаете это таким образом, вы получите более широкое представление о типах клеток. Это то, что вы получаете, но жертвуете анатомической точностью, потому что когда вы делаете ассемблоид, анатомия не очень хороша. Но когда вы делаете это, не дифференцируя дорсальную и вентральную части, и складываете все это воедино, анатомия становится еще более проблематичной.
Это весьма примечательно, и в основе этого лежит представление (вероятно, которое интригует исследователей больше всего), что вся эта активность нейронов спонтанна: она просто возникает в результате сборки.
Органоид: это средство, способное кодировать опыт и информацию, если бы этот опыт был ему доступен для передачи, то он бы его распространял. Но у него нет глаз, ушей, носа или рта — от туда ничего не поступает. Но суть в том, что органоид может организовать спонтанную связь своих нейронов так, чтобы иметь возможность кодировать информацию. Будет ли возможно иметь доступ к этой информации- возможно в будущем, но это всего лишь гипотеза.
Сознательные органоиды человеческого мозга могут иметь множество применений: от помощи в открытии лекарств до способности обрабатывать огромные объемы информации.
Технологии развиваются очень быстро. Единственное место, где мы можем начать раздвигать границы, — это так называемые информационные технологии, которые могут создавать киборгов или интерфейсы органоидов, синтетические системы. Это было бы одно из направлений, которое могло бы быть интересным нейробиологам.
Мы так мало знаем о нервно-психических состояниях. Нейропсихиатрические препараты разрабатываются без понимания какой-либо глубокой физиологии. Все это можно сделать с помощью органоидов. Исследователи думают, что в качестве моделей болезней совершенствование органоидов, стремление создать в них сознание может быть очень и очень полезно.
Многие пока мечтают — разработать органоиды как вычислительные системы, потому что сейчас для выполнения вычислений, необходимых для ChatGPT и многих из этих больших языковых моделей, на разработку требуются сотни миллионов долларов.
Для их работы требуется серверная ферма, много энергии. На самом деле у нас просто заканчиваются мощности компьютеров. Тем не менее, надо отметить, что мозг делает много подобного при мощности 20 Вт. Поэтому очень интересует вопрос: «Могут ли органоиды, если не решать, внести свой вклад в удовлетворение огромных требований, которые мы предъявляем к энергетической системе, используя высокоэффективный способ, с помощью которого мозг и, предположительно, органоид, могут справляться с этой задачей?»