Вспомнить, как и забыть, можно все

Система искусственного интеллекта (AI), имитирующая сетчатку глаза и ее слои нервных клеток.

Зигмунд Фрейд после окончания Венского университета занимался микроскопией нервной системы, но разочаровался в возможности познать ее только с помощью линз и тонких срезов анатомических препаратов. Сохранились его рисунки нейронов рыб и миног. Так он стал ассистентом маститого профессора университетской клиники Й. Брейера, к которому обратилась девушка с жалобами на мучившие ее ночные кошмары.

Бывшие гимназисты, которым вдалбливали классические языки, описали ее состояние греческим словом «истерия», означающим истечение, поток. (Истр – Дунай для эллинов, истеротомия – удаление матки, истерию переводили еще как «бешенство матки».) И метод лечения будущие соавторы назвали по-гречески – катарсис, или «прочистка» труб. Так или иначе, Берта Папенгейм (1859–1936) избавилась от страхов. Она преодолела свое расстройство, связанное с посттравматическим синдромом (PTSD), и стала известной в Европе защитницей женских прав. Ездила в Россию, Польшу и румынскую Молдавию, спасая детей после погромов. С 1906 года начала устраивать общежития для еврейских девушек, эксплуатируемых в секс-индустрии. Ее случай описан в книге 1895 года, посвященной истерии, где она фигурирует под именем Анна О.

Сегодня память изучают и моделируют на самых разных уровнях. Еще летом 2018 года в Стэнфорде приблизились к созданию полностью оптической нервной сети (NN – Neural Network), хранящей информацию, вводимую в нее лазером. В качестве модели самонастройки сети ученые имитировали обонятельную функцию, которая со временем угасает. Их статья в журнале Optica называлась «Обучение фотонной нейросети in situ».

А сотрудники Сеульского университета создали прототип магнитной памяти RAM (Random Access Memory), который может стать составной частью спинтроники, «оперирующей» не электронами, а электронными спинами в магнитной памяти. Их коллеги из университетов Гонконга, Ченгду и Токио описали в журнале Science Advances искусственную зрительную систему с использованием «электронного газа». Газ проходит между нанопроволоками из InGaO3 (ZnO)3. Тем самым они сымитировали нервный синапс (точку контакта) между нервными клетками.

Не отстают от восточных конкурентов и европейцы. Сотрудники Технического университета в г. Дармштадт (ФРГ) обучили нейронные сети с помощью алгоритмов абстракции и облучения. Алгоритмы позволяют расширить возможности искусственного интеллекта (AI) за счет усиления с помощью внешней памяти (EM – External Memory). Это как бы имитация нашего обращения к сетям, справочникам и энциклопедиям.

Слева – биологический синапс и его импульсы (spikes); справа – искусственный синапс, в котором роль нейромедиаторов выполняет электронный «газ».  Иллюстрации Physorg

А что из этого можно применить к человеку и его далеко еще непознанной памяти? В том же 2018 году нейробиологи лозаннского Политеха установили, что переписыванию травмирующей памяти при посттравматическом синдроме способствует группа мелких «зернистых» (гранулярных) нейронов в зубчатой извилине гиппокампа. В данном случае речь идет о долговременной памяти. Оперативная же, или кратковременная, как выяснили в Рокфеллеровском университете Нью-Йорка, связана с таламусом, или зрительным бугром. Последний считается ретранслятором сенсорной информации в кору головного мозга, поддерживая ее функцию.

При изучении связи генов с поведением мышей ученые обнаружили в генетическом локусе Smart ген белкового рецептора (Gpr). Он регулирует связи клеток таламуса и предлобной коры, активность которой определяет поведение животных. Другим геном памяти является Fos, мутации которого были выявлены при остеосаркоме кошек и который необходим для развития нервных стволовых клеток (НСК). У мышей с выключенным геном Fos отмечается дефицит памяти, который восполняется оптической стимуляцией нейронов. Такая стимуляция включает ген Fos. Статья гарвардцев описывает пластичность Fos в нейросетях.

В свое время советский психолог Александр Лурия написал небольшую брошюру о «большой памяти», в которой описал человека, ничего не забывающего, что его чрезвычайно мучило. Об этом случае вспомнилось в связи с работой, присланной в журнал Frontiers Psychology из университета Брисбена (Австралия). Ее авторы выяснили, что забывчивость является отражением эффективности работы мозга и его памяти, отсеивающей все то, что не является абсолютно необходимым. Австралийцы отмечают, что уже сегодня нейрохирурги имплантируют людям электронные сетчатку и улитку внутреннего уха, поэтому со временем можно будет лечить людей и от «навязчивой» памяти.

Но до этого еще далеко, поэтому сотрудники Болонского университета предложили лечить пациентов с помощью транскраниальной магнитной стимуляции (TMS). Ученые в ходе испытаний 98 здоровых добровольцев с помощью изображений вызывали память о чем-то неприятном. На следующий день стимулировали через кости черепа предлобную кору. Их статья в Current Biology называется «TMS префронтальной коры нарушает консолидацию памяти о пережитом страхе и предупреждает ее возвращение».

Остается только пожалеть о том, что в конце ХIХ века ни о чем подобном и помыслить не могли. Достаточно вспомнить академика Ивана Павлова, который писал о «сшибке» возбуждения и торможения в мозге, которая приводила к неврозу у его собак.