Биохимикът и психиатър Карл Дайсерот, на 55 години, е сред тазгодишните носители на Нобеловата награда за физиология или медицина за разработването на технология, която позволява контрол върху мозъчната активност с помощта на светлина. Откритието, известно като оптогенетика, предоставя на учените нови възможности да изследват човешкия мозък и механизмите, свързани с психичните заболявания.

Методът се основава на въвеждането на гени от водорасли, които реагират на светлина, в определени мозъчни клетки. Чрез насочено осветяване изследователите могат да променят активността на тези клетки и съответно поведението на лабораторни животни – например да повлияят на движенията им, социалните им взаимодействия или да предизвикат симптоми, наподобяващи депресия.

За разработването на технологията Дайсерот споделя Нобеловата награда с Петер Хегеман и Георг Нагел, чиито открития за светлочувствителните молекули във водораслите стоят в основата на метода.

В интервю за испанския вестник El País ученият от Станфордския университет разказва за възможностите на оптогенетиката, перспективите за лечение на психични заболявания и границите на изкуствения интелект.

Трима учени получиха Нобеловата награда за медицина за пробив в оптогенетиката

Нови възможности за лечение на психични заболявания

Една от основните цели на Дайсерот е да разбере по-добре механизмите, които определят човешките емоции и поведение. В тази насока неговият екип вече провежда клинична изследователска програма с хора, основана на идеи от експерименти с мишки.

В едно от проучванията учените подават кратки въздушни струи към очите на лабораторни животни и доброволци – процедура, подобна на тази при някои офталмологични прегледи. И при двете групи стимулът предизвиква сходна реакция на раздразнение.

Проследявайки мозъчната активност, изследователите успяват да наблюдават как възниква това негативно състояние и как се разпространява в различни мозъчни области. Надеждата им е получените данни да помогнат за разработването на методи за въздействие върху подобни реакции. В бъдеще екипът планира да изследва и положителните емоции.

Дайсерот вижда сериозен потенциал и за създаването на нови лекарства срещу психични разстройства.

„Има идеи, възникнали от изследвания върху животни, които вече са в напреднали етапи на клинични изпитвания при хора, включително за аутизъм и шизофрения. Резултатите изглеждат много положителни и се надяваме това да доведе до нови медикаменти“, посочва той.

Сред направленията, по които се работи, е и лечението на психотични симптоми при болестта на Алцхаймер, включително халюцинации и параноя, които могат да засегнат между 30% и 50% от пациентите.

Според учения един от дългогодишните проблеми в психиатрията е, че специалистите невинаги знаят кои точно мозъчни клетки участват в развитието на дадено заболяване и кои биха могли да бъдат повлияни, за да се облекчат симптомите.

Новите генетични методи постепенно променят тази ситуация, като позволяват по-прецизно установяване на причинно-следствените механизми.

„Това не означава, че настоящите лечения не са добри. Те помагат на 70% от хората, но при останалите 30% няма подобрение и бих искал да променим това“, подчертава Дайсерот.

Анестезията като ключ към загадката на човешкото съзнание

Може ли изкуственият интелект да достигне човешкия мозък?

Развитието на изкуствения интелект поставя и редица въпроси за въздействието му върху психичното здраве. Дайсерот вижда както рискове, така и възможности в навлизането на новите технологии в тази област.

„Смятам, че неправилното използване на изкуствения интелект може да създаде много проблеми, особено в областта на психичното здраве. Модел, който не е тясно свързан с истинските човешки ценности, би могъл да насочва хората в погрешна посока“, предупреждава ученият.

Същевременно той вярва, че AI може да разшири възможностите на хората да си помагат взаимно. Според него ключовото условие е човекът и неговите ценности да останат неразделна част от всяка терапевтична стратегия, основана на изкуствен интелект.

По въпроса дали машините някога ще достигнат или надминат възможностите на човешкия мозък Дайсерот прави разграничение между обработката на информация и субективното преживяване.

Той отбелязва, че въпреки изключителната си сложност мозъкът представлява физическа система с краен брой неврони – под 100 милиарда, всеки от които изгражда средно около 10 000 връзки.

Затова според него по принцип е възможно науката постепенно да достигне до по-пълно разбиране за функционирането на човешкия ум, а изкуственият интелект да се доближи до някои негови способности.

Съществува обаче граница, която ученият засега не смята за преодолима.

„Истинската вътрешна същност на човешкото съществуване, емоциите и субективното усещане за осъзнатост – все още не виждам как изкуственият интелект би могъл да постигне това.“

По думите му тези преживявания не се свеждат единствено до изчислителните способности на мозъка.

За първи път човешка мозъчна тъкан се развива в мозъка на мишки

Рисковете от технологии, способни да разчитат мозъчната активност

Развитието на невротехнологиите повдига и въпроси за защитата на личното пространство и възможността за достъп до човешките мисли.

Дайсерот обяснява, че самата оптогенетика не позволява дистанционно въздействие върху мозъка без знанието на човека. Прилагането ѝ изисква сложни процедури, включително въвеждане на определени гени и използване на светлина.

Той обаче споделя опасенията, че други технологии, съчетани с усъвършенствани модели с изкуствен интелект, биха могли да извличат информация за мозъчната активност.

„Това е нещо, с което трябва да бъдем внимателни“, акцентира изследователят.

От прозрачни мозъчни тъкани до лекарства под формата на таблетки

Сред най-интересните разработки на екипа на Дайсерот е технологията Clarity, която позволява мозъчните тъкани да бъдат направени прозрачни, така че учените да наблюдават връзките между клетките.

През 2018 г. изследователите представят усъвършенстван метод, наречен StarMap, чрез който могат да установяват не само клетъчните връзки, но и гените, молекулите и протеините в отделните клетки.

Тази информация е особено важна за разработването на лекарства, насочени към конкретни биологични механизми.

Ново устройство предлага немедикаментозен подход към лечението на депресия

„Можем да видим клетките и да установим дали причиняват определени симптоми. Но следващият въпрос е как въз основа на това знание да създадем лекарства, които да помагат на хората“, обяснява Дайсерот.

Крайната цел е терапевтичните ефекти, установени чрез оптогенетиката, да могат да бъдат постигнати с обикновени таблетки, вместо чрез генна терапия.

Успоредно с това в Станфордския университет се развива и програма за изследване на човешките невронни вериги, при която се проследява мозъчната активност на пациенти с имплантирани електроди.

Според Дайсерот подобни изследвания трябва да бъдат тясно свързани с реалните човешки преживявания.

Най-голямата научна загадка, която той се надява да разгадае, остава природата на субективното съзнание – как възниква вътрешното усещане за преживяване и до каква степен то се споделя от хората и останалите бозайници.