Mokslas ir IT

2020.02.29 14:59

Prestižiniame universitete dirbantis lietuvis – apie žmogaus GPS, smegenų paslaptis ir Musko „Neuralink“

Tautvydas Lukaševičius, LRT.lt2020.02.29 14:59

Už Nobelio premiją žmogaus vidinio GPS atradėju vadinamas Johnas O`Keefe`as gali padėkoti ir lietuviams. Taip jis ir padarė. Ir ne kartą. Vienas garsiausių pasaulio neuromokslininkų nepamiršta, kad būtent pažintis su jaunais Lietuvos mokslininkais jam padėjo pasiekti puikių rezultatų tiriant žmogaus smegenis.

Kai lygiai prieš metus konferencijoje „The COINS 2019“ kalbėjausi su Nobelio premijos laureatu, jis gyrė prestižiniame Londono universitete (UCL) tyrimus atliekantį Marių Baužą. Metai prabėgo ir norisi paklausti Mariaus, ką jis galvoja apie garsųjį mokslininką, ar nesijaučia jo šešėlyje, kaip jie susipažino.

Marius Bauža konferencijos „The COINS 2020“ metu LRT.lt papasakojo apie neuronų paslaptis, tyrimus Londone, bendravimą su mokslo elitu ir netikėtą posūkį neuromokslų link.

– Kaip susipažinote ir pradėjote dirbti kartu su Nobelio premijos laureatu Johnu O`Keefe`u?

– Jį pažįstu gana seniai. Susipažinome, kai ruošiau savo daktaro disertaciją nanotechnologijų srityje. Jis buvo labai susidomėjęs nanotechnologijomis, nes jau tuo metu norėjo kurti ir išbandyti silicio „probus“. Tai prietaisas, kuriuo galima matuoti neuronų veiklą. Visą mūsų elgesį sukelia neuronų veikla, tam tikrų smegenų sričių sąveikos su kitomis.

Jeigu norime suprasti žmogaus elgesį, kaip jis priima sprendimus, kas jį motyvuoja, kaip žmogus priima iš aplinkos sensorinę informaciją, turime tirti neuronų veiklą. Ji tiesiogiai atspindi elgesį. Tam, kad tą veiklą matuoti, reikia prietaisų, kurie būtų pakankamai maži, stabilūs, matuotų signalus iš smegenų, leistų matuoti ilgą laiką ir tai daryti kokybiškai.

Dabar naudojamos ilgos vielos, kurios yra įkišamos į smegenis, kur matuoja neuronų veiklą aplink. Silicio įrenginiai yra panašaus dydžio kaip žmogaus plaukas. Ant to plauko yra kontaktai. Iki šiol buvo įvairių silicio įrenginių versijų, bet jos nebuvo plačiai naudojamos. Profesorius norėjo juos išnaudoti, kad jie būtų geresni ne tik kainos prasme, bet ir galimybių. Tada ir susipažinome. Pradėjome plėtoti tokių įrenginių projektą. Mes pradėjome kurti naujus įrenginius.

– Ar manote, kad skirtingų sričių mokslininkų kolobaracija, bendradarbiavimas yra naudingas?

– Labai. Mano nuomone, vienas iš pagrindinių dalykų, kuris leidžia moksle būti priekyje, yra technologijų ir, pavyzdžiui, biologijos mokslo žinių, sąveiką. Atskirai nė vienas nepasieks proveržio, ber kartu gali labai daug. Tai įrodyta daugybę kartų.

– Darbas kartu su Nobelio premijos laureatu atveria duris? Ar jo populiarumas meta šešėlį?

– Premija padeda visada. Atsiranda didesnės galimybės gauti finansavimą, bet Johnas jau buvo vienas žinomiausių pasaulyje tos srities ekspertų. Finansavimą savo projektams jau turėjome iki tol, kol jį paskelbė laureatu.

– Kai pradėjote domėtis technologijomis, jau galvojote, kad tirsite smegenų veiklą?

– Ne. Iš pradžių dirbau su nanoelektronika. Gaminau mažus prietaisus, bet jie labiau buvo skirti kitiems elektronikos prietaisams – monitoriams, telefonams, telefonų ekranams. Apie tai rimčiau pradėjau galvoti tik tada, kai susipažinau su Johnu. Tada supratau, kad tai gali būti svarbu ir neuromoksluose.

– Kas jums įdomiausia žmogaus smegenyse?

– Kaip iš viso atskiros smegenų dalys, neuronai, kurie iš pirmo žvilsnio atrodo kaip paprasti elementai, kartu leidžia mums mąstyti. Man įdomu, kaip ši sistema atsiranda, kaip ji veikia. Kaip vaizduotę, psichologiją, elgesį galima paaiškinti fizinių dalykų visuma.

– Kiek mes šiuo metu žinome apie neuronus?

– Apie pavienius neuronus šiuo metu žinome gana daug. Yra elektrodas, kurį mes tiesiog galime įkišti į ląstelę. Taip mes gerai matome kiekvieną aktyvaciją. Mes galime matyti neuronų veiklos pasikeitimus net tada, kai aktyvacija dar neprasidėjo.

Mes puikiai suvokiame individualius neuronus, bet problemos prasideda tada, kai žiūrime į jų sąveiką. Čia esame šiek tiek atsilikę. Iki šiol neturėjome technologijų, kurios leistų žiūrėti į tas sąveikas. Žinome daug apie pavienius, bet ne apie jų grandines, kurios yra svarbesnės elgesiui.

– Smegenų veiklai svarbesni elektriniai, fizikiniai dėsniai ar visgi cheminiai, biologiniai?

– To negalima atskirti, nes kitaip nei kompiuteriuose, kur turime aiškią sistemą (laidininkus, izoliatorius), smegenyse, kad neuronai susisiektų, turi įvykti daugybė molekulinių procesų. Smegenų pastoliai turi būti molekuliniai.

Veikimas irgi. Net elektriniai signalai siunčiami cheminių procesų metu. Yra molekulės įsiurbiamos į neuronus, atgal išstumiamos. Visas šitas procesas nėra atskiriamas.

– Žmonių ir gyvūnų navigacija. Ką šiuo metu žinome?

– Jeigu žiūrėti į elgesį, mes žinome gana daug. Žinome, kokios yra strategijos, kaip mes naviguojame. Mes galime suprasti, kas nutinka, jei hipokampas yra pažeistas.

Molekuliniame lygmenyje mes gerai žinome kinetines neuronų sudėtis, kaip veikia molekulinis kompasas.

Atsiliekame tirdami grandinių dalis. Kaip šitie visi neuronai dalyvauja skaičiavimuose, kad mes galime naviguoti. Jeigu iš čia norime nueiti į artimiausią kavinę, mes turime žinoti, kur mes esame. Mes turime žinoti, kur yra kavinė mūsų atžvilgiu. Mes turime suplanuoti maršrutą. Paskui mes turime tuo maršrutu sekti. Kiekvienu metu tą vidinį modelį mes turime atnaujinti, kur mes esame, kaip pasikeitė mūsų vieta.

Kol kas nežinome, kaip tiksliai neuronai tai daro.

– O koks gali būti elektromagnetinių laukų poveikis?

– Mes neturime sensorių, kurie tokiems laukams būtų jautrūs. Gyvūnų, pavyzdžiui, balandžių, atveju tos dalys, kurios yra jautrios magnetiniams laukams, jos yra visai kitokio tipo sensoriai nei elektrinės veiklos smegenyse. Iš jų informacija turi būti perduodama į smegenis, kur bus apdorojama.

– Kokį įdomiausią eksperimentą atlikote?

– Man pasisekė, kad laboratorijoje turiu daug laisvės. Galiu rinktis eksperimentus, kurie mane sudomina. Buvau labai maloniai nustebintas, kai eksperimentų metu pradėjome naudoti tuos naujuosius „probus“. Nežinojome tiksliai, kaip jie veiks, o po kelių valandų pamatėme, kad turime fantastišką technologiją, kuri veikia.

– Kas mokslininkui suteikia didžiausią pasitenkinimą? Pritaikomas išradimas? Kitų teorijų paneigimas?

Man labiausiai patinka, kai tam tikras išradimas ilgainiui naudos gali duoti žmonijai. Trumpesniu laikotarpiu smagu pastebėti tai, ko nesitikėjai.

– Kaip jums patinka Londono mokslo infrastruktūra?

– Ji yra labai gera, tačiau daug kas priklauso nuo universiteto. UCL (University College London) yra vienas geriausių pasaulyje universitetų neuromokslininkams. Pagrindiniai universitetai (UCL, Imperial College London ir King‘s College London) yra labai geri.

Svarbiausia, kad turime galimybę bendrauti su daugybe žmonių, keistis nuomonėmis, idėjomis diskutuoti. Lietuvoje infrastruktūra atrodo fantastiškai. Tai leidžia konkuruoti.

– O ko trūksta Lietuvai?

– Tradicijos ir žmonių sankaupos. Jei universitetas turi ilgalaikę strategiją, viziją, jis to ir siekia. Per 5 ar 10 metų labai sunku ko nors pasiekti. Jei turi infrastruktūrą, reikia vizijos ir laiko. Tada galima pritraukti ir idėjas, ir technologijas.

– Ką manote apie smegenų ir kompiuterio jungtį?

– Vienas tokio sujungimo variantas yra, pavyzdžiui, žmogaus atminties pagerinimas, motoriniai dalykai – dirbtinių galūnių pajudinimas. Tai jau daroma.

Bet kognityviniai dalykai yra kiek sudėtingesni. Asmenybės lygmenį sujungti su kompiuteriu sunkiau.

Iki žmogaus perkėlimo į kompiuterį dar labai toli. Mes gerai nesuprantame, kaip veikia grandinės žmogaus smegenyse, todėl negalime to perkelti. Jei daugybę neuronų perkelsime, bet jie nesąveikaus pagal tas smegenų taisykles, nieko nepasieksime.

Verslas į tai žiūri atsargiau. „Neuralink“ išleido daug pinigų, bet greičiausiai kol kas nelabai ką turi parodyti.

Tai įdomi sritis. Per artimiausius dešimtmečius galime matyti kažkokios mažos smegenų srities papildymus, bet iki bendro sujungimo toli.