Przyszłość umysłu

Aby doświadczyć tajemnic naszego umysłu, wystarczy spojrzeć na swoje odbicie w lustrze i zadać sobie pytanie: Co kryje się za tymi oczami? Czy mamy duszę? Co dzieje się z nami po śmierci? Kim jestem? I co najważniejsze, prowadzi nas to do fundamentalnego pytania: W jaki sposób jesteśmy cząstką wielkiego kosmicznego planu?

Mimo niewiarygodnych postępów w skanowaniu mózgu i wysoko postawionej techniki, niektórzy ludzie twierdzą, że nigdy nie zrozumiemy tajemnicy świadomości, gdyż pozostanie ona poza zasięgiem naszych możliwości poznawczych. Prawdę mówiąc, ich zdaniem świadomość jest czymś bardziej podstawowym od atomów, cząsteczek czy neuronów i determinuje samą naturę naszej rzeczywistości – to byt fundamentalny, z którego powstaje świat materialny. Ażeby dowieść swoich racji, powołują się na największy paradoks w nauce, który podważa naszą definicję rzeczywistości: problem kota Schrödingera. Wobec tego, że nawet laureaci Nagrody Nobla przyjmują w tej sprawie odmienne stanowiska, do dziś nie wypracowano powszechnego konsensusu. Stawką jest sama natura rzeczywistości oraz naszych myśli.

W nadchodzących dekadach rozwój neurobiologii może osiągnąć wymiar gwałtownej eksplozji. Znajdujemy się na krawędzi wielkich odkryć, które całkowicie nas oszołomią. Pewnego dnia czymś normalnym stanie się kontrolowanie siłą myśli przedmiotów z naszego otoczenia, wprowadzanie do mózgu wspomnień, leczenie chorób psychicznych, wzmacnianie inteligencji, pełne mapowanie mózgu, tworzenie jego kopii zapasowych i komunikowanie się za pomocą telepatii.

Świat przyszłości będzie światem umysłu.

Wstęp

Dwie największe zagadki natury to umysł i Wszechświat. Korzystając z bogatego arsenału narzędzi technicznych, byliśmy w stanie sfotografować galaktyki oddalone o miliardy lat świetlnych, manipulować genami sterującymi procesami życiowymi, dotrzeć do wnętrza atomu, jednak umysł i Wszechświat wciąż nam się wymykają i kuszą. Stanowią rubieże naukowego poznania, skrywające się za mgłą najgłębszych i najbardziej fascynujących tajemnic.
Jeśli chcemy podziwiać majestat Wszechświata, wystarczy, że podniesiemy wzrok na nocne niebo, rozświetlone światłem miliardów gwiazd. Od kiedy nasi przodkowie po raz pierwszy zachwycili się blaskiem rozgwieżdżonego nieba, nieustannie dręczą nas wciąż te same, wieczne pytania: Skąd wszystko to się wzięło? Cóż wszystko to znaczy?
Aby doświadczyć tajemnic umysłu, wystarczy spojrzeć na nasze odbicie w lustrze i zadać sobie pytanie: Co kryje się za tymi oczami? Rodzą się wówczas niedające spokoju pytania w rodzaju: Czy mamy duszę? Co dzieje się z nami po śmierci? Kim „ja” jestem? I co najważniejsze, prowadzi nas to do fundamentalnego pytania: W jaki sposób wpasowujemy się w wielki kosmiczny plan? Jak wyraził to kiedyś Thomas Huxley, wielki biolog epoki wiktoriańskiej: „Dla ludzkości pytanie nad pytaniami, problem leżący u podstaw wszystkich innych zagadnień i ciekawszy od nich wszystkich wiąże się z określeniem miejsca człowieka w Naturze i jego związku z Kosmosem”.
W galaktyce Drogi Mlecznej jest sto miliardów gwiazd, mniej więcej tyle samo neuronów znajduje się w naszym mózgu. Aby mieć szansę napotkania obiektu równie skomplikowanego jak ten, który nosimy pod czaszką1, trzeba by odbyć podróż na odległość ponad 38 bilionów kilometrów, do najbliższej gwiazdy leżącej poza Układem Słonecznym. Umysł i Wszechświat są dla naukowca największym możliwym wyzwaniem, istnieje też między nimi osobliwy związek. Pod pewnym względem są całkowitymi przeciwieństwami. Domena Wszechświata to bezkres przestrzeni kosmicznej, gdzie można się natknąć na tak dziwaczne twory jak czarne dziury, eksplodujące gwiazdy i zderzające się galaktyki. Domena umysłu zaś to świat wewnętrzny, gdzie skrywają się nasze najbardziej osobiste, najbardziej intymne nadzieje i pragnienia. Umysł nigdy nie jest odległy bardziej niż nasza następna myśl, jednak często jesteśmy bezradni, gdy prosi się nas o jej wyartykułowanie i objaśnienie.
Choć w tym względzie można mówić o nich jak o przeciwieństwach, to wzbudzały one podobne emocje. Od niepamiętnych czasów Wszechświat i umysł otaczały przesądy, skrywała zasłona magii. Astrolodzy twierdzili, że potrafią wyczytać prawdę o Wszechświecie z konstelacji zodiaku, podobnie frenolodzy utrzymywali, że potrafią poznać prawdę o umyśle na podstawie ukształtowania czaszki. Równocześnie osoby czytające w myślach i prorocy byli na przestrzeni wieków na przemian wynoszeni na piedestał i bezwzględnie wyszydzani.
Drogi Wszechświata i umysłu wciąż przecinały się na wiele sposobów, w czym niemałą rolę odgrywały pewne zaskakujące pomysły formułowane przez pisarzy fantastyki naukowej. Czytając ich książki w dzieciństwie, marzyłem na jawie, że jestem członkiem slanów, wymyślonej przez A.E. van Vogta rasy telepatów. Nie mogłem wyjść z podziwu, w jaki sposób mutant Muł zdołał uwolnić swe telepatyczne moce i omal nie zawładnął całym Imperium Galaktycznym w napisanej przez Isaaca Asimova trylogii Fundacja. Oglądając film Zakazana planeta, zastanawiałem się, jak cywilizacja wyprzedzająca naszą w rozwoju o miliony lat mogła zgodnie ze swymi zachciankami dowolnie kształtować rzeczywistość dzięki skoncentrowaniu potężnych mocy telekinetycznych.
Wtedy, gdy miałem mniej więcej dziesięć lat, w telewizji pojawił się program zatytułowany The Amazing Dunninger, którego gospodarz olśniewał publiczność niesamowitymi sztuczkami magicznymi. Jego motto brzmiało: „Tym, którzy wierzą, żadne wyjaśnienie nie jest potrzebne; tym, którzy nie wierzą, żadne wyjaśnienie nie wystarczy”. W jednym z programów złożył deklarację, iż roześle swoje myśli do milionów ludzi w całym kraju. Zamknął oczy i zaczął się koncentrować, oświadczywszy, że wysyła właśnie nazwisko któregoś prezydenta Stanów Zjednoczonych. Prosił ludzi, aby zapisali je, kiedy pojawi się w ich głowie, a potem wysłali na widokówce na adres studia. Tydzień później triumfująco ogłosił, że zaczęły napływać tysiące kartek z nazwiskiem „Roosevelt”, tym samym, które „nadawał” na całe Stany Zjednoczone.
Na mnie nie zrobiło to wrażenia. W tamtych latach dziedzictwo Roosevelta wciąż bardzo mocno tkwiło w świadomości ludzi, którzy przeżyli Wielki Kryzys i drugą wojnę światową, toteż obecność jego nazwiska na kartkach pocztowych trudno było uznać za niespodziankę. (Pomyślałem sobie, że czymś naprawdę niezwykłym byłoby, gdyby Dunninger posłał w myślach nazwisko prezydenta Millarda Fillmore’a).
Mimo to moja wyobraźnia jednak została podsycona i nie mogłem się powstrzymać przed poczynieniem własnych eksperymentów z telepatią. Próbowałem koncentrować się możliwie najmocniej i czytać w myślach innych ludzi. Zamykałem oczy, skupiałem się i usiłowałem „wsłuchać się” w czyjeś myśli, próbowałem też przesuwać przedmioty w moim pokoju za pomocą telekinezy.
Nie udało mi się.
Może gdzieś na Ziemi znajdowali się telepaci, ale ja do nich się nie zaliczałem. W trakcie tych działań zacząłem zdawać sobie sprawę, że nadzwyczajne wyczyny telepatów najprawdopodobniej nie są możliwe – przynajmniej bez pomocy kogoś z zewnątrz. Jednak w kolejnych latach powoli przyswajałem sobie jeszcze inną wiedzę: aby objąć rozumem największe sekrety Wszechświata, wcale nie trzeba telepatycznych mocy lub nadludzkich zdolności. W szczególności aby się dowiedzieć, czy mogłyby się ziścić pomysły pisarzy science fiction, należy zagłębić się w lekturze podręczników zaawansowanego kursu fizyki. Aby zrozumieć, w którym miejscu to, co możliwe, staje się już niemożliwe, trzeba poznać i docenić prawa fizyki.
Przez całe życie te dwie pasje rozpalały moją wyobraźnię: pragnąłem zrozumieć podstawowe prawa fizyki i przekonać się, jak nauka będzie kształtować w przyszłości nasze życie. Dałem ujście tej pasji i podzieliłem się targającymi mną emocjami, pisząc książki Hiperprzestrzeń, Dalej niż Einstein i Wszechświaty równoległe. Z fascynacji tym, co nas czeka, zrodziły się książki Wizje, Fizyka rzeczy niemożliwych oraz Fizyka przyszłości. W trakcie procesu twórczego, który obejmował poszukiwanie materiałów, nieustannie uświadamiałem sobie, że ludzki umysł wciąż jest jedną z największych i najbardziej tajemniczych sił na świecie.
Przez większą część historii świata zupełnie nie rozumieliśmy, ani czym jest ta siła, ani na jakich zasadach funkcjonuje. Starożytni Egipcjanie, mimo wielkich osiągnięć w dziedzinie sztuki i nauki, byli przekonani, że mózg jest bezużytecznym organem. Wyrzucano go, gdy balsamowano faraonów. Arystoteles wierzył, że dusza zamieszkuje serce, a nie mózg, któremu przypisywał jedynie funkcję chłodzenia układu sercowo-naczyniowego. Inni – wśród nich Kartezjusz – uważali, że dusza wnika do ciała przez drobny gruczoł w mózgu, szyszynkę. Wobec braku przekonujących dowodów żadna z tych teorii nie mogła być naukowo zweryfikowana.
Owe „ciemne wieki” trwały całe tysiąclecia i był ku temu dobry powód. Mózg waży zaledwie niecałe półtora kilograma, mimo to jest najbardziej złożonym obiektem w Układzie Słonecznym. Jego masa to około 2 procent masy całego ciała, jednak jest on bardzo zachłanny – zużywa 20 procent wytwarzanej przez ciało energii (u noworodków mózg pochłania zdumiewające 65 procent energii dziecka). Co więcej, aż 80 procent naszego genomu poświęcone jest kodowaniu mózgu. Pod czaszką nosimy około 100 miliardów neuronów. Liczba połączeń nerwowych i ścieżek przyjmuje wartości wykładnicze.
W 1977 roku astronom Carl Sagan napisał książkę, która zapewniła mu nagrodę Pulitzera. W The Dragons of Eden (Smoki Edenu) podsumował stan wiedzy o mózgu w tamtym czasie. Książka była pięknie napisana, a jej fabułę autor osnuł wokół najświeższych osiągnięć neurobiologii, której metodologia wspierała się wówczas na trzech filarach. Pierwszym było porównywanie budowy mózgu człowieka z mózgiem innych gatunków. Zadanie było trudne i żmudne, wymagało bowiem przeprowadzenia sekcji mózgu tysięcy zwierząt. Druga metoda była równie daleka od bezpośrednich badań mózgu człowieka: badano ofiary udarów i chorób, które często z powodu swych dolegliwości przejawiały dziwne zachowania. Tylko autopsja przeprowadzana po ich śmierci mogła wykazać, która część mózgu nie funkcjonowała prawidłowo. Trzeci sposób polegał na wykorzystaniu elektrod do stymulowania mózgu i powolnym, mozolnym zbieraniu informacji pozwalających odkryć, która część mózgu wpływa na konkretne zachowania.
Podstawowe narzędzia neurobiologii nie zapewniały możliwości prowadzenia systematycznych badań ludzkiego mózgu. Po prostu nie można zamówić sobie ofiary udaru z uszkodzeniami akurat w tej części mózgu, którą planuje się badać. Ponieważ mózg jest żywym, dynamicznie zmieniającym się systemem, autopsje nie ukażą najciekawszych aspektów jego pracy, choćby wzajemnego oddziaływania na siebie poszczególnych części, nie wspominając już o rzuceniu światła na procesy, które mogą prowadzić do tak różnorodnych myśli jak miłość, nienawiść, zazdrość i ciekawość.

Bliźniacze rewolucje

Czterysta lat temu wynaleziono teleskop i niemalże z dnia na dzień ten nowy, cudowny instrument zmienił sposób, w jaki postrzegaliśmy ciała niebieskie. Był to jeden z najbardziej rewolucyjnych (i wywrotowych) instrumentów badawczych w historii. Oto nagle na własne oczy można było zobaczyć, jak mity i dogmaty przeszłości rozwiewają się niczym poranna mgła. Zamiast być doskonałymi przykładami boskiej mądrości, ciała niebieskie okazały się dalekie od doskonałości. Księżyc był usiany kraterami o poszarpanych brzegach, Słońce miało czarne plamy, Jowisz własne satelity, Wenus fazy, a Saturn pierścienie. W piętnaście lat po wynalezieniu teleskopu dowiedziano się więcej o Wszechświecie niż w całej wcześniejszej historii ludzkości.
Podobną odmianę w neurobiologii przyniosło wprowadzenie w połowie lat dziewięćdziesiątych XX wieku i na początku XXI wieku aparatów do obrazowania mózgu metodą rezonansu magnetycznego i innymi różnymi technikami. W ciągu ostatnich piętnastu lat dowiedzieliśmy się o mózgu więcej niż w całej wcześniejszej historii ludzkości. Umysł, który kiedyś uważano za całkowicie niedostępny poznaniu, nareszcie znalazł się w centrum zainteresowania badaczy.
Laureat Nagrody Nobla Eric R. Kandel z Instytutu Maxa Plancka w Tybindze w Niemczech pisze: „Najcenniejszych odkryć dotyczących ludzkiego umysłu, do jakich doszło w tym okresie, nie dokonano dzięki dziedzinom tradycyjnie zajmującym się umysłem – filozofii, psychologii czy psychoanalizie. Zawdzięczamy je fuzji tych dyscyplin z biologią mózgu…”2.
Zasadnicza rola w tym przedsięwzięciu przypadła fizykom, którzy dostarczali coraz to nowych narzędzi badawczych, oznaczanych takimi akronimami, jak MRI, EEG, PET, CAT, TCM, TES i DBS. Instrumenty te radykalnie odmieniły badania mózgu. Dzięki nim nagle byliśmy w stanie obserwować procesy myślowe zachodzące w żywym, funkcjonującym mózgu. Jak mówi neurolog V.S. Ramachandran z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego: „Wszystkie te kwestie, którymi przez tysiąclecia zadręczali się filozofowie, my, naukowcy, możemy teraz zacząć zgłębiać przez obrazowanie mózgu, badanie pacjentów i zadawanie właściwych pytań”3.
Moje pierwsze kroki na niwie fizyki poniosły mnie ku tematom bliskim właśnie tych technologii, które teraz umożliwiają nauce wgląd w funkcjonowanie mózgu. W liceum, na przykład, dowiedziałem się o istnieniu nowej formy materii, nazywanej antymaterią. Chciałem zrealizować projekt naukowy dotyczący antymaterii. Potrzebowałem sodu-22, substancji, która w naturalny sposób emituje elektron obdarzony dodatnim ładunkiem elektrycznym (antyelektron, czyli pozyton). Z prośbą o udostępnienie niewielkiej ilości sodu-22 musiałem się zwrócić do dawnej Komisji Energii Atomowej, ponieważ jest to jedna z najbardziej egzotycznych substancji na Ziemi. Mając moją wymarzoną próbkę, mogłem zbudować komorę mgłową i umieścić ją w silnym polu magnetycznym, a następnie sfotografować smugi pozostawione przez cząstki antymaterii. Nie wiedziałem wówczas, że sód-22 wkrótce przyczyni się do powstania nowej technologii zwanej PET (pozytonowa tomografia emisyjna), która od tamtej pory dostarczyła nam nowych, zdumiewających informacji na temat żywego, myślącego mózgu.
Inną technologią, z którą eksperymentowałem w liceum, był rezonans magnetyczny. Na Uniwersytecie Stanforda chodziłem na wykłady Felixa Blocha, który wspólnie z Edwardem Purcellem został w 1952 roku laureatem Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie jądrowego rezonansu magnetycznego. Doktor Bloch wyjaśnił nam, dzieciakom z liceum, że pod wpływem silnego pola magnetycznego atomy ustawiają się dokładnie wzdłuż linii tego pola, jak igły kompasu. Później, jeśli w kierunku atomów zostanie wyemitowany impuls radiowy o starannie dobranej częstotliwości rezonansowej, zostaną one wzbudzone. Następnie atomy powracają do stanu podstawowego, emitując przy tym kolejny impuls radiowy, niczym echo pierwszego, który pozwala na identyfikację atomów. (Wykorzystałem potem zasadę rezonansu magnetycznego do skonstruowania w garażu mamy akceleratora cząstek o energii 2,3 miliona elektronowoltów).
Kilka lat później, na pierwszym roku studiów na Uniwersytecie Harvarda, miałem zaszczyt zgłębiać tajniki elektrodynamiki pod okiem doktora Purcella. Mniej więcej w tym samym czasie, podczas letniej przerwy w nauce, pracowałem w zespole doktora Richarda Ernsta, który dążył do uogólnienia prac Blocha i Purcella w zakresie rezonansu magnetycznego. Odniósł spektakularny sukces i ostatecznie, w 1991 roku, został uhonorowany Nagrodą Nobla za przygotowanie gruntu pod budowę nowoczesnego aparatu do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Z kolei aparaty MRI dostarczyły wspaniałych zdjęć żywego mózgu, zawierających jeszcze więcej szczegółów niż te uzyskane dzięki obrazowaniu PET.

Wzmacnianie potęgi umysłu

Koniec końców zostałem profesorem fizyki teoretycznej, ale fascynacja umysłem pozostała. To niezwykle ekscytujące widzieć, jak dzięki postępowi w fizyce, dokonanemu tylko w ostatniej dekadzie, możliwe stały się niektóre ze zjawisk, jakimi interesowałem się w dzieciństwie. Wykorzystując techniki obrazowania MRI, naukowcy potrafią odczytywać krążące w mózgu myśli. Umieją też wstawić do mózgu całkowicie sparaliżowanego pacjenta czip umożliwiający połączenie z komputerem – dzięki niemu pacjenci siłą swych myśli mogą surfować po Internecie, pisać i odczytywać e-maile, grać w gry komputerowe, sterować wózkiem inwalidzkim, kontrolować sprzęty domowe i manipulować mechanicznym ramieniem. W zasadzie ludzie ci mogą robić wszystko, co każdy zdrowy człowiek osiąga za pomocą komputera.
Obecnie naukowcy idą jeszcze dalej i podłączają mózg do egzoszkieletu, noszonego przez pacjentów wokół swych sparaliżowanych kończyn. Być może pewnego dnia ludzie dotknięci porażeniem czterokończynowym będą mogli wieść normalne życie. Podobne egzoszkielety mogą obdarzyć ludzi supermocami, przydatnymi w śmiertelnie niebezpiecznych warunkach. Kiedyś, w przyszłości, nasi astronauci będą mogli nawet badać inne planety, sterując mechanicznymi surogatami z kanapy w swoim salonie.
Jak w filmie Matrix, pewnego dnia będziemy mogli dzięki komputerom załadowywać do mózgu wspomnienia lub nowe umiejętności. Naukowcom udało się już zaimplementować wspomnienia w ramach programów badawczych realizowanych na zwierzętach. Być może jest tylko kwestią czasu, kiedy my również będziemy w stanie wgrywać do mózgu wiedzę z zakresu nowych dziedzin, informacje na temat wakacji w nowych miejscach lub interesującego hobby. Jeśli możliwe będzie implementowanie wiedzy technicznej w umysłach naukowców i pracowników, technologia ta może nawet wpłynąć na ogólnoświatową ekonomię. Być może będziemy mogli wręcz dzielić się wspomnieniami. Pewnego dnia naukowcy zdołają zbudować „Internet umysłu” albo swego rodzaju „brain-net”, umożliwiający rozsyłanie po całym świecie drogą elektroniczną myśli lub odczuć. Nawet sny będzie można nagrywać i wysyłać „pocztą mózgową”.
Technologia może też umożliwić podnoszenie naszej inteligencji. Poczyniliśmy znaczące postępy w rozumieniu nadzwyczajnych mocy, jakimi dysponują „sawanci”, których zdolności mentalne, artystyczne lub matematyczne są autentycznie zdumiewające. Co więcej, udało się zsekwencjonować geny, którymi różnimy się od małp, co daje nam wyjątkowy wgląd w ewolucyjne pochodzenie mózgu. Wyizolowano też u niektórych gatunków zwierząt geny, które odpowiadają za zwiększoną wydajność pamięci i intelektu.
Te najnowsze odkrycia wywołały duże poruszenie i obiecują tak wiele, że przyciągnęły uwagę polityków. Neurobiologia nagle stała się dziedziną, w której doszło do transatlantyckiej rywalizacji pomiędzy największymi potęgami gospodarczymi świata. W styczniu 2013 roku prezydent Barack Obama i przewodniczący Unii Europejskiej ogłosili wdrożenie dwóch niezależnych projektów, na które w ich ostatecznym kształcie przeznaczone będą wielomiliardowe nakłady finansowe. Oba projekty koncentrują się na odwrotnej inżynierii mózgu. Rozszyfrowanie zawiłości struktury neuronalnej mózgu, uważane niegdyś za zadanie leżące beznadziejnie daleko poza zasięgiem nowoczesnej nauki, teraz stało się głównym celem dwóch projektów naukowych, które – jak wcześniej Human Genome Project – zmienią oblicze nauki i medycyny. Nie tylko dostarczą obrazu umysłu nieporównywalnego z żadnym innym, lecz także przyczynią się do powstania nowych gałęzi przemysłu, będą zarzewiem wzmożonej aktywności gospodarczej i otworzą przed neurobiologią nowe perspektywy.
Można sobie wyobrazić, że kiedy ścieżki nerwowe mózgu zostaną ostatecznie rozszyfrowane, możliwe będzie dotarcie do przyczyn chorób psychicznych, być może znajdziemy też lekarstwa na te nękające nas od pradawnych czasów przypadłości. Dekodowanie mózgu otworzy drzwi do ewentualnego wykonania jego kopii, co jednak prowokuje pytania natury filozoficznej i etycznej. Kim jesteśmy, jeśli naszą świadomość da się przenieść do komputera? Możemy też z nowej perspektywy spojrzeć na koncepcję nieśmiertelności. Nasze ciała będą tracić sprawność i ostatecznie umrą, ale czy świadomość mogłaby żyć wiecznie?
Pójdźmy jeszcze dalej. Może pewnego dnia w bardzo odległej przyszłości umysł zostanie uwolniony z kajdan ciała i będzie mógł swobodnie szybować między gwiazdami, jak przewiduje to kilku naukowców. Można sobie wyobrazić, że za kilka stuleci pełny schemat neuronalny zostanie zakodowany w świetle lasera i wysłany daleko w kosmos, co okazałoby się najwygodniejszym sposobem poznawania przez świadomość nowych światów.
Przed naszą nauką otwierają się zupełnie nowe, fantastyczne możliwości naukowe, w których drzemie moc odmiany przeznaczenia ludzkości. Wchodzimy właśnie w nową złotą erę neurobiologii.
Nie zdobyłbym się na tak śmiałe proroctwa, gdyby nie nieoceniona pomoc naukowców, którzy uprzejmie zgodzili się na przeprowadzenie z nimi wywiadu, rozpowszechnienie formułowanych przez nich pomysłów w ogólnokrajowych kanałach radiowych, a nawet na wprowadzenie ekip telewizyjnych do ich laboratoriów. Naukowcy ci kładą fundamenty, na których będzie się wspierać przyszłość umysłu. Z mojej strony włączenie głoszonych przez nich idei do niniejszej książki obwarowałem tylko dwoma warunkami:
1) przewidywania musiały pozostawać absolutnie zgodne z prawami fizyki;
2) daleko idące pomysły musiały być wsparte istniejącymi prototypami, będącymi świadectwem poprawności założeń leżących u podstaw koncepcji.

Dotknięci chorobą psychiczną

Napisałem kiedyś biografię Einsteina, zatytułowaną Kosmos Einsteina, która nie powstałaby, gdybym nie zagłębił się w najdrobniejsze szczegóły jego życia prywatnego. Wiedziałem, że jego najmłodszy syn cierpiał na schizofrenię, ale nie zdawałem sobie sprawy, jak wielki wpływ wywarło to na życie wielkiego naukowca. Einstein poznał jeszcze ból choroby psychicznej w inny sposób: jednym z jego najbliższych kolegów, który pomógł mu stworzyć ogólną teorię względności, był fizyk Paul Ehrenfest. W wyniku wyjątkowo ostrego napadu depresji Ehrenfest zabił własnego syna, który był obciążony zespołem Downa, a potem popełnił samobójstwo. W miarę upływu lat dowiadywałem się, że wielu moich kolegów również musiało zmagać się z ciężarem choroby psychicznej któregoś z członków rodziny.
Choroba psychiczna mocno naznaczyła również moje życie. Kilka lat temu, po długiej walce z chorobą Alzheimera, zmarła moja matka. Rozdzierało mi się serce, gdy widziałem, jak stopniowo traci pamięć o bliskich, gdy patrzyłem jej w oczy i wiedziałem, że mnie nie rozpoznaje. Patrzyłem, jak powoli gaśnie w niej blask człowieczej duszy. Całe życie poświęciła rodzinie i zamiast cieszyć się złotymi latami, została okradziona ze wszystkich wspomnień o tym, co było dla niej najcenniejsze.
W miarę starzenia się społeczeństwa smutne doświadczenia życiowe, które były udziałem moim i wielu innych ludzi, będą powtarzać się z rosnącym natężeniem wszędzie na świecie. Życzyłbym sobie, aby szybki postęp w neurobiologii przyniósł ulgę ludziom dotkniętym przez choroby psychiczne i demencję.

Co napędza tę rewolucję?

Dane uzyskiwane w wyniku obrazowania mózgu wciąż są przetwarzane, a dokonujący się postęp jest oszałamiający. Prasa kilka razy w roku ogłasza kolejny przełom. Droga od odkrycia teleskopu do zdobycia przestrzeni kosmicznej zajęła nam 350 lat, tymczasem po wprowadzeniu obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI) i innych zaawansowanych technik obrazowania wystarczyło zaledwie piętnaście lat, abyśmy zdołali aktywnie połączyć mózg ze światem zewnętrznym. Dlaczego tak szybko i jak wiele jeszcze można osiągnąć?
Ten błyskawiczny postęp zawdzięczamy po części temu, że dzisiejsza fizyka dobrze rozumie elektromagnetyzm, który rządzi przesyłaniem impulsów elektrycznych przez nasze neurony. Sformułowane przez Jamesa Clerka Maxwella matematyczne równania, którym podlegają zjawiska fizyczne związane z pracą anten, radarów, odbiorników radiowych i wież telefonii komórkowej, stanowią fundament, na którym opiera się technologia MRI. Trzeba było wielu stuleci, aby ludzie zgłębili tajniki elektromagnetyzmu, jednak teraz neurobiologia może cieszyć się owocami tych starań. W księdze pierwszej przyjrzę się historii badań mózgu i wyjaśnię, jak doszło do tego, że armada nowych instrumentów opuściła laboratoria fizyczne i dostarczyła fantastycznych, kolorowych zdjęć, ilustrujących zachodzące w mózgu procesy myślowe. Ponieważ centralną pozycję we wszystkich dyskusjach na temat umysłu zajmuje świadomość, oferuję spojrzenie na nią z perspektywy fizyka, ale sięgam też po definicję, która ma swe źródło w królestwie zwierząt. W zasadzie tworzę listę rankingową, pokazując, że różnym typom świadomości można przypisać numer.
Chcąc udzielić pełnej odpowiedzi na pytanie, jak będzie dalej przebiegał rozwój tych technologii, będziemy musieli również przyjrzeć się temu zagadnieniu przez pryzmat prawa Moore’a, które stwierdza, że moc komputerów podwaja się co osiemnaście miesięcy. Często zaskakuję ludzi prostym faktem, że ich telefon komórkowy dysponuje dzisiaj większą mocą obliczeniową niż wszystkie komputery NASA razem wzięte w czasach, gdy w 1969 roku udało się umieścić dwóch ludzi na powierzchni Księżyca. Dziś komputery mają dostatecznie dużą moc obliczeniową, aby radzić sobie z rejestrowaniem docierających z mózgu impulsów elektrycznych i zamienić część z nich na znajomy zapis cyfrowy. Dzięki temu możliwe stało się skonstruowanie interfejsu łączącego mózg z komputerem, pozwalającego na sterowanie każdym elementem elektronicznego wyposażenia za pomocą myśli. Ta szybko rozwijająca się dziedzina nosi nazwę „interfejs mózg–maszyna” (BMI), a newralgicznym punktem owej technologii jest komputer. W księdze drugiej przyjrzę się technologii, która umożliwiła rejestrowanie wspomnień, czytanie w myślach, nagrywanie filmów wideo z treścią snów i telekinezę.
W księdze trzeciej zbadam alternatywne formy świadomości, od snów, narkotyków, chorób psychicznych do robotów, a nawet obcych form życia z kosmosu. W tej części piszę o możliwościach kontrolowania mózgu i manipulowania jego funkcjami w celu zapanowania nad chorobami – depresją, chorobami Parkinsona i Alzheimera, jak też innymi schorzeniami. Szczegółowo omówię też założenia projektu BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies), którego realizację ogłosił prezydent Obama, oraz projektu Unii Europejskiej – Human Brain Project. Budżet każdego z tych projektów może sięgnąć miliardów dolarów. Ich celem jest rozszyfrowanie ścieżek nerwowych mózgu na poziomie pojedynczych neuronów. Nie ma wątpliwości, że oba rywalizujące ze sobą programy otworzą drzwi do zupełnie nowych dziedzin badań, dostarczą nowych sposobów walki z chorobami psychicznymi i odsłonią najgłębsze tajemnice świadomości.
Ponieważ podaliśmy definicję świadomości, możemy posłużyć się nią do zgłębienia tematu świadomości innej niż ludzka (to znaczy świadomości robotów). Jak zaawansowane mogą być roboty? Czy mogą mieć uczucia? Czy mogą stanowić zagrożenie? Zajmiemy się też świadomością kosmitów, których cele mogą być diametralnie różne od naszych.
W dodatku zajmuję się chyba najdziwniejszą ideą w całej fizyce, koncepcją wyjętą z fizyki kwantowej, według której zasadniczą podstawą rzeczywistości może być świadomość.
W tej gwałtownie rozwijającej się dziedzinie nie brak najróżniejszych pomysłów. Tylko czas pokaże, które z nich były zaledwie mrzonkami zrodzonymi przez wybujałą wyobraźnię pisarzy science fiction, a które solidnymi teoriami, umożliwiającymi prowadzenie w przyszłości badań naukowych. Postęp w neurobiologii osiągnął astronomiczne proporcje i pod wieloma względami napędzała go nowoczesna fizyka, w pełnym zakresie wykorzystująca siły elektromagnetyczne i jądrowe do sięgania ku wielkim sekretom ukrytym głęboko w naszych umysłach.
Powinienem podkreślić, że neurobiologia nie jest moją specjalnością. Jestem fizykiem teoretykiem, który żywi nieprzemijającą fascynację umysłem. Mam nadzieję, że punkt widzenia fizyka pomoże wzbogacić naszą wiedzę i zapewni świeże spojrzenie na najbardziej znany i jednocześnie wciąż obcy obiekt we Wszechświecie, jakim jest nasz umysł.
Biorąc pod uwagę szaleńcze tempo, z jakim pojawiają się zupełnie nowe perspektywy, ważne jest, byśmy od samego początku dobrze pojmowali, jak zbudowany jest mózg.
Tak więc skupmy się najpierw na korzeniach współczesnej neurobiologii, których historycy nauki dopatrują się w dniu, gdy żelazny szpikulec przebił mózg niejakiego Phineasa Gage’a. To dramatyczne zajście stanowiło początek ciągu zdarzeń, które pomogły otworzyć temat poważnych, naukowych badań mózgu. Choć dla pana Gage’a był to wielce niefortunny wypadek, utorował drogę do nowoczesnej nauki.

Przypisy

1 Aby docenić, jak bardzo jest skomplikowany, należy zdefiniować stopień złożoności jako całkowitą liczbę informacji, która może być przechowywana. Najbliższym rywalem mózgu może być przechowujący informację łańcuch naszego DNA. Pojedynczy łańcuch DNA zawiera trzy miliardy par zasad, z których każda należy do zbioru czterech zasad azotowych wchodzących w skład podstawowych nukleotydów kwasów nukleinowych i jest oznaczana A, T, C, G. Wynika z tego, że całkowita informacja, którą można przechowywać w DNA, jest wyrażana czwórką podniesioną do potęgi trzy miliardy. Mózg jest jednak w stanie przechować znacznie więcej informacji w swych stu miliardach neuronów, z których każdy może być aktywowany lub nie. Tak więc liczbę możliwych stanów wyjściowych ludzkiego mózgu opisuje dwójka podniesiona do potęgi sto miliardów. Należy podkreślić, że DNA jest statyczny, natomiast stany naszego mózgu zmieniają się w każdej milisekundzie. Jedna prosta myśl może pociągać za sobą setkę generacji impulsów aktywowanych neuronów. Wynika z tego, że setka generacji impulsów może zawierać dwa do potęgi sto miliardów i jeszcze do setnej potęgi możliwych myśli. Nasze mózgi są jednak aktywne przez cały czas, w dzień i w nocy, nieprzerwanie przeprowadzają operacje, dlatego całkowita liczba możliwych myśli w N generacjach impulsów wynosi dwa do potęgi sto miliardów, podniesione do potęgi N, co jest wielkością prawdziwie astronomiczną. Liczba informacji, jaką możemy przechowywać w naszych mózgach, znacznie przewyższa liczbę informacji zawartej w DNA. Tak naprawdę jest to największa liczba informacji, jaką można przechowywać w całym Układzie Słonecznym, a możliwe nawet, że w całym naszym sektorze galaktyki Drogi Mlecznej.

2 M. Boleyn-Fitzgerald, Obrazy naszego umysłu, przeł. Z. Szachnowska-Olesiejuk, Wydawnictwo Sonia Draga, Katowice 2010.

3 Ibid.