Семинары

Сознание - это целая Вселенная

3 апреля с докладом "Молекулярные основы интеллекта. Кинетика химических реакций в мозге человека. Нейроинженерия" в Лаборатории радиационной биологии выступил член-корреспондент РАН, доктор химических наук, профессор Сергей Дмитриевич ВАРФОЛОМЕЕВ.

Е.А.Красавин и С.Д.Варфоломеев

Открывая семинар, его руководитель, член-корреспондент РАН, председатель Научного совета РАН по радиобиологии Е.А.Красавин отметил, что эта деятельность возобновляется после перерыва, связанного с пандемией. Название изменилось с биофизического на радиобиологический, а тематика предполагает широкий спектр фундаментальных проблем радиобиологии. "Тема сегодняшнего доклада: сознание - это целая Вселенная, - отметил Евгений Александрович. - Я всегда подчеркивал, что физики нашего Института так или иначе занимаются вопросами мироздания, космоса. Есть физическая Вселенная, а есть Вселенная разума".

"Я говорил и говорю, что Дубна, ОИЯИ - это жемчужина советской и российской науки. Аудитория, сам воздух здесь феноменальны, и выступать здесь большое удовольствие и большая привилегия, - предварил свой доклад Сергей Дмитриевич. - Я представляю здесь химический факультет МГУ, на котором работаю с 1963 года, и Институт биохимической физики, являющийся частью института, созданного моим учителем Н.Н.Семёновым. Несколько лет назад ректор МГУ В.А.Садовничий предложил мне создать на факультете Институт физико-химических основ функционирования сетей нейронов и искусственного интеллекта для изучения фундаментальных проблем: механизмов записи, чтения информации, регуляции этих процессов; молекулярного полиморфизма белков мозга; управления нейронами внешними физическими полями; связи мозга и компьютера. Что обеспечивает расшифровку молекулярных механизмов интеллекта? Выяснение структуры большинства белков нейросистемы с атомарным разрешением; компьютерная революция - появление суперкомпьютеров, позволяющих решать системы дифференциальных уравнений; ЯМР-спектроскопия и функциональная магнитно-резонансная томография; нейрохимия - базовые химические реакции. Главное для нас - развитие химической кинетики как методологии исследования механизмов биопроцессов (биокинетика)".

Сергей Дмитриевич в докладе вспомнил своего учителя академика Николая Николаевича Семёнова, благодаря которому в настоящее время мы лидируем в исследованиях химической кинетики. Помогают в этом рост производительности компьютеров, возможности суперкомпьютеров, а именно СК "Ломоносов", активно использующийся для решения конкретных задач. Без суперкомпьютера при решении такого рода задач не обойтись: мозг человека состоит из 80 млрд клеток, каждая из которых взаимодействует с тысячами соседних.

Значительную часть доклада С.Д.Варфоломеев посвятил проблемам памяти. Какие структуры мозга отвечают за память? Какие вещества могут подавлять или стимулировать когнитивные способности - запоминать и хранить информацию? Функционирование памяти неразрывно связано с механизмом ацетилхолиновых и глутаматных синапсов. На основе этого разрабатываются "химические" методы управления памятью с помощью лекарственных средств - блокаторов и стимуляторов.

Большое внимание уделил докладчик вопросу кинетики ферментов. В этой области произошла революция, появились технологии, позволяющие исследовать каждый этап цикла кинетики ферментов. Понимание действия механизма ферментов поможет в изучении нейродегенеративных заболеваний, например, болезни Канавана. Возникла гипотеза, что механизм передачи информации блокируется действием фермента, влияющего на проводимость синапсов.

Касаясь физических характеристик памяти, докладчик отметил, что мозг, так сложилось исторически, создан для того, чтобы запоминать движение, а не таблицу умножения. Любая система распознавания ведет к формированию в памяти "нейрообраза" и "трека проводимости".

Сотрудники Института физико-химических основ функционирования сетей нейронов и искусственного интеллекта провели биохимический анализ фармакологического действия на функции мозга шести тысяч зарегистрированных в США лекарственных препаратов. Оказалось, что 20 из них - лекарства от паразитов, анальгетики, седативные и другие - одновременно являются ингибиторами карбоксиэстеразы - фермента, стимулирующего функции мозга. "Мы точно знаем, что особенности химической структуры белка определяют его функциональную активность. А все нейропатологии - шизофрения, болезнь Канавана, болезнь Альцгеймера и другие - имеют природу, обусловленную нарушением нейросинаптических контактов", - отметил докладчик.

Касаясь нейроинженерии, Сергей Дмитриевич напомнил идею И.Маска: имплантировав в мозг человека чип, попытаться управлять его поведением, - и заметил, что эта идея не нова. При этом со временем вживленные электроды теряют функциональность из-за коррозии, зарастания белками и других причин. "Мы решили, надо вводить ферромагнитные и магнитные наночастицы", - заметил он. Животные с введенными в кровь такими наночастицами во внешнем магнитном поле меняют свое поведение.

* * *

Ответы на многочисленные вопросы превратились в отдельную мини-лекцию. Кроме специфических вопросов от биологов и физиков, а семинар собрал представителей всех лабораторий Института, прозвучали и общечеловеческие.

Можно ли распознать заранее, человек физик или лирик?

Такие исследования проводились, все предрасположенности определяются генетически и лежат в основе структуры синапсов.

Появление человека - случайность или закономерность?

Появление нервной системы и многоклеточных существ - закономерный процесс, мозг необходим для регуляции метаболизма.

Что же все-таки такое - интеллект?

Некая совокупность способностей хранить информацию и оперировать ею, концентрировать внимание и другое.

Ольга ТАРАНТИНА,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ