Sebastian Seung
1,107,874 views • 19:25

Különleges időszakban élünk, a genomika korában. Az Önök genomja a DNS-ük teljes sorozata. Az Önök sorozata és az enyém kissé különböző. Ezért látszunk különbözőeknek. Nekem barna szemeim vannak. Önöknek lehet, hogy kék vagy szürke. De ez nem csak a felszínen van így. A szalagcímek azt állítják nekünk, hogy a gének félelmetes betegségeket okozhatnak, talán még a személyiségünket is alakítják, vagy elmezavarokat is okozhatnak. Úgy tűnhet, hogy a génjeinknek elképesztő hatalmuk van a sorsunk felett. És mégis, szeretném azt gondolni, hogy több vagyok, mint a génjeim. Önök mit gondolnak? Többek Önök a génjeiknél? (Közönség: Igen.) Igen? Azt hiszem, néhány ember egyetért velem. Szerintem egy nyilatkozatot kéne tennünk. Szerintem együtt kéne kimondanunk. Rendben: „Én több vagyok, mint a génjeim” — egyszerre együtt. Mindenki: Én több vagyok, mint a génjeim. (Taps) Sebastian Seung: Mi vagyok én? (Nevetés) Én a konnektomom vagyok. Nos, mivel Önök igazán nagyszerűek, talán kedvemre tehetnének, és mondhatnánk ezt is együtt. (Nevetés) Rendben. Akkor most együtt. Mindenki: Én a konnektomom vagyok. S. Seung: Ez nagyszerűen hangzott. Tudják, Önök olyan nagyszerűek, még nem is tudják, mi az a konnektom, és mégis hajlandóak együttműködni velem. Most már akár haza is mehetnék.

Nos, eddig csak egyetlen konnektom ismert, mégpedig ezé a kis féregé. Ennek az egyszerű idegrendszere mindössze 300 neuronból áll. És az 1970-es és 80-as években egy csapat tudós mind a 7 000 kapcsolatot feltérképezte a neuronok között. Ezen az ábrán minden csomópont egy neuron, és minden vonal egy kapcsolat. Ez a C. elegans nevű féreg konnektomja. Az Önök konnektomja sokkal összetettebb ennél, ugyanis az agyuk 100 milliárd neuront tartalmaz, és 10 000-szer több kapcsolatot. Létezik egy ehhez hasonló ábra az Önök agyára is, de az sehogysem férne el ezen a dián. Az Önök konnaktomja egymilliószor több kapcsolatból áll, mint ahány betűből a genomjuk. Ez nagyon sok információ.

Mi van ebben az információban? Nem tudjuk biztosan, de vannak elméletek rá. Az idegtudósok a 19. század óta töprengenek azon, hogy az Önök emlékei talán — az az információ, ami Önöket Önökké teszi — az Önök emlékei talán az agyuk neuronjai közötti kapcsolatokban vannak eltárolva. És esetleg a személyük más vonatkozásai — talán a személyiségük és az intellektusuk — talán ezek is a neuronjaik közötti kapcsolatokban vannak kódolva. Úgyhogy most már láthatják, miért fogalmaztam meg ezt a hipotézist: én a konnektomom vagyok. Nem azért kértem Önöktől, hogy elismételjék, mert igaz, csak azt akarom, hogy emlékezzenek rá. És valójában nem is tudjuk, hogy helyes-e ez a hipotézis, mert soha nem voltak elég fejlett technológiáink arra, hogy tesztelni tudjuk. Annak a féregnek a konnektomját feltárni több mint 12 év fáradságos munkája volt. És ahhoz, hogy olyan agyak konnektomjait tárjuk fel, mint a miénk, ahhoz sokkal kifinomultabb technológiákra van szükségünk, amik automatizáltak, és amik felgyorsítják a konnektomok feltárásának folyamatát. És a következő néhány percben bemutatok néhányat ezekből a technológiákból, amik jelenleg fejlesztés alatt állnak a laboratóriumomban és a munkatársaim laboratóriumaiban.

Valószínűleg már láttak képeket a neuronokról. Azonnal a felismerhetőek a fantasztikus formáikról. Hosszú és szövevényes nyúlványaik vannak, és röviden, úgy néznek ki, mint a fák. De ez csak egyetlen neuron. Ahhoz, hogy feltárjuk a konnektomokat, az összes neuront látnunk kell egyszerre. Tehát hadd mutassam be Bobby Kasthuri-t, aki Jeff Lichtman laboratóriumában dolgozik a Harvard Egyetemen. Bobby fantasztikusan vékony szeleteket tart egy egér agyából. És 100 000-szeresre nagyítjuk, hogy olyan felbontást érjünk el, amivel egyszerre láthatjuk az összes neuron nyúlványait. Kivéve, hogy még mindig nem igazán tudják őket felismerni, és ezért van az, hogy három dimenzióban kell dolgoznunk.

Ha az agy sok szeletéről sok képek készítünk, és egymásra helyezzük őket, akkor kapunk egy három dimenziós képet. És lehet, hogy még mindig nem látják a nyúlványokat. Úgyhogy elkezdjük a tetején, és kiszínezzük vörösre egyetlen nyúlvány keresztmetszetét, és ezt megcsináljuk a következő szelettel, és a rákövetkezővel is. És ezt folytatjuk tovább, szeletről szeletre. Ha az egész tömbön így végigmegyünk, akkor rekonstruálhatjuk egy neuronnyúlvány apró töredékének három dimenziós alakját. És ezt megcsinálhatjuk egy másik neuronnal zöld színnel. És láthatják, hogy a zöld neuron két helyen is hozzáér a vörös neuronhoz, és ezeket a helyeket nevezzük szinapszisoknak.

Nagyítsunk ki egy ilyen szinapszist! És tartsák a szemüket a zöld neuronon! Kis köröket kéne látniuk. Ezeket hívják vezikulumoknak. Egy olyan molekulát tartalmaznak, aminek neurotranszmitter a neve. Tehát amikor a zöld neuron kommunikálni akar, üzenetet akar küldeni a vörös neuronnak, akkor neurotranszmittereket bocsát ki. A szinapszisnál a két neuronra azt mondjuk, hogy kapcsolatban vannak, mint két barát, amikor telefonon beszélgetnek.

Látják tehát, hogyan találhatunk meg egy szinapszist. Hogyan tárhatunk fel egy teljes konnektomot? Nos, vesszük ezt a három dimenziós képtömböt, és úgy kezeljük, mint egy gigantikus, három dimenziós kifestőkönyvet. Minden neuront más színnel színezünk ki, és aztán átnézzük az összes képet, megkeressük a szinapszisokat, és feljegyezzük a két neuron színét, amik a szinapszist alkotják. Ha ezt az összes képpel meg tudjuk csinálni, akkor fel tudnánk tárni egy konnektomot.

Nos, ezen a ponton megtanulták a neuronok és a szinapszisok alapjait. Úgyhogy azt gondolom, készen állunk rá, hogy megvizsgáljuk az egyik legfontosabb kérdést az idegtudományban: mi a különbség a férfiak és a nők agya között? (Nevetés) Eszerint az önfejlesztő könyv szerint a fiúk agya olyan, mint a gofri; az életük eseményeit elkülönült rekeszekben tárolja. A lányok agya pedig olyan, mint a spagetti; az életükben minden mindennel összekapcsolódik. (Nevetés) Önök most nevetnek, de, tudják, ez a könyv megváltoztatta az életemet. (Nevetés) De komolyan, mi a gond ezzel? Már eleget tudnak ahhoz, hogy megmondják. Mi a baj ezzel az állítással? Nem számít, hogy fiú vagy, vagy lány, mindenkinek az agya olyan, mint a spagetti. Vagy talán mint a nagyon-nagyon vékony capellini nyúlványokkal kiegészítve. Ahogyan egy spagettiszál sok másik szálhoz hozzá ér a tányéron, ugyanúgy egy neuron sok másik neuront érint a nyúlványain keresztül. Egy neuron azért kapcsolódhat sok másikhoz, mert ezeken a kapcsolódási pontokon szinapszisok lehetnek. Mostanra lehet, hogy elvesztették a perspektívát azzal kapcsolatban, hogy milyen nagy is valójában ez az agyszövet-tömb.

Nézzünk tehát egy összehasonlítás-sorozatot, hogy láthassák! Biztosíthatom Önöket, hogy ez nagyon apró. Mindössze hat mikron egy oldala. Tehát így viszonyul egy teljes neuronhoz. És megállapíthatják, hogy tényleg mindössze a nyúlványok legkisebb töredékét tartalmazza ez a tömb. És egy neuron, nos, az kisebb, mint az agy. És ez csak egy egér agya. Ez sokkal kisebb, mint egy emberi agy. Úgyhogy mikor ezt megmutatom a barátaimnak, néha azt mondják nekem: „Tudod Sebastian, fel kéne adnod. Az idegtudomány reménytelen.” Mert ha szabad szemmel néznek egy agyat, nem igazán látják, hogy mennyire összetett, de amikor mikroszkópot használnak, a rejtett komplexitás végül feltárul.

A 17. században a matematikus és filozófus, Blaise Pascal, a végtelentől való félelméről írt, a jelentéktelenségének érzéséről, amikor a világűr hatalmas kiterjedésén elmélkedett. És, mint tudós, elvileg nem beszélhetek az érzéseimről. Túl sok az információ, professzor úr! (Nevetés) De megengedik? (Nevetés) (Taps) Kíváncsiságot érzek, és csodálatot érzek, de időnként kétségbeesést is éreztem. Miért döntöttem úgy, hogy ezt a szervet tanulmányozzam, amely annyira hihetetlenül összetett, hogy akár végtelen is lehet? Ez abszurd. Honnan vesszük a bátorságot ahhoz, hogy azt gondoljuk, hogy valaha is megérthetjük?

És mégis, kitartok e fantasztikus törekvés mellett. És valóban, mostanában új reményekkel vagyok tele. Egy nap mikroszkópok serege minden neuront és minden szinapszist le fog fényképezni egy hatalmas kép-adatbázisba. És egy nap mesterséges intelligenciájú szuperszámítógépek emberi beavatkozás nélkül fogják elemezni a képeket, hogy azokból egy konnektomot alkossanak meg. Nem tudom, de remélem, hogy megérem azt a napot. Mert egy teljes emberi konnektomot feltárni minden idők egyik legnagyobb technológiai kihívása. Generációk munkájára lesz szükség ahhoz, hogy sikerüljön. Jelenleg a munkatársaim és én, a mi célkitűzésünk sokkal szerényebb — mindössze részleges konnektomokat feltárni egér- és emberi agyak apró szeleteiből. De még az is elég lesz ennek a hipotézisnek, hogy én a konnektomom vagyok, az első ellenőrzéseihez. Most pedig engedjék meg, hogy meggyőzzem Önöket eme hipotézis elfogadhatóságáról, hogy egyáltalán megéri komolyan venni.

Ahogy a gyermekkor során nőnek, és a felnőttkor során egyre idősödnek, az Önök személyisége is lassan változik. Hasonlóképpen, minden konnektom változik az idők során. Milyenfajta változások történnek? Nos, a neuronok, mint a fák, új nyúlványokat növeszthetnek, és elveszíthetnek régieket. Szinapszisok létesülhetnek, és el is tűnhetnek. És a szinapszisok nagyobbra nőhetnek, és kisebbekké is válhatnak. Második kérdés: Mi okozza ezeket a változásokat? Nos, igaz. Bizonyos mértékig a gének által programozottak. De ez csak a történet egyik fele, ugyanis vannak jelek, elektromos jelek, amik a neuronok nyúlványain keresztül továbbítódnak, és kémiai jelek, amik nyúlványról nyúlványra ugranak. Ezeket a jeleket idegi aktivitásnak hívják. És sok bizonyíték van rá, hogy az idegi aktivitás kódolja a gondolatainkat, érzéseinket és érzékeléseinket, a mentális tapasztalatainkat. És sok bizonyíték van arra is, hogy az idegi aktivitás képes megváltoztatni az agyi kapcsolatokat. És ha ezt a két tényt összerakják, akkor azt kapják, hogy a tapasztalataik megváltoztathatják a konnektomjukat. És ezért van az, hogy minden konnektom egyedi, még a genetikailag azonos ikreké is. A konnektom az, ahol a természet találkozik a neveléssel. És még az is igaz lehet, hogy csupán a gondolkodás önmagában megváltoztathatja a konnektomot — egy eszme, amit megerősítőnek találhatnak.

Mi van ezen a képen? Egy hűs és frissítő vízfolyam, azt mondhatják. Mi van még a képen? Ne feledkezzenek meg arról az árokról a földben, amit folyómedernek hívnak. Enélkül a víz nem tudná, melyik irányba folyjon. És a folyóval egy metaforát szeretnék kínálni az idegi aktivitás és a kapcsolódások közötti viszonyra. Az idegi aktivitás állandóan változik. Olyan, mint a folyó vize; soha nem áll egy helyben. Az agy ideghálózatának a kapcsolatai határozzák meg azokat az utakat, amelyek mentén az idegi aktivitás folyik. És így tehát a konnektom olyan, mint a folyó medre. De a metafora még ennél is gazdagabb. Mert igaz ugyan, hogy a folyómeder irányítja a víz folyását, de hosszú időtartam alatt a víz is átalakítja a folyómedret. És amint most elmondtam Önöknek, az idegi aktivitás képes megváltoztatni a konnektomot. És ha megengedik nekem, hogy metaforikus magasságokba emelkedjek, emlékeztetem Önöket arra, hogy az idegi aktivitás a fizikai alapja — vagy legalábbis így gondolják az idegtudósok — a gondolatoknak, érzéseknek és érzékeléseknek. Úgyhogy akár tudatfolyamról is beszélhetnénk. Az idegi aktivitás a víz, és a konnektom a folyómeder.

Térjünk most vissza a metaforák magasságából a tudományhoz! Tegyük fel, hogy a konnektomok feltárására szánt technológiáink ténylegesen működnek. Hogy fogunk nekilátni e hipotézis tesztelésének, hogy: „én a konnektomom vagyok”? Nos, egy közvetlen tesztet javaslok. Próbáljunk meg emlékeket kiolvasni a konnektomokból! Tekintsük mozdulatok hosszú idejű sorozatának emlékét, mint amikor egy zongorista egy Beethoven-szonátát játszik! Egy elmélet szerint, ami a 19. századig nyúlik vissza, az ilyen emlékek szinaptikus kapcsolatok láncolataiként tárolódnak az agyban. Mert ha az első neuronok a láncban aktiválódnak, a szinapszisaikon keresztül üzeneteket küldenek a második neuronoknak, amik szintén aktiválódnak, és így tovább, végig az egész soron, mint boruló dominók láncolata. És az idegi aktivitás eme sorozata lenne a hipotézis szerint az idegi alapja azoknak a mozdulatsoroknak.

Tehát az elmélet ellenőrzésének egyik módja ilyen láncolatok keresése lenne a konnektomokban. De ez nem lesz könnyű, mert nem így fognak kinézni. Össze lesznek kuszálódva. Úgyhogy a számítógépeinket kell használnunk, hogy megpróbáljuk kibogozni a láncolatot. És ha ezt meg tudjuk csinálni, akkor a neuronsorozat, amit a kibogozás után kapunk, az idegi aktivitás mintázatának előrejelzése lesz, ami az emlékezéskor lejátszódik az agyban. És ha ez sikerrel járna, akkor ez lenne az első példája egy emlék kiolvasásának egy konnektomból.

(Nevetés)

Micsoda összevisszaság! Próbáltak már egy ennyire bonyolult rendszert összekötni? Remélem, nem! De ha mégis, akkor tudják, hogy nagyon könnyű hibázni. A neuronnyúlványok olyanok, mint az egy huzaljai. Meg tudná valaki becsülni, hogy mennyi az agyi huzalok teljes hossza? Adok egy kis segítséget. Nagy számról van szó. (Nevetés) Becslésem szerint több millió kilométer. És mindez benn a koponyában! És hogyha értékelik ezt a számot, akkor könnyen beláthatják, hogy sok lehetőség van az agy félrehuzalozására. És valóban, a tömegsajtó imádja az olyan szalagcímeket, mint: „Az anorexiásak agya máshogy van huzalozva,” vagy „Az autisták agya máshogy van huzalozva.” Ezek elfogadható állítások, de valójában nem látjuk elég tisztán az agyi huzalozást ahhoz, hogy eldönthessük, hogy ez tényleg igaz-e. És ily módon a konnektomok megjelenítésére való technológiák lehetővé teszik majd számunkra, hogy végre felfedhessük a félrehuzalozást az agyban, hogy láthassuk az elmezavarokat a konnektomokban.

Néha a legjobb mód egy hipotézis tesztelésére az, ha megvizsgáljuk a legszélsőségesebb következményét. A filozófusok nagyon jól ismerik ezt a játékot. Ha elhiszik, hogy én a konnektomom vagyok, úgy gondolom, muszáj elfogadniuk azt az eszmét is, hogy a halál a konnektomjuk megsemmisülése. Azért említem ezt, mert vannak ma olyan próféták, akik azt állítják, hogy a technológia alapvetően meg fogja változtatni az emberi életkörülményeket, és talán még az emberi fajt is át fogja alakítani. Az egyik legdédelgetettebb álmuk, hogy kicselezik a halált a krionikaként ismert gyakorlattal. Ha fizetnek 100 000 dollárt, elintézhetik, hogy a haláluk után lefagyasszák a testüket, és folyékony nitrogénben tárolják az egyik ilyen tartályban egy arizonai raktárban, várva egy jövendő civilizációt, amelyik elég fejlett hozzá, hogy feltámassza Önöket.

Kinevessük-e a halhatatlanság modern keresőit, bolondoknak titulálva őket? Vagy egy nap majd ők fognak a sírunk fölött kacagni? Nem tudom. De én szeretném tudományosan tesztelni a hiedelmeiket. Azt javaslom, hogy próbáljuk meg feltárni egy lefagyasztott agy konnektomját! Tudjuk, hogy a halál után és fagyasztáskor károsodás éri az agyat. Az a kérdés, hogy a károsodás kitörli-e a konnektomot. Ha igen, akkor nincs mód rá, hogy bármely jövőbeli civilizáció képes lesz ezeknek a lefagyasztott agyaknak az emlékeit visszanyerni. A feltámasztás sikerülhet a test esetében, de nem az elme esetében. Másrészt viszont, ha a konnektom még érintetlen, akkor nem gúnyolhatjuk ki olyan könnyen a krionika állításait.

Felvázoltam egy kutatást, ami a nagyon kis méretek világában kezdődik, és a távoli jövő világába repít minket. A konnektomok egy fordulópontot fognak jelenti az emberi történelemben. Ahogy a majomszerű őseinkből kifejlődtünk az afrikai szavannán, ami megkülönböztetett minket, az a nagyobb agyunk volt. Az agyunkat egyre elképesztőbb technológiák megalkotására használtuk. Végül ezek a technológiák annyira hatalmassá fognak válni, hogy arra fogjuk használni őket, hogy megismerjük önmagunkat a saját agyunk dekonstrukciója és rekonstrukciója által. Úgy hiszem, hogy ez az önfelfedező utazás nem csak a tudósoké, hanem mindannyiunké. És hálás vagyok a lehetőségért, hogy megoszthatom ezt az utazást ma Önökkel.

Köszönöm!

(Taps)