со Стивеном Джонсоном • Чт, 24 апреля 2025
Запертые в своих умах, тысячи людей ждут лекарство. Нейробиолог Дэниел Токер спешит его найти.
Эй, Великие мыслители, Когда его студенты искали темы для исследований, немецкий математик Карл Густав Якоб Якоби часто советовал: “инвертируйте, всегда инвертируйте”. Это была простая, но эффективная идея: перевернув знания или проблемы с ног на голову, вы начинаете рассматривать их с новой точки зрения. Наглядный пример: Хотите здоровых отношений? Сначала найдите способы наладить ядовитые. Будьте ужасным слушателем. Изображайте из себя вечную жертву. Мытье посуды, стирка белья, оплата счетов? Это не для вас. Когда вы намечаете все “неправильные” пути, вы ориентируетесь на то, что разумно или истинно. “Инвертировать, всегда инвертировать” пришло мне на ум, когда я размышлял о сознании — феномене, с которым мы все сталкиваемся, но до сих пор не можем его полностью объяснить. Некоторые из наиболее интересных «окон в мир» принимают совет Джейкоби близко к сердцу — переворачивают рамку и изучают измененные состояния, такие как состояние мозга под воздействием анестезии или психоделиков.
На этой неделе мы доведем эту логику до крайности: один нейробиолог пытается вылечить кому, понимая, что происходит, когда сознание исчезает. Читайте дальше, Стивен
Путь Дэниела Токера к изучению расстройств сознания начался с трагедии: он стал свидетелем смерти незнакомца. “Это был очень странный опыт — наблюдать, как его сознание исчезает”, — рассказывает он Big Think. “Я был очень смущен. Здесь был этот человек, это тело, этот мозг, и что—то было потеряно”. Теперь он пытается представить, что происходит в мозге, когда это “что-то” исчезает, и как мы могли бы вернуть это, возможно, с помощью необычного лекарства: лекарства от диабета, предложенного AI.
- Нейробиолог Дэниел Токер изучает, как вернуть пациентов к жизни после расстройств сознания, таких как кома и вегетативное состояние.
- Изучая мозговые органоиды и картируя нарушение электрической сложности мозга, он надеется открыть новые способы — такие как целевая стимуляция или лекарственная терапия — восстановления сознания.
- Хотя сознание остается плохо определенным понятием, Токер отмечает, что бессознательное легче измерить и изучить.
Изучение сознания — это область, переполненная учеными, философами и гуру. Но нейробиолог Дэниел Токер сосредоточен на его теневом близнеце: бессознательном. Его путь к этому исследованию начался с трагедии, свидетелем которой он стал лично. На музыкальном фестивале молодой любитель концертов недалеко от Токера нырнул головой вперед в мелкое озеро. Он быстро вынырнул, его тело обмякло и замерло. Токер и другие бросились на помощь. Он провел сердечно-легочную реанимацию, но вскоре стало очевидно, что у молодого человека сломана шея. Ничего нельзя было сделать. «Это был очень странный опыт наблюдения за тем, как его сознание исчезает», — рассказывает Токер Big Think. «Я был очень сбит с толку. Вот этот человек, это тело, этот мозг, и что-то было потеряно».
«Было не только очень загадочно, что это за вещь, но и очень важно с этической и медицинской точки зрения, потому что именно в нее мы вкладываем все наши моральные ценности; в нее вкладывается личность». В то время Токер учился в аспирантуре, уже интересуясь сознанием и нейронаукой, стоящей за ним. Бессознательное было на его радаре только как средство для дальнейшего прояснения сознания. Это было что-то твердое и измеримое в области, которая часто становится философской, а не эмпирической. Но его личное соприкосновение со смертью побудило его по-новому сосредоточиться на самом бессознательном — и желание заняться медицинскими и трансляционными исследованиями. Токер не смог спасти этого молодого человека от постоянной бессознательности, но, возможно, он мог спасти других.
Скрытые тюрьмы
Сейчас Токеру 33 года, он — постдокторант кафедры неврологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. За пределами лаборатории он много работает над своим физическим и психическим здоровьем, регулярно занимается спортом и ежедневно ведет дневник благодарности, останавливаясь, чтобы поразмышлять о вещах, за которые он благодарен. В лаборатории он сосредоточен на нейробиологии бессознательного: что происходит в бессознательном мозге? В этом поиске он исследует мозговые органоиды в чашках Петри, анализирует поток информации в мозге и использует глубокое обучение ИИ для изучения различий в электрической активности между сознательным и бессознательным мозгом.
Токер отмечает, что попытки понять сознание и бессознательное тесно переплетены, но последнее имеет более экспериментальную основу. «С научной и медицинской точки зрения легче думать о бессознательном состоянии», — объясняет Токер. «Сознание — это действительно плохо определенное понятие. Как человек, который думал об этом с научной точки зрения некоторое время, я все еще не знаю, что на самом деле означает быть сознательным. Я не могу четко описать это вам. Мне гораздо проще сказать, что значит быть бессознательным. И есть явно что-то, что меняется в мозге, когда мы без сознания. Это общая конечная точка множества разных вещей, таких как глубокий сон, генерализованные припадки, анестезия, кома. Так что это не только легче изучать с научной точки зрения, это также важно с медицинской точки зрения». Именно это медицинское значение движет Токером сейчас. Возможно, его величайшая цель — излечить кому и другие расстройства сознания, такие как вегетативное состояние. Кома, глубокое состояние длительной бессознательности, из которого человека невозможно вывести, поражает 258 из каждых 100 000 американцев каждый год. Инсульт, COVID-19, остановка сердца и черепно-мозговая травма являются распространенными причинами. Многие из этих людей живут либо в вегетативном, либо в минимально сознательном состоянии, в котором они полностью «бодрствуют», но не осознают или лишь минимально осознают свое окружение. Около 300 000 американцев пребывают в этой серой зоне сознания. Тех, кто оказался в ловушке этой дымки, часто называют «коматозными».
Дэниел Токер
«Поскольку вегетативные пациенты на самом деле не способны взаимодействовать с миром, я думаю, что они как бы скрыты», — говорит Токер. «Я мог бы просто проезжать мимо домов некоторых из этих людей и никогда бы не подумал, что там есть этот пациент, который заперт внутри и фактически привязан к кровати и не может двигаться. Потому что их не видно. Они не могут выйти на улицу и погулять. Они не могут отстаивать свои права. Вы могли бы проезжать мимо них все время, и вы бы не имели об этом ни малейшего представления». Расстройства сознания могут быть разрушительными. Они не просто поглощают жизни тех, кого они непосредственно затрагивают, говорит Токер. «О них заботятся их близкие. Им нужно питаться через зонд. Они не могут пользоваться туалетом».
Лечение комы
Итак, как медицинские исследования могут освободить тех, кто заключён в тюрьму бессознательного? У Токера есть несколько идей. Один из них, который находится на самых предварительных стадиях, — это моделирование расстройств сознания в мозговых органоидах: небольших структурах мозговых клеток, выращенных в чашках Петри из стволовых клеток. Если исследователи смогут найти способ вызывать у них «комы» (что подтверждается активностью нейронов), возможно, с помощью имитации травм мозга, они могли бы протестировать различные соединения в попытке вернуть эту активность к символическому состоянию сознания. Другой путь — моделирование комы «in silico» — на компьютере. Недавно Токер возглавил попытку обучить глубокие нейронные сети обнаруживать сознание в нескольких областях мозга, что привело к реалистичной симуляции сознательных состояний мозга и расстройств сознания. Это позволит ему и его коллегам проверить, могут ли различные типы глубокой стимуляции мозга переключить бессознательный симулированный мозг в сознательное состояние. Затем они могли бы опробовать эти типы стимуляции на коматозных пациентах.
«Теперь, когда у нас есть хорошая модель мозга в состоянии комы, бодрствующего мозга и ИИ, который может обнаружить разницу, мы можем имитировать стимуляцию каждой отдельной структуры мозга на уровне всего мозга». — Дэниел Токер
Токер, пожалуй, больше всего взволнован потенциальным лечением, полученным из его собственного недавно опубликованного исследования . Он обучил модель ИИ на соответствующих данных из научной литературы, чтобы предсказать, может ли лекарство «разбудить» кого-то, основываясь на его трехмерной структуре. «ИИ действительно хорошо справился с этой задачей, — говорит он. — Он мог улавливать биоактивные структуры в молекулах, о которых мы, возможно, даже не думали и не смотрели». Но когда модель ИИ закончила работу и выдала список потенциальных фармацевтических методов лечения, Токер был в замешательстве. Лекарство от диабета стояло намного выше всех остальных.
«Я сижу здесь за своим ноутбуком, и ИИ выдает свои лучшие прогнозы, а я просто думаю: «Что это такое?» — вспоминает он. Токер снова и снова менял параметры алгоритма, и он неизменно возвращал один и тот же ответ. Возможно, ИИ что-то нащупал. Он нашел некоторые доклинические исследования, показывающие, что препарат, выданный ИИ помогает при болезни Паркинсона и инсульте. Затем он самостоятельно изучил, как действует препарат. «Стало ясно, что они, по-видимому, затрагивают все известные патофизиологии расстройств сознания», — обнаружил Токер. Итак, у Токера был этот многообещающий результат, но он все еще не знал, означает ли это что-нибудь. Затем он и его коллеги сопоставили его с чем-то гораздо более конкретным. Он проверил медицинские записи UCLA тысяч пациентов в коме, и стало ясно, что люди, которые по совпадению принимали саксаглиптин или другие препараты схожего действия, такие как Wegovy, просыпались от комы значительно чаще, чем пациенты в коме, которые этого не делали. Ученые знают о других препаратах, которые могут повысить возбуждение и осознанность у коматозных пациентов, но они малоэффективны. В редких случаях коматозные пациенты возвращаются в сознание, когда препарат начинает действовать, но затем теряют сознание, когда он заканчивается. «Что особенно интересно в этом классе лекарств, так это то, что они действуют через совершенно другой набор путей, который отличается от всего, что мы изучали при расстройствах сознания и коме».
Испытание многообещающего лечения
Во время видеозвонка Токер был воодушевлен перспективой тестирования препаратов в клинических испытаниях на пациентах, находящихся в коме. «Люди хотят вернуть своих близких. Особенно в этих хронических случаях, это так сложно, потому что они там. Они живы. Они дышат. Они засыпают. Они просыпаются. Но они ни на что не реагируют». Однако его энтузиазм резко гасит мрачное состояние финансирования исследований расстройств сознания. «Это не то, что действительно волнует фармацевтические компании», — говорит он. Федеральные гранты на этот тип спекулятивных исследований также трудно найти, особенно для молодых ученых. А стоимость идеального испытания, которое он себе представляет, легко превысит шестизначную сумму. Он хотел бы, чтобы в нем участвовало не менее 30 пациентов в коме, чтобы не упустить редкий, но значимый эффект: кто-то может просто прийти в сознание.
фото: Кредит: Cultura Creative / Adobe Stock / Эмиль Сегин / Unsplash / Big Think