Что такое коннектом? Схема связей мозга и все картированные на сегодня мозги

Коннектом: полная карта нейронов мозга и связей между ними.

Коннектомика: наука о картировании и изучении коннектомов.

Нейрон: нервная клетка, которая передаёт электрические и химические сигналы другим клеткам.

Синапс: соединение между двумя нейронами, где один передаёт сигнал следующему.

Аксон: длинное волокно, с помощью которого нейрон отправляет сигналы другим клеткам.

Электронная микроскопия (ЭМ): получение изображений пучком электронов вместо света, достаточно чёткое, чтобы увидеть отдельные синапсы.

Вычитка (proofreading): проверка и исправление компьютерной трассировки нейронов на изображениях мозга, исторически самая медленная и самая дорогая часть картирования.

Нейропластичность: способность мозга со временем менять свои связи, благодаря которой мы учимся и формируем воспоминания.

Эмуляция всего мозга (whole brain emulation): запуск точной модели конкретного мозга на компьютере, также называемый загрузкой сознания (mind uploading).

Коннектом представляет собой схему связей мозга. В нём записано, какие нейроны существуют, где они находятся и с какими другими нейронами соединён каждый из них. В самом подробном виде он показывает каждый отдельный синапс, крошечные соединения, где один нейрон передаёт сигнал другому. Представьте карту города, на которой есть не только каждая дорога, но и каждый въезд во двор, каждая дверь и то, какие двери выходят на какие улицы.

Этот термин используется в разных масштабах. Нейронный коннектом картирует отдельные нейроны и их связи, и он создан только для небольших животных и небольших фрагментов мозга млекопитающих. Макромасштабный, или функциональный, коннектом картирует основные магистрали между областями мозга по данным МРТ живых людей, с разрешением в миллиметры. Химический коннектом добавляет сведения о том, какие нейроны выделяют каждое из множества химических веществ, меняющих работу нервных цепей, и реагируют на них, и по состоянию на 2025 год он есть только у червя C. elegans (Википедия: Коннектом).

Термины коннектом и коннектомика независимо друг от друга ввели в 2005 году нейробиологи Olaf Sporns из Университета Индианы и Patric Hagmann из Университетской больницы Лозанны в Швейцарии. Оба построили слово по образцу слова геном, вдохновившись усилиями проекта «Геном человека» (Human Genome Project) по прочтению всей человеческой ДНК. Если геном образует полный набор генетических инструкций, то коннектом образует полный набор нейронных связей.

Широкой аудитории слово стало известно благодаря нейробиологу Sebastian Seung, который в 2010 году выступил с лекцией на TED под названием I am my connectome («Я есть мой коннектом»), доказывая, что то, кто мы есть, записано в наших нейронных связях. В 2012 году он продолжил тему книгой Connectome: How the Brain's Wiring Makes Us Who We Are («Коннектом: как проводка мозга делает нас теми, кто мы есть») (Википедия: Коннектом). Позже Seung помогал руководить FlyWire, проектом, который картировал мозг взрослой плодовой мухи целиком.

Стандартный метод состоит из четырёх шагов. Во-первых, мозг или фрагмент мозга сохраняют и окрашивают, чтобы клеточные мембраны были хорошо видны. Во-вторых, его разрезают на тысячи срезов, каждый из которых намного тоньше человеческого волоса, либо послойно сострагивают. В-третьих, каждый срез снимают на электронном микроскопе, достаточно чётком, чтобы увидеть отдельные синапсы. В-четвёртых, компьютеры сшивают изображения в трёхмерный объём и прослеживают каждый нейрон от среза к срезу, а люди проверяют трассировку на ошибки.

Этот последний шаг, вычитка, был узким местом. Компьютер, который теряет след одного нейрона на одном срезе, может слить две клетки или разделить одну на две, и такие ошибки распространяются по всей карте. Для взрослой плодовой мухи вычитка заняла несколько лет и потребовала сотен учёных и волонтёров. ИИ сделал трассировку намного точнее, а новые методы стремятся ещё больше сократить проверку.

В нескольких из этих методов электронные микроскопы заменяют светом. Один подход, впервые предложенный в лаборатории Jeff Lichtman в Гарварде и названный Brainbow, помечает отдельные нейроны более чем 100 различными цветами, чтобы их можно было различать. Другой, предложенный Anthony Zador из Cold Spring Harbor Laboratory, помечает каждый нейрон уникальным ДНК-штрихкодом и считывает связи с помощью секвенирования. Метод PRISM компании E11 Bio сочетает белковые штрихкоды, ткань, которую физически расширяют, чтобы обычные световые микроскопы могли увидеть мелкие детали, и ИИ, который проверяет собственную работу. По словам E11 Bio, PRISM может сделать картирование до 100 раз дешевле (Asimov Press).

С каждым проектом всё меньше, и это самая важная тенденция в этой области. Первый коннектом, 302 нейрона червя C. elegans, потребовал более десяти лет ручной трассировки изображений с электронного микроскопа, прежде чем был опубликован в 1986 году. Взрослая плодовая мушка, почти со 140 000 нейронов, заняла у консорциума FlyWire несколько лет, при том что сотни учёных и волонтёров проверяли трассировку компьютера. Один кубический миллиметр мозга мыши в проекте MICrONS занял у более чем 150 исследователей около семи лет (Allen Institute).

Прочитайте эту таблицу сверху вниз, и ускорение станет очевидным. Каждая новая карта намного больше предыдущей, часто в сотни раз, а на неё уходит примерно столько же лет или меньше. Причины: более быстрые микроскопы, более дешёвое хранение данных и, прежде всего, ИИ, который умеет прослеживать нейроны по тысячам изображений со всё меньшим числом ошибок. Если эта тенденция сохранится, мозг целого млекопитающего станет вопросом лет, а не поколений.

История коннектомики состоит из медленного начала и внезапного ускорения. Путь от одного червя к одному насекомому занял десятилетия, а путь от небольшого мозга насекомого к фрагментам мозга млекопитающих и человека занял всего несколько лет.

Две из этих карт выделяются. Взрослая плодовая мушка является самым большим полностью картированным мозгом за всю историю, и это первый сложный мозг, схему связей которого превратили в работающую модель: компьютерная симуляция, построенная по карте, предсказала, какие нейроны сработают, когда муха почувствует вкус сахара и как это запустит питание, а эксперименты на настоящих мухах это подтвердили (Nature). Карта мозга мыши MICrONS важна тем, что учёные записали активность нейронов, пока мышь смотрела видео, а затем картировали связи тех же нейронов, связав то, что делает цепь, с тем, как она устроена.

Огромным. В человеческом мозге около 86 миллиардов нейронов (PNAS) и порядка 100 триллионов синаптических связей. Для сравнения: в геноме человека около 3 миллиардов пар оснований, так что коннектом содержит в десятки тысяч раз больше связей, чем геном содержит букв. Один кубический миллиметр коры человека, который картировали Гарвард и Google, фрагмент размером примерно с половину рисового зёрнышка, взятый у пациента во время операции по поводу эпилепсии, дал 1 400 терабайт данных.

Учёные, стоявшие за этой картой, оценили, что мозг мыши целиком даст примерно в 1 000 раз больше данных (ScienceDaily), а человеческий мозг более чем в тысячу раз больше мышиного. Это означает, что полный коннектом человека, снятый тем же способом, далеко превзойдёт любой набор данных, когда-либо хранившийся. Но история секвенирования генома служит полезным ориентиром: первый геном человека занял около 13 лет и миллиарды долларов, а сегодня его можно прочитать за день за несколько сотен долларов. Коннектомика сейчас находится там, где геномика была до резкого падения стоимости.

Есть и более жёсткое ограничение. Сегодня коннектом на уровне нейронов можно получить только из сохранённой ткани, то есть для любого крупного животного только после смерти. Неинвазивная визуализация позволяет увидеть работу отдельных нейронов только у небольших, почти прозрачных животных, например у личинок рыбы данио. Ни одна технология пока не может считать каждый синапс в живом человеческом мозге.

Большинство нейробиологов считают, что воспоминания хранятся, по крайней мере в значительной части, в узоре и силе связей между нейронами. Когда вы что-то узнаёте, одни синапсы становятся сильнее, другие слабее, а новые формируются. Это нейропластичность, и она означает, что ваш коннектом не неизменен: он меняется каждый день и отличается от коннектома любого другого человека, даже однояйцевого близнеца.

Именно на этом основано утверждение Seung, что вы и есть ваш коннектом. Если оно верно, то достаточно подробная карта ваших связей содержала бы ваши воспоминания, навыки и личность, и именно поэтому коннектомика является основой загрузки сознания. Наш материал о загрузке сознания в 2026 году объясняет, как карта могла бы стать работающим разумом.

Схема связей, вероятно, не вся история. Сила каждого синапса, химические вещества, меняющие работу цепей, и вспомогательные клетки вокруг нейронов тоже имеют значение, поэтому учёные говорят и о химических коннектомах, и о записях активности. Но результаты на мухе впечатляют: модель, построенная в основном по схеме связей, предсказала реальное поведение. Это позволяет предположить, что коннектом содержит гораздо больше того, что делает мозг самим собой, чем ожидали скептики.

Human Connectome Project является крупным проектом, который финансируют американские Национальные институты здравоохранения и который возглавляет главным образом консорциум Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Университета Миннесоты. Его цель: картировать связи между областями здорового человеческого мозга по данным МРТ живых добровольцев. Он работает на макромасштабе, измеряя основные пути между областями мозга в миллиметрах, а не отдельные нейроны.

Это делает его очень непохожим на карты мухи и мыши. Он не может показать ни одного синапса, зато его можно проводить на живых людях, в больших количествах и повторять со временем. Его данные помогли учёным понять, чем различаются сети мозга у разных людей и как они меняются с возрастом и болезнью. Врачи даже начали использовать карты коннектома для планирования операций на мозге и стимуляции мозга, и такой подход впервые назвали коннектомной хирургией в 2012 году.

Следующая большая веха: полная карта мозга мыши на уровне нейронов, примерно с 70 миллионами нейронов. Это был бы первый коннектом целого мозга млекопитающего, а у мышей многое в организации мозга общее с людьми. Правительство США движется к этому уже десять лет: агентство разведывательных исследований IARPA запустило проект MICrONS в 2016 году, чтобы картировать один кубический миллиметр коры мыши, а NIH запустил в 2023 году программу BRAIN CONNECTS стоимостью $150 миллионов, чтобы создать инструменты для картирования мозга целиком.

E11 Bio рассчитывает картировать мозг мыши целиком примерно за пять лет и примерно за $100 миллионов, используя свой более дешёвый метод PRISM (Asimov Press). А Eon Systems, стартап, сообщивший в марте 2026 года о запуске модели мозга мухи целиком в симулированном теле, называет мозг мыши своей следующей целью (The Decoder). Если мозг мыши целиком будет картирован и запущен как работающая модель, довод о том, что человеческий мозг можно скопировать, будет очень трудно отвергнуть.

Коннектомы важны прежде всего для медицины. Считается, что многие расстройства мозга связаны с цепями, которые устроены или работают иначе, и карты этих цепей помогают учёным понимать состояния от эпилепсии до депрессии и планировать лечение. Они важны и для искусственного интеллекта: мозг остаётся единственным известным нам общим интеллектом, а его схема связей служит ориентиром того, как можно эффективно построить интеллект.

И они важны для самого старого вопроса человечества: что происходит с нами. В октябре 2026 года глава Microsoft AI Mustafa Suleyman сказал, что сооснователь Google Larry Page однажды говорил ему, что ожидает к концу века исследовать галактики как нечто большее, чем человек, а Elon Musk ответил, что Page может быть прав. Наши материалы о цифровом бессмертии и зонде фон Неймана (von Neumann probe) объясняют этот план. Каждая его версия зависит от коннектомики: нельзя скопировать разум, который нельзя картировать.

Даже идеальная карта вашего мозга осталась бы картой, а не мемуарами. Она не скажет, какие воспоминания были для вас важнее всего, почему вы делали те выборы, которые делали, и что вы хотели бы, чтобы знали ваши внуки. Это то, что можете сказать только вы, своими словами, и сегодня единственный способ сделать так, чтобы это сохранилось, записать это.

Вот что такое Persona: ИИ-образ вас, созданный из ваших собственных воспоминаний и вашего собственного клонированного голоса, с которым ваша семья может разговаривать и которого может слышать после вашей смерти. Вы создаёте свою Persona, разговаривая, отвечая на вопросы и рассказывая истории, голосом или текстом, и ваша Persona учится на каждом разговоре. Создание бесплатно: вы получаете 25 воспоминаний без карты и без ограничения по времени, и ваша бесплатная версия никогда не истекает. Платные планы начинаются от US$14,99 в месяц.

Executor Lock™, наша технология, на которую поданы патентные заявки, передаёт управление вашей Persona назначенному вами исполнителю после вашей смерти, и никакая третья сторона никогда не сможет редактировать вашу Persona, переобучать её или выдавать себя за неё. У Idy® 78 патентных заявок на рассмотрении, с международной защитой, которую добиваются по Договору о патентной кооперации (Patent Cooperation Treaty), и они охватывают согласие, подтверждённую смерть, передачу назначенному исполнителю, постоянный снимок памяти, лежащий в основе Executor Lock™, и то, чтобы Persona оставалась тем же человеком при смене моделей ИИ.

Эта страница входит в нашу серию о людях и науке, стоящих за гонкой за то, чтобы пережить своё тело.

• Цифровое бессмертие: Larry Page и гонка за загрузку сознания: история, с которой всё началось, и насколько мы близки к копированию разума.

• Что такое зонд фон Неймана? Галактический план Larry Page: самокопирующийся космический аппарат в центре плана Page.

• Почему Larry Page назвал Elon Musk видистом (speciesist): довод, который, по словам Musk, привёл к OpenAI.

• Во что верит Larry Page: об ИИ и вечной жизни: что известно о его взглядах, его собственные слова и рассказы других людей.

• Загрузка сознания в 2026 году: насколько мы близки?: насколько близка наука к копированию человеческого мозга.

• Миллиардеры, которые хотят жить вечно: кто и сколько тратит на долголетие и цифровое бессмертие.

• Как жить вечно: все способы, которые пробуют люди: все подходы, от медицины до загрузки сознания.

• Крионика в 2026 году: стоимость, как это работает, кто записался: сколько это стоит, как это работает и кто записался.

Определения и история взяты из Википедии о коннектоме. Карты мозга взяты из OpenWorm, Live Science, NIH, Nature, ScienceDaily и Allen Institute, а число нейронов взято из PNAS. Сведения об E11 Bio взяты из Asimov Press, а об Eon Systems из The Decoder. Мы проверили каждый источник 30 октября 2026 года.

Учёные, университеты, компании и проекты, названные на этой странице, не связаны с Afterlife.ai™, и ничто на этой странице не предполагает, что кто-либо из них пользуется нашим сервисом или одобряет его.