home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1995 / TIME Almanac 1995.iso / time / 101592 / 10159928.000 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1994-03-25  |  13.1 KB  |  258 lines

  1. <text id=92TT2318>
  2. <title>
  3. Oct. 15, 1992: The Frontier Within
  4. </title>
  5. <history>
  6. TIME--The Weekly Newsmagazine--1992               
  7. Oct. 15, 1992  Special Issue: Beyond the Year 2000   
  8. </history>
  9. <article>
  10. <source>Time Magazine</source>
  11. <hdr>
  12. SPECIAL ISSUE: MILLENNIUM -- BEYOND THE YEAR 2000 
  13. THE NEXT 1,000 YEARS, Page 81
  14. The Frontier Within
  15. </hdr><body>
  16. <p>By plumbing the deep secrets of the human mind, scientists will
  17. open the way to cures, wonders -- and voyeurism
  18. </p>
  19. <p>BY J. MADELEINE NASH
  20. </p>
  21. <p>    Contemplate for a moment a tangle of seaweed tossed up on
  22. the shore. This is what a neuron looks like, surrounded by a
  23. thicket of tiny tendrils that serve as communications channels.
  24. Now multiply that neuron 100 billion times. Crammed into the
  25. skull of every human individual are as many neurons as there
  26. are stars in the Milky Way. Each one of these receives input
  27. from about 10,000 other neurons in the brain and sends messages
  28. to a thousand more. The combinatorial possibilities are
  29. staggering. The cerebral cortex alone boasts 1 million billion
  30. connections, a number so large, marvels neuroscientist Gerald
  31. Edelman in his recent book about the brain, Bright Air,
  32. Brilliant Fire, that "if you were to count them, one connection
  33. per second, you would finish counting some 32 million years
  34. after you began."
  35. </p>
  36. <p>    Assembled by nature and honed by evolution, the convoluted
  37. 3-lb. organ positioned between our ears represents a triumph of
  38. bioengineering, one that continues to elude comprehension and
  39. defy imitation. "The brain," declares molecular biologist James
  40. Watson, co-discoverer of the physical structure of DNA, "is the
  41. most complex thing we have yet discovered in our universe." The
  42. quest to understand the biology of intelligence is likely to
  43. occupy the minds of the world's best scientists for centuries to
  44. come. The task may prove more challenging than those alive today
  45. suppose, requiring perhaps new breakthroughs in physics and
  46. chemistry. Meanwhile, the knowledge spawned by this search
  47. promises to transform society. Here is what lies ahead:
  48. </p>
  49. <p>    COMPUTERS WILL EMULATE THE BRAIN BUT NOT REPLACE IT
  50. </p>
  51. <p>    From the wheeled cart to the printing press, from the
  52. telephone to the airplane, inventions have enormously expanded
  53. the repertoire of human capabilities, and this trend will
  54. continue, even accelerate. In this century computers have
  55. provided instant access to awesome number-crunching power and a
  56. vast storehouse of information. In coming centuries they will
  57. augment and amplify human skills in far more astounding ways.
  58. Thus, while the brain will not undergo much in the way of
  59. biological evolution, humans, assisted by ever more powerful
  60. computers, will become capable of far greater intellectual
  61. feats. "We won't recognize any difference in brains
  62. themselves," emphasizes Maxwell Cowan, chief scientific officer
  63. of the Howard Hughes Medical Institute in Bethesda, Maryland.
  64. "But we will recognize enormous differences in what brains know
  65. and understand."
  66. </p>
  67. <p>    Intriguingly, the brain's expanding knowledge of itself has
  68. begun to suggest radical new approaches to computer design. Like
  69. the brain, the computers of the future will not execute tasks
  70. in serial lockstep but will be capable of doing a million things
  71. in parallel. The chips of which they are composed may well be
  72. silicon, but they will mimic biological systems in almost every
  73. other way. A tantalizing hint of what the future holds comes
  74. from a type of computer known as a neural network. Employing the
  75. time-tested tactic of trial and error, these assemblages of
  76. artificial neurons have already "learned" to recognize scribbled
  77. handwriting, deduce principles of grammar and even mimic the
  78. acoustic sensitivity of the barn owl. By cobbling several of
  79. these sensory systems together, scientists will certainly be
  80. able to create, say, a robot that combines a barn owl's hearing
  81. with the ability to track moving objects and issue an
  82. ear-piercing hoot. Home gardeners may well employ an artificial
  83. owl to chase away rabbits and deer, but they will hardly
  84. consider it an intellectual equal. "Let me put it this way,"
  85. laughs Caltech physicist Carver Mead, a legendary designer of
  86. computer chips. "Two hundred years from now, I will not be
  87. having this conversation with a piece of silicon."
  88. </p>
  89. <p>    THE DEAF WILL HEAR, THE BLIND SEE, THE LAME WALK
  90. </p>
  91. <p>    By the end of the next century, if not before, scientific
  92. insight into the perceptual centers of the human brain should
  93. vanquish these ancient afflictions. Already scientists have
  94. developed a cochlear implant that bypasses nonfunctioning hair
  95. cells in the ear and stimulates the nerve leading to the
  96. auditory cortex of the brain. Says Michael Merzenich, a
  97. neurophysiologist at the University of California, San
  98. Francisco: "We know that these inputs to the brain are
  99. distorted, yet the patients who have worn them for a while
  100. insist that what they hear sounds perfectly normal." What
  101. appears to occur, says Merzenich, is that the brain somehow
  102. manages to adjust its connections to make sense of the
  103. distortions it receives. This clear demonstration of the
  104. plasticity inherent in the adult brain lends hope that
  105. scientists of the future will succeed in performing other
  106. similar feats. One of these might well be the ability to equip
  107. artificial limbs with electronic "neurons" that can respond to
  108. signals relayed by the brain. These circuits might even include
  109. the equivalents of the axons and dendrites that link one neuron
  110. to another.
  111. </p>
  112. <p>    Almost certainly, scientists will master techniques for
  113. stimulating injured neurons to regenerate themselves. The
  114. brains and spinal columns of adult mammals do not possess this
  115. ability, at least not yet. A clue that this should be possible
  116. comes from frogs and salamanders, whose central nervous systems
  117. miraculously regrow following injury. Scientists have
  118. discovered several proteins that may eventually be deployed to
  119. rejuvenate broken spinal cords and damaged optic nerves. "I
  120. don't hold out too much hope for bionic man," says Michael
  121. Stryker, a colleague of Merzenich's who specializes in vision.
  122. "I think we will get there faster using biological techniques."
  123. </p>
  124. <p>    GENETIC ENGINEERING WILL EXTEND TO MENTAL TRAITS
  125. </p>
  126. <p>    Scientists are currently absorbed in tracking down genes
  127. believed to be responsible for such mental illnesses as manic
  128. depression and schizophrenia. Eventually, they can be expected
  129. to broaden their goals and seek out the genetic tool kit for
  130. building such intellectual traits as musical talent,
  131. mathematical genius and, above all, personality. Shyness, for
  132. instance, appears to have a genetic basis; assertiveness and
  133. hair-trigger anger probably do as well. Like it or not,
  134. predicts Dr. Lewis Judd, chairman of the psychiatry department
  135. at the University of California at San Diego, "We are going to
  136. find that the attitudes we take, the choices we make, are far
  137. more influenced by heredity than we ever thought."
  138. </p>
  139. <p>    For the next century or two, if not beyond, schemes for
  140. improving the brain through genetic tinkering are likely to be
  141. confounded by a combination of social taboos, legal
  142. restrictions and sheer biological ignorance. But when the genes
  143. that underlie personality and behavior are isolated and
  144. understood, society will reach a critical ethical divide. A
  145. Pandora's box of options that were not available in centuries
  146. past will suddenly pop wide open. Should would-be parents who
  147. learn a fetus has inherited a strong likelihood of developing
  148. a serious but treatable mental illness opt for an abortion?
  149. Should they choose gene therapy to replace the defective DNA in
  150. their newborn child's brain cells? And while they're
  151. contemplating all this, might they not also consider conferring
  152. on their offspring desirable traits like intelligence?
  153. </p>
  154. <p>    MIND READING WILL BE MORE THAN A PARLOR GAME
  155. </p>
  156. <p>    The machines that make images of the brain today are large,
  157. expensive contraptions that only major medical centers can
  158. afford. But just as computers have become ever smaller, cheaper
  159. and more powerful, so will the ultrafast successors to
  160. present-day positron-emission tomography and magnetic-resonance
  161. imaging scanners. Washington University neurologist Marcus
  162. Raichle predicts, in fact, that the "brain scopes" of the
  163. future will make a big splash at Disneyland and other theme
  164. parks. One can imagine lines of vacationers waiting to have
  165. their thoughts and emotions imaged in garish hues.
  166. </p>
  167. <p>    But these machines will also be put to serious purpose.
  168. Consider, for example, the tantalizing evidence that certain
  169. patterns of brain activity correlate with higher achievement
  170. levels. Competing educational strategies might someday be
  171. judged by whether they stimulate specific areas of the brain and
  172. how strongly. "Is phonics really the best way to teach
  173. reading?" muses Dr. Raichle. "Or is it just another silly idea?
  174. By looking at the brain, I think we'll discover the answer to
  175. that question." And to others as well. Many mothers-to-be have
  176. wondered whether playing music and reciting poetry can
  177. influence embryonic brain development in desirable ways. Someday
  178. they may be able to judge for themselves.
  179. </p>
  180. <p>    More important, tomorrow's brain scanners will be able to
  181. assess intellectual strengths and weaknesses in preschool
  182. children. A wide spectrum of mental weaknesses will become
  183. targets for early intervention. Dyslexia could be diagnosed in
  184. infancy, the time when brain plasticity is highest. Therapies
  185. could then be monitored by charting changes in neuronal firing
  186. patterns.
  187. </p>
  188. <p>    BRAINS WILL BE HEALTHIER, HAPPIER
  189. </p>
  190. <p>    Prominent mainstays of the pharmacopoeia of the future will
  191. be compounds that prevent nerve cells from dying. Much of the
  192. devastation caused by stroke is believed to occur because the
  193. directly injured neurons release massive quantities of the
  194. neurotransmitter glutamate. Normally, tiny bursts of glutamate
  195. act as signals between one neuron and another, triggering the
  196. brief opening of minuscule channels that allow calcium to pass
  197. through the cell's protective membrane. Too much glutamate,
  198. however, causes the channels to remain open too long,
  199. permitting an abnormal, and lethal, influx of calcium. Soon
  200. drugs that mop up excess glutamate or block its action may make
  201. this sort of stroke-related brain damage as preventable as
  202. tissue damage from gangrene. Similar strategies should likewise
  203. succeed in protecting neurons from the ravages of Alzheimer's
  204. disease.
  205. </p>
  206. <p>    Needless to say, expanding knowledge of the brain's complex
  207. biochemistry and how it goes awry will bring about more
  208. effective treatments for depression and schizophrenia, panic
  209. attacks and obsessive compulsions, alcoholism and drug
  210. addiction. Along the way, scientists will gain profound
  211. insights into the biochemical signals that create the astounding
  212. range of human emotions. "Which peptides make you sad, which
  213. ones make you happy, and which ones make you feel just grand?"
  214. wonders Columbia University neuroscientist Eric Kandel. That
  215. knowledge could conceivably translate into an ability to
  216. fine-tune those states at will -- through either pharmacology
  217. or sophisticated biofeedback techniques.
  218. </p>
  219. <p>    Certainly nothing in the past 100,000 years of cultural
  220. evolution can prepare future generations for the moment when
  221. science lays bare, as it most certainly will, the secrets of
  222. the human mind. "We will be rendered naked," predicts Tufts
  223. University philosophy professor Daniel Dennett, "in a way that
  224. we've never been naked before. The mind boggles at the
  225. varieties of voyeurism, eavesdropping and intrusion that will
  226. become possible." Concepts like good and evil, free will and
  227. individual responsibility, will presumably survive the upheaval,
  228. but not before being shaken to their deepest foundations.
  229. Imagine, for a moment, that a psychiatrist could peer into the
  230. psyche of a serial killer. Could the doctor see what was wrong?
  231. If he could, would he know how to fix it?
  232. </p>
  233. <p>    The great adventure on which modern neuroscience has
  234. embarked will end up challenging our most cherished concepts of
  235. who we are. "In the end, we will even figure out how this
  236. tissue in our skulls produces the states of self-awareness we
  237. refer to as consciousness," ventures John Searle, a philosopher
  238. of science at the University of California, Berkeley. But just
  239. as understanding the Big Bang has not permitted humans to
  240. create new universes at will, understanding consciousness will
  241. probably not allow us to construct an artificial brain. Besides,
  242. says University of Iowa neurologist Dr. Antonio Damasio, "a
  243. brain is not likely to work without a body." At the very least,
  244. a disembodied brain would be extremely disoriented and terribly
  245. unhappy.
  246. </p>
  247. <p>    In the coming centuries, one imagines, the desire to create
  248. monstrous caricatures of ourselves will dissipate. At long last,
  249. we will reclaim the awe and wonder our predecessors reserved for
  250. machines and turn them back toward our biological selves. Like
  251. Narcissus, we will behold the image of our minds and lose
  252. ourselves in endless admiration.
  253. </p>
  254.  
  255. </body></article>
  256. </text>
  257.  
  258.