Российские ученые смогут остановить деградацию человеческого мозга: Новейшая разработка на стадии испытаний.
Нейробиологи заявили о прорыве в методах глубокой стимуляции мозга
Новое исследование российских ученых показало, что такие благоприятные условия заметно меняют поведение и состояние мозга крыс, причем эффект сильно зависит от их пола. «Мы приходим к совершенно новому классу антидепрессантов». Нейробиолог Рауль Гайнетдинов — о том, как в России разрабатывают революционные средства против заболеваний мозга. Новости России / Наука и Технологии. Институт исследований мозга выявил, как у людей появляются ближайшие планы. Нейроновости | Новости нейронаук и нейротехнологий.
Nature: найден способ проводить стимуляцию мозга без МРТ
Новости России / Наука и Технологии. Институт исследований мозга выявил, как у людей появляются ближайшие планы. Новое исследование показывает, как мозг меняется при лечении депрессии. Последние исследования подтвердили, что лимфатическая система мозга активизируется во время сна, что способствует выведению вредных веществ из мозговой ткани. Кроме того, последние исследования воздействия медитации на человека показали, что интенсивная умственная тренировка может изменить как структуру, так и функцию мозга.
Александр Каплан: раскрывая тайны мозга
Так, исследовательская команда из Стэнфордского университета в 2021 году сообщала о преобразовании сигналов мозга парализованного человека в текст на компьютере. По мнению Алекса Моргана Alex Morgan , инвестирующего в нейротехнологии, различные подходы и методы могут привести к созданию целого ряда продуктов. Самая большая проблема по-прежнему состоит в интерпретации сигналов мозга, поэтому трудно сказать, когда технология сможет делать больше, чем просто перемещать компьютерный курсор или активировать простые движения протезов конечностей. Сейчас стартапы, работающие над интерфейсами для мозга и компьютера, объединились с целью разработать импланты для пациентов с наиболее тяжёлыми формами паралича.
Пока это очень далеко от технологии, улучшающей разум, о которой мечтает Маск. По мнению Рапопорта, это дело далёкого будущего, хотя он «не думает, что это невообразимо». До этого сообщалось , что в общей сложности в текущем году такие операции будут проведены на 11 пациентах из числа добровольцев.
Источник изображения: Neuralink Идти на такой риск в большинстве случаев людей толкают тяжёлые нарушения моторных функций, которые не позволяют им двигать конечностями самостоятельно. Neuralink рассчитывает настроить интерфейс между человеческим мозгом и компьютером таким образом, чтобы пациенты смогли эффективно управлять бионическими протезами или экзоскелетами, а в идеале начали бы двигать собственными конечностями. Вчера Илон Маск на страницах принадлежащей ему социальной сети X признался , что первый человек получил имплант Neuralink и теперь идёт на поправку после операции.
Напомним, что небольшой имплант цилиндрической формы устанавливается в отверстие в черепной коробке человека, а с головным мозгом он соединяется тончайшими электродами. По замыслу компании, проводить подобные операции должны специализированные роботы. Илон Маск добавил, что первые результаты обнадёживают, поскольку импланту уже удаётся регистрировать активность нейронов пациента.
Компания уже придумала название для своего импланта, который планирует выпускать серийно в случае успеха клинических испытаний. Обозначаемый как Telepathy, он должен позволять человеку управлять смартфоном или компьютером, а также любым другим устройством, «буквально силой мысли». Целью стартапа, по словам Маска, является помощь людям с тяжёлыми нарушениями во взаимодействии мозга с нервной системой.
Напомним, что на предыдущих этапах испытаний решение Neuralink использовалось подопытными обезьянами для контроля предметов в компьютерных играх при помощи сигналов головного мозга. Макака с вживлённым чипом, например, играла в пинг-понг на дисплее компьютера. Первично компания хотела перейти к испытаниям импланта на людях к концу 2019 года, но разрешение удалось получить только в прошлом.
Электроды, которые проникают в кору головного мозга пациента, углубляются в неё менее чем на 2 миллиметра, но это больше основной части конкурирующих решений. Обычно для тестирования имплантов на первой группе из пяти или десяти пациентов требуется около шести месяцев. Если на этом этапе всё проходит удачно, компания сможет расширить свои испытания.
По мнению научных консультантов Neuralink, прежде чем мозговые импланты компании будут одобрены к массовому применению, пройдут годы. Зонд используется в новой науке оптогенетике. С помощью крошечных светодиодов на конце зонда можно управлять активностью нейронов, затормаживая или возбуждая сигналы в нервных тканях мозга.
Этот инструмент позволяет точно привязать реакцию к тому или иному участку мозга и, тем самым, внести больше ясности в его работу. Источник изображения: University of Massachusetts Оптогенетике чуть меньше 20 лет. Она строится на том, что гены нейронов изменяются таким образом, что у них появляется новый канал для возбуждения и торможения.
Это оптический канал. С помощью света нужной длины волны активность нейрона может тормозиться, а с помощью света с другой длины волны — возбуждаться. Помимо этого остаётся работать обычный канал передачи активности мозга — синаптический.
Мозг работает, как обычно, но в нейронной сети как бы появляются светофоры, которые по команде оператора регулируют распространение сигналов и, следовательно, нервные реакции мозга и организма в целом. Большинство современных зондов в оптогенетике работают на одной волне, иначе говоря — светятся одним цветом. Каждый из них либо тормозит активность нейронов, либо возбуждает.
Заслугой коллектива Массачусетского университета в Амхерсте стала разработка предельно малого двухцветного зонда шириной 0,2 мм и толщиной 0,05 мм. На этом конце поместился один красный MicroLED и один синий. Один тормозит нейрон в зоне своего воздействия, а другой возбуждает.
Это позволяет учёным быстрее определять, за что отвечает зондируемая группа нейронов. В современной медицине торможение нейронов часто используется для подавления приступов эпилепсии. Изучая эти механизмы на мозге мышей, для которых эти зонды созданы, можно помочь в лечении этой болезни и других расстройств.
Наконец, более точный зонд с расширенной функциональностью углубит наши знания о строении мозга и о работе его отделов, где пресловутых белых пятен осталось больше, чем неизведанных мест на нашей планете. Однако хотелось бы научиться распознавать мысленную речь без хирургического вмешательства. Это было бы проще и безопаснее.
Шаг в этом направлении сделали учёные из Австралии, показав возможность довольно точного распознавания мыслей пациентов без установки датчиков внутрь головного мозга. Источник изображения: UTS Для считывания активности мозга была использована простая шапочка с электродами. Она снимала электроэнцефалограмму ЭЭГ — это рутинная, в общем-то, процедура для установки множества диагнозов, связанных с работой мозга.
Эта процедура разрешена даже для детей и не несёт никакой опасности для пациента. Читать с её помощью мысли, конечно же, нельзя. Поэтому на следующем этапе учёные добавили к ЭЭГ большую языковую модель LLM и открытый набор данных ZuCo, что сразу перевело разработку в разряд перспективных.
Пакет ZuCo содержит данные о траектории движения глаз пациента в процессе чтения в сочетании с показаниями ЭЭГ. Как долго взгляд задерживается на слове, куда и в каком темпе перепрыгивает и другое. В сочетании с ИИ с большой языковой моделью и данными с ЭЭГ возникают сопоставления, которые транслируются в текст.
Довольно неплохо для неинвазивной технологии чтения мыслей. При этом система часто использовала синонимы вместо реально произнесённых пациентом слов и лучше понимала глаголы, что можно объяснить ограниченным набором данных. Впрочем, простор для улучшения методики есть, и опыт это хорошо показал.
В любом случае, это лучше, чем ничего, а для страдающих проблемами речи людей это возможность вернуться к живому общению. Источник изображения: westernsydney. Но ему требуются колоссальные вычислительные мощности, и при сохранении нынешней тенденции, когда NVIDIA является единственным поставщиком ИИ-ускорителей, отрасль рискует выйти на энергопотребление, сравнимое с нуждами небольших стран.
При этом человеческий мозг так и остаётся самым совершенным компьютером, потребляющим всего 20 Вт энергии. Это побудило учёных из Университета Западного Сиднея Австралия запустить проект по созданию нейроморфного суперкомпьютера DeepSouth — первой в мире машины, моделирующей импульсные нейронные сети в масштабах человеческого мозга. Смоделированные импульсные нейросети на стандартных компьютерах с использованием графических GPU и многоядерных центральных процессоров CPU слишком медленны и энергоёмки.
Наша система это изменит. Как ожидается, DeepSouth будет запущен в апреле 2024 года.
В дальнейшем это снижает их способность устанавливать и поддерживать глубокие межличностные связи в реальной жизни. Такие дети могут испытывать затруднения в общении, развитии, а также эмпатии и понимании социальных норм. Как сообщало ИА Регнум, преподаватель и специалист по чтению, нейробиолог из США Марианна Вулф рассказала, что за последние 20 лет у людей вдвое сократилась средняя способность удерживать внимание, продолжительность памяти. В книге «Читающий мозг в цифровом мире» она отметила, что молодым людям стало труднее удерживать хронологию событий и мелкие детали, значительно снизилась эмпатия и способность понимать чувства и логику других. Вместе с тем Вулф обратила внимание на получившую особое распространение в США дислексию — две трети учеников четвёртых классов не обладают необходимыми навыками чтения.
Neuralink не единственная, кто делает такие импланты для людей с инвалидностью, говорит Кулешов: «В мире таких компаний несколько десятков, но тех, кто имеет сертифицированные продукты и может проводить операции на людях, порядка трех организаций». Это компании, которые выпускают импланты для лечения болезни Паркинсона и других неврологических нарушений. Но несмотря на то что область интересов с Neuralink у нас одна и та же, сами продукты разные по функционалу и области применения.
Наши импланты предназначены для восстановления зрения и слуха. Мы уже проводим испытания на обезьянах, и нас отделяет еще полтора-два года от того, чтобы мы могли поставить нейроимпланты людям». Я надеюсь, что таких проектов у нас станет больше, благодаря успехам Neuralink в том числе». Эксперт обращает внимание, что любой переход на другую ступень технологического развития дает колоссальный эффект: «Ученые начинают исследовать тему глубже, разработчики с большим энтузиазмом идут в новые стартапы, у государственных институтов появляется соответствующая повестка. Именно это обеспечивает синергетический эффект для таких сложных и многогранных вопросов как нейробиология и нейроимплантация». Медицина или масс-маркет Совершенно понятно, что Маск развивает Neuralink не в целях помочь парализованным. Точнее, не только для этого. Маск хочет стать человеком, который непосредственно осуществит нейротехнологическую революцию. Впрочем, у специалистов разные мнения относительно как общих перспектив, так и скорости осуществления такой революции. Инвазивный интерфейс не заменит существующий сегодня, потому что требует большего практического внедрения и большего практического опыта для большинства людей».
Если Маск сможет продвинуть успех Neuralink, то это будет новым этапом применения технологий, полагает Щельцин: «Это увеличит интерес к стартапам в этой сфере для других корпораций и как минимум может привести к инвестиционной революции, а как максимум — к медийной и социальной.
Научное открытие было сделано сотрудниками Института биологических исследований Солка. Результаты исследования представлены в специализированном издании Science. Как выяснили учёные, механизм предотвращения старения существует у нейронов. Данная особенность позволяет клеткам центрального органа нервной системы иметь защиту от повреждений.
Нейробиология
один из самых известных экспертов по исследованиям мозга в России, доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии человека и животных, заведующий лабораторией нейрофиз. Последние открытия из области нейробиологии, новый нейробиологические исследования, научные новости. Изучение процессов, развивающихся в клетках мозга при старении, крайне важно для понимания механизмов, лежащих в основе развития деменций и нейродегенеративных процессов.
Ученые исследовали умирающий мозг и рассказали, что обнаружили
Здоровью головного мозга был посвящен президиум РАН в минувший вторник. Академики доложили о смене парадигмы, объясняющей функции клеток мозга, а также о судьбе федеральной научно-технической программы «Мозг: здоровье, интеллект, инновации». Фото: pixabay. Он сообщил, что нарушения функций мозга имеются у каждого четвертого жителя Земли. Это увеличение числа пока неизлечимых нейродегенеративных заболеваний, таких, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, мультисосудистая деменция и, наконец, болезнь века, в которой сейчас «тонет» часть молодого поколения, — цифровая деменция.
Он привел данные норвежских коллег, которые, протестировав 34 тысячи жителей Евросоюза, пришли к выводу, что уровень IQ у рожденных после 1981 года на 20 процентов ниже, чем у поколений, рожденных с 1930-х по 1980 годы. В общем, интерес к проблеме изучения мозга во всем мире колоссальный. В развитых странах расходы на лечение больных с соответствующими заболеваниями превышают треть всех расходов на здравоохранение, а на научные программы в США, Китае, Евросоюзе, Японии и других странах выделяют многомиллиардные суммы. На этом фоне, по словам Михаила Александровича, дела с отечественной Федеральной научно-технической программой «Мозг: здоровье, интеллект, инновации» складываются не очень успешно.
Тем временем ситуация за эти годы изменилась, современная реальность такова, что упор во всех областях науки делается на первоочередные, горящие проекты, а значит, и программа по исследованию мозга должна была немного измениться. Теперь в ней также уделено внимание решению проблем демографии, борьбы с онкозаболеваниями, производительности труда россиян и пр. В частности, по словам вице-президента РАН, у ученых уже есть некоторые достижения: проводя магнитную стимуляцию мозга здоровым добровольцам, уже сегодня удается на 20 процентов улучшать их память. Эффект этот сохраняется до полугода.
А вот о клеточно-молекулярном механизме памяти рассказал научный руководитель Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН Павел Балабан. Его доклад касался возросшей роли так называемых глиальных клеток, которые раньше воспринимались исключительно как служебные.
Фонды-инициаторы «Дети-бабочки» Благотворительный фонд «Дети-бабочки» — единственная в России организация, которая уже 11 лет оказывает системную поддержку пациентам с генными дерматозами: буллезным эпидермолизом и ихтиозом. Фонд курирует более 2 500 подопечных, проводит просветительскую работу в медицинском сообществе, реализует 16 программ помощи: медицинской, адресной, юридической, психологической, информационной. Эксперты фонда обучают родителей и врачей основам надлежащего ухода, оказывают психологическую поддержку. С 2020 года по инициативе фонда ежегодно проводится всероссийская конференция по миодистрофии Дюшенна с международным участием. Своим подопечным фонд помогает получить консервативное и хирургическое лечение, реабилитацию, психологическую помощь и социальную поддержку.
И у всех долговременная память формируется достаточно долго. То есть информация в нейронах уже есть, надо только помочь ей раскрыться. После его введения мы вызвали полное восстановление памяти у «двоечников» без дополнительного обучения. Только они не прошли еще клинического испытания как лекарственные средства или БАДы. Мне понравилось одно из последних сравнений глиальных клеток, приведенное одним из зарубежных коллег. Он сказал, что города и освещенные дороги, которые видны из самолета в ночное время, это разные структуры мозга, основное население города — это глиальные клетки, а нейроны — их транспорт. То есть на наших глазах происходит смена парадигмы: основное «население» мозга не нейроны, а глиальные клетки, или астроциты. Если они «захотят», прореагируют на то или иное событие — вы запомните информацию, отсеют его — не запомните.
Кроме фундаментальных работ по изучению работы мозга Павел Милославович выделил ряд прикладных разработок для медицины. Например, ученые Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН научились избирательно стирать память, к примеру, травматическую. По словам академика, им уже известно, какие молекулы и в каких местах обеспечивают эту память. Известно также, что «стереть» ее может оксид азота. Осталось только разработать методику доставки в эти места нужных генетических конструктов. Целый ряд последующих докладов на заседании президиума был посвящен лечению опухолей мозга и нейродегенеративных заболеваний. А академик Константин Анохин дополнил общую картину еще двумя важными аспектами.
Научный доклад. Авторы: д. Пономарева, Е. Колесникова, Г. Уразгильдеева, д. Фокин, академик РАН С.