Блуждающий нерв. Страница 11
3230
@dtulinov
Исследования мозга, нейротехнологии, генная инженерия и др. смежные темы -- что происходит в этой области. Ссылки на научные источники.
-
Блуждающий нерв
В свежем Nature пишут про инвазивные интерфейсы мозг-компьютер, в одном тексте собраны основные достижения BCI последних лет. Общий тон воодушевляющий, автор подводит к мысли, что коммерческие компании — на примере Neuralink, Paradromics и Synchron — скоро доведут технологию до рыночных продуктов. На мой взгляд, автор чрезмерно оптимистичен — для широкого распространения еще нужно сильно повысить биосовместимость имплантов и прояснить вопрос их многолетнего использования вне стен лаборатории (плюс их обслуживание). Кроме того, есть очень важный вопрос из сферы этики: кто принимает решение, мозг пациента или интерфейс. Это более глубокая проблема, связанная с темой свободы воли, и она не техническая. Скорее, характеристики инвазивных BCI продолжат улучшаться, клинические исследования умножатся, вместо единичных пациентов станут подключать десятки, но до массового применения, скажем, на уровне кохлеарных имплантов, пока далеко. -
Блуждающий нерв
☝️☝️☝️ Все это проходит в рамках Недели нейротехнологий и когнитивных наук, за онлайн трансляциями можно следить здесь. Программа по пятницу включительно, см. здесь. Замечательная инициатива за исключением одной детали, о чем я сожалел еще в прошлом году: когнитивная наука с т.з. отечественных экспертов свелась к изучению психики и мозга человека. Такое сужение предмета отсекает многие интересные и важные направления научного поиска, и оно скажется в перспективе. Но если год назад удивляться, сетовать и призывать еще имело смысл, то сейчас я его уже не нахожу. Российской науке хотя бы не потерять то, что есть. Между тем, уже реальны такие исследования: Computational Psychiatry for Computers. И это направление будет становиться все более актуальным. -
Блуждающий нерв
Добрый день, расписание выступлений на сегодня: 12:00-13:00 - Лекция "Когнитивная психология в дизайне интерфейсов" Лектор: Елена Сергеевна Горбунова - заведующая научно-учебной лабораторией когнитивной психологии пользователя цифровых интерфейсов факультета социальных наук НИУ ВШЭ 13:00-14:00 - Достижения нейронаук и нейротехнологий: 2021 - 2022 Лекторы: Александр Сергеевич Паевский - главный редактор портала "Нейроновости", Анна Николаевна Хоружая - заместитель главного редактора портала "Нейроновости" 14:00-15:00 - Асинхронная экскурсия по лабораториям Института Когнитивных Нейронаук с демонстрацией оборудования Спикер: Олег Игоревич Шевцов - ведущий инженер Института Когнитивных Нейронаук, заведующий лабораторным комплексом Института 15:00-16:00 - Презентация магистерских программ "Биология мозга и естественного интеллекта" и "Экспериментальная философия нейрокогнитивных наук" школы "Мозг, когнитивные системы и искусственный интеллект" МГУ им. М.В. Ломоносова Докладчики: Александр Васильевич Латанов - заведующий кафедрой высшей нервной деятельности МГУ, профессор, д.б.н. Дмитрий Владимирович Зайцев, профессор, заместитель декана по научной работе философского факультета МГУ, руководитель магистерской программы "Экспериментальная философия нейрокогнитивных наук", д. филос. н. 16:00-17:00 - Презентация Центра биоэлектрических интерфейсов ВШЭ Докладчик: Алексей Евгеньевич Осадчий - директор Центра биоэлектрических интерфейсов, НИУ ВШЭ, ведущий научный сотрудник Института искусственного интеллекта (AIRI), Ph.D 18:00-19:00 - Лекция " Мозг и Свобода: принимает ли мозг решения за нас?" Лектор: Василий Андреевич Ключарев - нейробиолог и популяризатор науки, специалист по нейроэкономике, к. б. н. -
Реклама
-
Блуждающий нерв
Занятное видео из научной статьи. Пациенту подают слабый ток в мозг, и он тут же объясняет, как искажается его восприятие лиц — глаза, нос, губы доктора Парвизи (Josef Parvizi), который проводит эксперимент и стоит напротив, сползают в сторону, растягиваются, и все лицо превращается в карикатуру, так что пациент не может сдержать улыбку. Заметьте, что эффект затрагивает лишь лица людей, но не их тело, одежду или предметы в комнате. Все, кроме лиц, пациент по-прежнему видит нормально. Статья уже давнишняя, но известная. Тогда впервые удалось показать, что зона веретеновидной извилины связана с распознаванием лиц. Открытие было случайным — Парвизи искал очаг эпилептической активности, поместив электроды над правым ухом больного. -
Блуждающий нерв
Дайджест. Что интересного вне отдельных постов. Will ARPA-H work? — Главред Science пишет, что пора прекратить споры вокруг недавно созданного агентства ARPA-Health, а также о том, как не превратить его в чисто научное предприятие. Он цитирует бывшего директора DARPA: «Все, кого я знаю из NIH, очень увлечены наукой, которая является входом, а не результатом или целью ARPA-H». Buying the Final Frontier — Филип Болл предъявляет Маску, Безосу, Брэнсону за то, что они искажают и предают изначальные смыслы освоения космоса: «Они измеряют величие космоса в долларах и биткоинах. Они смотрят в космические просторы и видят еще один рубеж для расширения бизнеса, созревший для прибыльных колоний, добычи полезных ископаемых и роев спутников». Deep Learning Poised to ‘Blow Up’ Famed Fluid Equations — Quanta рассказывает, как с помощью машинного обучения математики берутся за уравнения Эйлера для жидкости и получают результаты, не достижимые обычным компьютерным моделированием. Главная мысль: нейронные сети могут изменить то, как идет поиск решений научных проблем. On scientific understanding with artificial intelligence — Как углубление предыдущего; статья группы авторов о том, как ИИ может способствовать достижению понимания в науке. «Искусственные ученые» могут не только помогать живым ученым постигать явления, но сами быть агентами понимания: «Мы убеждены, что это не просто технический вопрос, он лежит в основе науки». В списке тех, кого благодарят авторы — Артем Оганов, российский химик-кристаллограф. The big idea: should we get rid of the scientific paper? – Автор из King’s College London задается вопросом, не устарел ли формат научной статьи и не лучше ли придумать что-то более современное, например, предъявлять результаты исследований в виде обновляемого сайта? Experimental investigation of orangutans’ lithic percussive and sharp stone tool behaviours — Эксперимент, доказывающий, что орангутаны без предварительного обучения могут изготовлять и использовать режущие орудия из камня. Для авторов исследования это способ заглянуть в раннюю эволюцию нашего рода. Lab-grown meat is supposed to be inevitable. The science tells a different story — Лонгрид о том, что обещания биотех-индустрии накормить человечество мясом, выращенным в биореакторах, не реализуемы. По многим причинам. Language of fungi derived from their electrical spiking activity — Якобы грибы общаются через колебания внеклеточного электрического потенциала. Автор из Университета Западной Англии настолько вдохновился своим наблюдением, что обнаружил в этих колебаниях “слова”, причем «распределение длин грибных слов совпадает с распределением человеческих языков». Ждем от него еще более впечатляющих открытий. #digest -
Блуждающий нерв
Гийом Тьери, профессор когнитивной нейронауки, предлагает любопытное объяснение тому, что в миг смертельной опасности люди видят сцены из своей прожитой жизни: «Возможно, наш самый главный экзистенциальный порыв — понять смысл собственного существования. Если это так, то видение своей жизни, промелькнувшей перед глазами, может быть нашей последней попыткой — пусть и отчаянной — найти ответ, обязательно ускоренной, потому что у нас мало времени». Об этом он пишет в коротком эссе о деятельности умирающего мозга. -
Блуждающий нерв
Тот самый шлем. Есть и в черном исполнении. 
-
Блуждающий нерв
Прямо в эти дни в космосе на МКС гостят частные астронавты миссии Axiom Space, которые взяли с собой ЭЭГ шлем, чтобы считывать активность мозга. Хотят проверить, будет ли отличаться энцефалограмма в условиях микрогравитации от таковой на Земле и вообще как пребывание в космосе влияет на реакции нейронов. Например, как работают вызванные потенциалы. В шлеме 460 сухих электродов, его создал израильский стартап brain.space в сотрудничестве с Университетом Бен-Гуриона, то есть это ЭЭГ высокой плотности, чего на МКС еще не было. Данные записывают ежедневно, эксперимент идет уже неделю. Для brain.space отличный рекламный ход, но будут ли такие данные, собранные без присутствия специалистов, качественными и интересными, позволю себе усомниться. Тем более, что запись идет в две сессии по 15 минут. Года три или четыре назад на съезд Нейронет в Москве пришел представитель Роскосмоса. Он призвал собравшихся подумать, как на МКС можно было бы использовать нейротехнологии, ему определенно нужна была яркая история. Но ничего не придумалось — хорошие измерения вне стен лаборатории сделать трудно, для серьезных задач пришлось бы надолго отвлекать космонавтов. А главное, с красивым дизайном шлемов у нас не очень. -
Блуждающий нерв
Поскольку ближний инфракрасный свет проникает сквозь тонкие кости, было очевидно, что его обязательно применят в неинвазивной, т.е. “беспроводной” оптогенетике. Оставалось лишь понять, какой способ сработает лучше. Если речь о мышах — а в нейронауке речь почти всегда о мышах — то ИК-лазер отлично сочетается с наночастицами, которые поглощают ИК-свет, а излучают уже видимый спектр (скажем, голубой). Частицы впрыскивают в мозг, снаружи в голову светят инфракрасным лучом, и вот уже нейроны мыши активируются по желанию человека, нажимающего на клавишу. Впрочем, нажимать на клавишу, включать лазер может и другая мышь. В Стэнфорде протестили еще один вариант: частицы усиливают ИК-излучение, выдавая тепло. В клетках вместо светочувствительного родопсина — теплочувствительный белок TRPV1, обеспечивший его исследователям нобелевскую премию в 2021 году. Авторы эксперимента подарили мышам легко доступное счастье, надо было лишь забраться в конкретное место лабиринта. Там светил невидимый глазу ближний ИК-свет, а TRPV1 им встроили в дофаминовые нейроны в центре удовольствия. Конечно, мыши почти все время проводили в том самом месте, хотя внешне оно ничем не выделялось. Подобный гаджет для людей представляется пугающе простым: включил лампочку, и настроение улучшилось. Да настолько, что забыл выключить. В теории это могло бы помочь бороться с депрессией, но кость черепа человека слишком толстая, и даже ИК-свет так глубоко не пробьет. Впрочем, помимо света есть магнитное поле и электрическое поле. И даже радиоволны. Технически возможно, этически пока сомнительно. -
Блуждающий нерв
Один из самых удивительных пациентов в истории неврологии, Терри Уоллис, скончался в конце марта возрасте 57 лет. В 1984 году он получил травму головы — машина упала с моста в высохшее русло реки. Молодой парень впал в кому, затем несколько месяцев пробыл в вегетативном состоянии, после чего оставался в состоянии минимального сознания долгих 19 лет. Он мог лишь следить глазами за чем-нибудь и моргать по просьбе. Пока в 2003 году не случилось то, что и делает его необычным пациентом — он произнес слово “мама”. В следующие два-три дня к нему вернулась беглая речь и некоторая подвижность рук и ног. После 19 лет MCS это настоящее чудо. Врачи сделали ему томографию. Похоже, что в некоторых участках мозга аксоны отрасли заново и проложили новые нервные пути. Человек годами лежал не в силах пошевельнуться, а его изувеченный мозг все же пытался найти выход, восстановить себя. Терри был воплощением нейропластичности. Умер он от пневмонии. -
Блуждающий нерв
Science пишет о разработке вакцин против рака. Два клинических испытания уже в процессе, еще два стартуют в мае-июне. Тестируют вакцины разных типов, пептидные, днк, вирусные. Идея состоит в том, чтобы доставить в организм фрагменты белков/антигенов из раковых клеток. Антигены будут поглощены специальными клетками (APCs), которые их измельчат и выставят кусочки на своей поверхности — так, чтобы заметили Т-клетки. Те, в свою очередь, ориентируются на APCs, узнавая по этим кусочкам приметы врага. Словом, это такой способ активировать Т-киллеры, чтобы они искали и уничтожали опухоли. На свободные антигены T-клетки не реагируют, только если им подскажут APCs. Легко заметить, что в теории такую вакцину можно применить еще ДО начала развития рака. То есть обучить и подготовить иммунную систему загодя. В клинических испытаниях именно так и попробуют сделать, выбрав здоровых участников с высоким риском развития рака. Проблема здесь в том, что у здоровых не ясен критерий успеха. Сколько следует ждать, чтобы убедиться в эффективности вакцины? Впрочем, проблема серьезнее — генетическое разнообразие опухолей. Но пробовать все равно стоит. -
Блуждающий нерв
Как меняется головной мозг человека с возрастом. Кора толще всего в младенчестве, объем серого вещества достигает пика к шести годам, объем белого вещества — к тридцати, а полости со спинномозговой жидкостью резко разрастаются после пятидесяти, занимая место усыхающего мозга. Диаграмма сделана по итогам анализа 123 894 мрт-сканов от 101 457 человек, охватившего весь диапазон от плода через 16 недель после зачатия до 100-летнего взрослого. Масштабное и трудоемкое исследование опубликовано вчера в Nature: статья и новостная заметка. 
-
Блуждающий нерв
Эндоваскулярная технология регистрации мозгового электричества от стартапа Синхрон (Synchron) обеспечивает качество управления, сопоставимое с использованием электрокортикограммы (ЭКоГ), однако не требует вскрытия черепа: специальные электроды ("стентроды") вводятся в яремную вену и подводятся к мозгу через сосуды. Процедура установки электродов несравненно менее травматична, чем другие инвазивные техники (она отчасти похожа на установку кардиостимулятора), и интерфейсы мозг-компьютер (ИМК) с эндоваскулярным подключением могут стать ведущей технологией ИМК для парализованных людей, если будет доказана безопасность их длительного использования. Поэтому очень интересно следить за идущими сейчас испытаниями этой технологии. Текущие результаты будут представлены на проходящем сейчас ежегодном собрании Американской академии неврологии. Академия уже выпустила специально посвященный им пресс-релиз STUDY: BRAIN IMPLANT SAFE, MAY HELP THOSE WITH PARALYSIS USE COMPUTER FOR DAILY TASKS Как следует из него, у четырех человек, наблюдаемых уже в течение года после установки электродов, до настоящего момента не выявлено ни одного серьезного побочного эффекта, ведущего к инвалидизации. "For the study, four people with ALS underwent a procedure to have the device implanted within the brain. The brain-computer interface is fed through one of two jugular veins in the neck into a large blood vessel in the brain. The device, comprised of a net-like material with 16 sensors attached, expands to line the vessel wall. That device is connected to an electronic device in the chest that then relays the brain signals from the motor cortex, the part of the brain that generates signals for movement, into commands for a laptop computer. Researchers monitored participants for one year and found the device was safe. There were no serious adverse events that led to disability or death. The device also stayed in place for all four people and the blood vessel in which the device was implanted remained open. Researchers also examined whether participants could use the brain-computer interface to perform routine digital tasks. All participants learned how to use the device with eye tracking to use a computer. Eye-tracking technology helps a computer determine what a person is looking at. Researchers also report that a decoder developed during the study allowed one study participant to control a computer independently without an eye tracker. The machine-learning decoder was programmed as follows: when a trainer asked participants to attempt certain movements, like tapping their foot or extending their knee, the decoder analyzed nerve cell signals from those movement attempts. The decoder was able to translate movement signals into computer navigation." Надо, правда, отметить, что, судя по последнему абзацу, лишь одному из четырех пациентов удавалось использовать ИМК без айтрекера. Ведущий способ управления был все же гибридным - сочетание указания позиции взглядом и "клик" "силой мысли", то есть с помощью ИМК. При этом основной объем информации идет по айтрекинговому каналу передачи информации, а ИМК по сути выполняет вспомогательную роль (но важную - см. о "проблеме прикосновения Мидаса", например, в нашей статье). В начинающемся сейчас новом проекте, поддержанном РНФ, наша группа, совместно с Алексеем Осадчим и коллегами из его центра, продолжит наши попытки обеспечить приблизительно такое же (возможно, даже более интуитивное и комфортное) управление полностью неинвазивным путем - сочетая айтрекер с ЭЭГ и/или МЭГ, теперь также с использованием компактных магнитометров с оптической накачкой. #new_BCIs #neurotech -
Блуждающий нерв
Как создать машинный интеллект, который бы не прекращал учиться и накапливать опыт весь срок своего существования? Отвечает коллектив авторов в статье «Биологические основы для машин с непрерывным обучением», в журнале Nature Machine Intelligence. Почему основы биологические — понятно; природа и эволюция уже решили эту задачу. У искусственных нейросетей обучение предшествует их применению, и это далеко от того, как устроена реальная жизнь. Нужны машины, которые постоянно приобретают новые навыки без ущерба для старых, адаптируются к изменениям и умеют применять ранее полученные знания для решения новых задач, эффективно расходуя ресурсы. Это концепция lifelong learning, или обучение на протяжении всей жизни. То, что хорошо получается у животных. Авторы раскладывают lifelong learning на отдельные свойства, находят соответствующие им механизмы в биологии и показывают, как это можно использовать в машинном обучении. Если заинтересует fulltext, он лежит здесь. -
Блуждающий нерв
Паутина для паука — еще и орган слуха. Она действует как огромная акустическая «антенна», позволяя отслеживать малейшие колебания воздуха. То есть это очень эффективный аутсорсинг «барабанной перепонки»: площадь чувствительной к звуку поверхности в 10 000 раз превышает площадь самого паука. И он может ее по-разному настраивать, чинить, менять форму и проч. Об этом занятная статья в PNAS, вышла на этой неделе (не 01.04). Книгу «Расширенный фенотип» Докинз написал давно, но актуальности эта идея ничуть не утратила, и она сильнее, чем метафора эгоистичного гена. -
Реклама
-
Блуждающий нерв
Недавнее видео интервью Левина, тоже по глубоким фундаментальным вопросам, как он видит природу интеллекта, истоки которого проявляются уже на уровне клеток. Забавное упражнение он задает студентам: возьмите любую статью по neuroscience, скопируйте текст в Word и через функцию замены поменяйте все слова «нейрон» на «клетка», а «миллисекунды» на «часы» — вы получите интересную статью по биологии развития. -
Блуждающий нерв
Как понять мышление и зачем менять подход в науках о жизни. Майкл Левин и Рафаэль Юсте написали глубокий по мысли и доступный по форме текст — для широкого круга читателей. Левин, как биолог развития, а Юсте как нейробиолог сходятся во мнении: пора возродить запрещенный в науке вопрос «почему?» (в отличие от «каким образом?») и начать смотреть на клетки и их системы как на агентов, имеющих цели. Биология развития, неврология, информатика и когнитивная наука повествуют, на самом деле, одну историю — как организованная материя решает задачи на пути к цели. Интеллект — не позднее изобретение эволюции, его базовые принципы возникли задолго по появления мозга и нервной системы. Левин и Юсте подмечают, что живое устроено иерархически и модульно, причем каждый модуль в организме умеет «завершать паттерн», то есть достраивать алгоритм по его началу. Отсюда нет нужды в микроуправлении (клетки сами знают, как вырастить глаз), сверху надо лишь знать, как запустить процесс. Левин давно гнет эту линию, перпендикулярную современной медицине, которая одержима поиском молекул и генов, то есть занята как раз микроуправлением. Он говорит, искать надо принципы, молекулы взаимозаменяемы, не в них дело. Эссе в Aeon не научная публикация, но в его основе крутая, серьезная наука. Кратко пересказать здесь не выйдет, слишком много тезисов, лучше прочесть — о том, куда идет фундаментальная биология и как это скажется на биоинженерии, медицине и робототехнике [можно и по-русски, google уже неплохо переводит]. Помимо Юсте в союзниках у Левина еще один «тяжеловес», Дэниел Деннет: их статья в том же Aeon вышла два года назад, чуть с иными аргументами. Оба текста важные, дополняют друг друга, рекомендую. -
Блуждающий нерв
Пример. Система чипов, содержащих как паренхиматозные клетки, так и выстланный эндотелием проточный канал. Чипы гидравлически связаны: жидкость перекачивается между ними, и есть артериовенозный резервуар, чтобы имитировать перемешивание крови в центральном кровотоке. Резервуар позволяет проводить забор жидкости, аналогично забору периферической крови у пациента. 