Блуждающий нерв. Страница 12
3230
@dtulinov
Исследования мозга, нейротехнологии, генная инженерия и др. смежные темы -- что происходит в этой области. Ссылки на научные источники.
-
Блуждающий нерв
В Nature Reviews Genetics вышел отличный подробный обзор по технологии «орган-на-чипе» (не путать с органоидами). Ее все чаще используют, чтобы тестировать лекарства и моделировать заболевания, вместо лабораторных животных. И это даже ближе к реальной медицине, так как исследуют не организм мыши (вынужденно), а реакцию клеток человека, вплоть до клеток конкретного пациента. Живые клетки и ткани выращивают в «инкубаторах» с полыми каналами, где есть постоянный поток жидкости, механические сокращения, если нужно — словом, создается среда «внутри организма». Так уже имитируют физиологию легких, печени, сердца, кишечника, почки, мозга, сетчатки, костной ткани, репродуктивных органов, кровеносных сосудов, иммунных реакций. Эти «органы-на-чипе» можно соединять каналами, получая «тело-на-чипах»: для моделирования сложных заболеваний, изучения взаимодействий между органами или между хозяином и микробиомом, например. В каком-то смысле, ключевая проблема медицины — то, что результаты на мышах слабо воспроизводятся на людях, и куча разработок не доходят до клиники — новость хорошая. Это вынуждает искать иные решения, а поиск приносит новое качество. Автор обзора предрекает в ближайшем будущем заметное сокращение использования животных в лабораториях. Единственное, что вряд ли удастся заменить — исследования поведения. -
Блуждающий нерв
1904 г, собаки Павлова, те самые. Съемка в Императорском институте экспериментальной медицины, Санкт-Петербург. Именно здесь Иван Павлов проделал большую часть своих знаменитых работ, за что и получил в тот год Нобелевскую премию. Если принять позицию де Вааль и Эндрюс, даже таких “щадящих” опытов не должно быть. Моральная дилемма для науки. Фото Wellcome Collection. 
-
Блуждающий нерв
С научной точки зрения их взгляд имеет вполне рациональные основания (хотя они, возможно, перебарщивают в рвении), ведь нервная система нужна как раз для чувствительности и регуляции поведения, и в любой достаточно сложной сети нейронов может сложиться иерархия целей и состояний. Принципы тут могут быть общими, из эволюционной древности. Но если шире, эта инициатива — один из симптомов серьезных перемен, которые назревают в науках о жизни. Эти симптомы уже видны в разных работах разных авторов, сложенные вместе они намекают на то, как может измениться трактовка организма, эволюции и разума. Кратко: континуум вместо границ, субъектность размазана по всем уровням. На этом канале мы уже заглядывали туда, но картина объемнее, и надеюсь, в ближайшее время заглянем еще. На практике, а не в фундаментальной науке, предложения де Вааль и Эндрюс, скорее, обречены на провал, поскольку ставят моральный вопрос ребром. Отказаться от мясо-молочного производства и от клинических испытаний на животных нынешней цивилизации будет тяжело. Блуждающий нерв Какими могут быть машины будущего. В 2020-м году мировые сми писали про ксеноботов, причудливых созданий из живых клеток лягушки, их соорудили Джошуа Бонгард с Майклом Левиным. Однако не все знают, что Бонгард и Левин написали затем концептуальную статью о том, куда вообще движутся наши технологии создания машин и что из этого следует. А следствия там очень интересные. И это пока лучшая из всех статей, что я успел прочесть в этом году. Авторы предлагают стереть границы между биологией, инженерией, информатикой и создать новую область науки. Ей предстоит изучать машины будущего, которых ещё нет и которые не похожи на всё, что люди конструировали до сих пор. Такими машинами нельзя управлять напрямую, их придётся убеждать. Статья меняет привычные представления о многих вещах, мне захотелось рассказать о ней, и я написал этот текст.
-
Реклама
-
Блуждающий нерв
Еще в 1980-х годах хирургические операции на младенцах регулярно проводились с минимальной анестезией или вовсе без нее. Оправдание было такое: их нервная система якобы не развита достаточно, чтобы полноценно переживать боль, как переживаем ее мы, взрослые. На этот счет есть немало обзоров и исторических экскурсов, но сегодня об этой странной практике еще раз упоминают в Science приматолог Франc де Вааль и философ Кристин Эндрюс. Их статья вовсе не о младенцах и не о медицине, хотя и имеет к этому отношение; Франc и Кристин поднимают вопрос о том, как мы вообще распознаем эмоции и чувства у “других”, когда другие не могут ничего сказать — например, у животных. И насколько мы правы, отказывая во внутренних эмоциональных состояниях, скажем, беспозвоночным. Если вы знаете, кто такие де Вааль и Эндрюс (они еще и известные авторы книг), то их ответ вас не удивит: они предлагают пересмотреть взгляд на животных вплоть до осьминогов, крабов и даже насекомых, то есть признать, что те тоже могут тревожиться, испытывать боль или быть в приподнятом настроении. В той или иной степени. -
Блуждающий нерв
Дышит через аппарат искусственной вентиляции легких и общается с помощью мозгового имплантата. Wyss Center, Швейцария. 
-
Блуждающий нерв
Сегодняшний Science сообщает: полностью парализованный мужчина смог общаться через нейро-интерфейс. Боковой амиотрофический склероз убил все двигательные нейроны, это не лечится, человек даже не может моргнуть или перевести взгляд и общается, изменяя активность мозга. Ему устроили нейрофидбэк, то есть BCI на обратной связи — он слышит звук и должен “усилием воли” постараться сделать его ниже или выше. Набирает фразы по букве в минуту. Для locked-in пациента это хоть какая-то коммуникация с миром, правда, из 135 дней попыток он смог что-то написать лишь в 44. Сами авторы признаются, что «далеки от того, чтобы довести это до состояния технологии, которую могла бы купить семья». На сегодня способности пациента к набору текста снизились, теперь он в основном отвечает «да» или «нет». В общем, исследование хорошее, а история грустная. -
Блуждающий нерв
Свежее канадское исследование претендует на открытие. Испытуемый спит в лаборатории, ему в наушники включают 5-минутный аудио-фрагмент из фильма «Заложница» и считывают активность мозга. В этом отрывке слышен диалог отца и дочери, после девочку похищают, отец угрожает похитителям. Эмоциональная сцена. Но чтобы ее прочувствовать, требуются: понимание речи, рабочая память, поиск в долговременной памяти и теория разума. Активность мозга испытуемого в точности следует за нарастанием тревоги в фильме, повторяя характерную активность мозга бодрствующих людей, когда они слушают ту же запись. При этом человек спит, датчики показывают, что он в фазе быстрого сна (R.E.M.). Поразительно. Я бы отнесся с недоверием, однако главная фигура там – невролог Эдриан Оуэн, за работами которого я слежу уже 15 лет. Он известен тем, что обнаружил сознание у вегетативных пациентов, которых врачи считали овощами (его книга издана и на русском). Авторы завершают статью признанием, что мы многое еще не знаем о сне, и сон может оказаться более сложным явлением, чем считали до сих пор. А нас эта работа возвращает к теме взлома сновидений, ведь через умные колонки можно транслировать спящим рекламные сценки и диалоги. Поутру они даже не будут знать, что их мозг пропитался разными сюжетами, как не узнали об этом участники канадского эксперимента. -
Блуждающий нерв
Если избавить мозг от локального сна, он будет соображать лучше. А лучший способ убрать локальный сон — быть здоровым человеком. Вот такой технически незамысловатый, но трудный в исполнении, усилитель функций мозга. Это прямо следует из гипотезы Ивана Пигарева, о чем он вместе с женой пишет в сборнике, посвященном как раз усилению. Все прочие авторы там рассуждают о стимуляторах, протезах и интерфейсах, и лишь Пигаревы зашли со стороны обычной физиологии. Когда есть проблемы во внутренних органах, отдельные участки коры могут засыпать прямо во время бодрствования, при решении сложных задач, и тем самым угнетать мышление. Ведь гипотеза, развиваемая много лет, сводится как раз к тому, что основная роль сна — прозванивание органов мозгом. Сборник Modern Approaches to Augmentation of Brain Function вышел в августе 2021, а за месяц до того, к сожалению, Иван Пигарев погиб. Нелепо и трагично — ехал на велосипеде и столкнулся с ехавшим на самокате. Но идеи его будут жить. P.S. В том же сборнике обзор по нейро-интерфейсам Brain Machine Interfaces Within a Critical Perspective (доступ до конца марта). -
Блуждающий нерв
Химики из Collaborations Pharmaceuticals впечатлены своей нейросетью, которую они используют для разработки лекарств. Оказалось, с тем же холодным равнодушием она может дизайнить сильные отравляющие вещества — надо лишь поменять ей настройки вознаграждения. При запуске сети химики сменили наказание за токсичность поощрением, и программа за шесть часов нагенерила им 40 000 разнообразных ядовитых молекул. Как уже известные, так и совершенно новые, даже «более токсичные, чем общеизвестные боевые отравляющие вещества». Авторы признаются: «чем лучше мы можем предсказать токсичность, тем лучше мы можем направить нашу генеративную модель для создания новых молекул в области химического пространства, населенной преимущественно смертельными молекулами». То ли совпадение, то ли и правда тенденция: все чаще ученые открыто демонстрируют опасность своих разработок. Статья в свободном доступе, журнал Nature Machine Intelligence. Все передовые исследования следует считать исследованиями двойного назначения. -
Блуждающий нерв
Вот этот фрагмент выступления -
Блуждающий нерв
Про наше время. Смотрю запись, где Иван Павлов произносит речь на открытии XV Международного физиологического конгресса в Ленинграде. И поразила реакция публики. Вот Павлов говорит: «Мы столь разные, однако сейчас объединены и возбуждены горячим интересом к нашей общей жизненной задаче. Мы все добрые товарищи, даже во многих случаях связанные между собой явными дружескими чувствами. Мы работаем, очевидно, на рациональное и окончательное объединение человечества. Но разразись война — и многие из нас встанут во враждебные отношения друг к другу именно на нашей научной плоскости, как это бывало не раз. Мы не захотим встречаться вместе, как сейчас, даже взаимная научная оценка друг друга станет другой. Я могу понимать величие освободительной войны, однако, нельзя, вместе с тем, отрицать, что война по существу есть звериный способ решения жизненных трудностей, способ недостойный человеческого ума...» Он не успел закончить фразу, гром аплодисментов заглушил его. Эти слова вызвали овацию зала. Павлову пришлось подождать, и только после он смог договорить: «способ недостойный человеческого ума, с его неизмеримыми ресурсами». Это 1935-й год. Полторы тысячи ученых из 37 стран, они уже видели впереди неизбежное. То были не дежурные аплодисменты, люди откликнулись сердцем, очень эмоционально. Они ценили последние редкие возможности мирного общения. Год назад, в марте 2021, я опубликовал этот пост в фб, но и помыслить не мог, что будет в марте 2022. Сейчас это звучит по-особенному пронзительно. -
Блуждающий нерв
Конгресс США утвердил $1 млрд на создание ARPA-H, агентства перспективных исследований по тематике здоровья. Это деньги на первый этап, до сентября 2024 г, чтобы сформировать штат и запуститься. Изначально агентство — идея Байдена, он просил $6.5 млрд; не сомневаюсь, что этот миллиард лишь начало, будет больше. Я писал про ARPA-H в июле 2021, в той прошлой жизни Фрэнсис Коллинз еще был директором NIH. Ныне он советник Байдена по науке, и уже в новой роли реализует эту идею. Вчера он дал интервью Science, говорит, что пока главное, вокруг чего будут ломаться копья — кто возглавит агентство и будет ли ARPA-H частью NIH (за это выступает Коллинз). Кто возглавит, и правда интересно. Но еще важнее, какие там появятся проекты, т.е. на что будут сделаны ставки. ARPA-H это почти DARPA, только в медицине и биотехнологиях, и самые необычные и лихие идеи в данной области будут стягивать туда. Думаю, в 2023 г стратегия начнет проясняться, продолжаем наблюдение. -
Блуждающий нерв
Свежий выпуск Chemical Reviews целиком посвящен “умным материалам”; очевидно, технологии будущего будут строиться на них (я бы даже усилил — на умной материи). Не просто мягкие роботы и гибкая электроника, а системы, которые умеют расти, регенерировать, изменять форму и функции, совмещаясь с живыми организмами и их частями, вплоть до стирания границ между ними. Это не только моя мысль, так пишут авторы во введении. Если добавить встречный процесс — инженерию живых систем — то разница между биологией и технологией, между естественным и искусственным станет неразличимой на глаз. Такой мир будет сильно не похож на наш, и это как раз сценарий в русле идей Бонгарда-Левина, когда роботов придется убеждать. Авторы Chemical Reviews не заглядывают так далеко, но выпуск позволяет увидеть в деталях, куда движутся передовые технологии. Например, в свободном доступе подробный обзор по био-электронике на основе нано, Soft Bioelectronics Based on Nanomaterials. А на обложке, между прочим, паук на паутине: наверное, синтетический. -
Блуждающий нерв
Слепая женщина, которая видит дождь, но не улыбку своей дочери — в подкасте NPR беседуют с Миленой Каннинг, ослепшей от инсульта в 29 лет. Перед глазами у Милены всегда тьма, но на черном фоне она различает струи дождя или пар, исходящий из чашки с кофе. Она видит лишь то, что движется. Поэтому доктор прописал ей… кресло-качалку. Доктор сообщил, что у нее “синдром (феномен) Риддока”, который открыл британский невролог Риддок в 1917 году. Штука редкая, но вполне реальная. Инсульт уничтожил зрительную кору, сохранив ту часть мозга, что различает движения. Не пощадил он и область различения лиц, поэтому очертания головы дочери она видит, а выражение ее лица — увы. Милену исследовала международная группа нейробиологов, научная статья вышла в 2019 (pdf). -
Блуждающий нерв
Cтатья, о которой речь выше, завершается важным замечанием. Лучше процитирую целиком: «В отличие от людей, DLM не могут думать, понимать или генерировать новые значимые идеи, интегрируя предшествующие знания. Они просто повторяют статистику своего ввода. Помимо важности языка как центральной организующей роли в нашем познании, DLM указывают на то, что лингвистической компетенции может быть недостаточно для понимания мышления. Ключевой вопрос для будущих исследований в области когнитивной нейробиологии и машинного обучения заключается в том, как мозг может использовать прогностические, контекстуализированные лингвистические представления, подобные тем, которые изучаются с помощью DLM, в качестве субстрата для генерации и формулирования новых мыслей». Блуждающий нерв Все чаще пишут о том, что нейросети применяют те же трюки, что и живой мозг (ну или наоборот). Из свежего, авторы статьи в Nat. Neurosci сравнили, как воспринимают непрерывную речь люди и как — авторегрессионные глубокие языковые модели (DLM), не знающие правил и синтаксиса. Вышло, что те и другие используют три важных принципа: (1) непрерывно предсказывают следующее слово до его появления; (2) сопоставляют свои предсказания с входящим словом для вычисления степени неожиданности (ошибки прогноза); (3) полагаются на контекстуальные детали Люди слушали 30-минутный подкаст, а активность их мозга считывалась с помощью электрокортикографии (ЭКоГ) — прогнозирующие нейронные сигналы четко обнаруживаются за сотни миллисекунд до появления слова. Затем поведение живых сетей сравнивали с реакцией искусственных на тот же текст. Вывод авторов: показаны “общие вычислительные принципы между тем, как человеческий мозг и авторегрессионные DLM обрабатывают естественный язык”. И это хорошая новость, так как люди неизбежно…
-
Реклама
-
Блуждающий нерв
Все чаще пишут о том, что нейросети применяют те же трюки, что и живой мозг (ну или наоборот). Из свежего, авторы статьи в Nat. Neurosci сравнили, как воспринимают непрерывную речь люди и как — авторегрессионные глубокие языковые модели (DLM), не знающие правил и синтаксиса. Вышло, что те и другие используют три важных принципа: (1) непрерывно предсказывают следующее слово до его появления; (2) сопоставляют свои предсказания с входящим словом для вычисления степени неожиданности (ошибки прогноза); (3) полагаются на контекстуальные детали Люди слушали 30-минутный подкаст, а активность их мозга считывалась с помощью электрокортикографии (ЭКоГ) — прогнозирующие нейронные сигналы четко обнаруживаются за сотни миллисекунд до появления слова. Затем поведение живых сетей сравнивали с реакцией искусственных на тот же текст. Вывод авторов: показаны “общие вычислительные принципы между тем, как человеческий мозг и авторегрессионные DLM обрабатывают естественный язык”. И это хорошая новость, так как люди неизбежно будут все плотнее взаимодействовать с “умными машинами”, что потребует новых — быстрых и удобных — протоколов их общения. И здесь общность разделяемых принципов у двух разных видов интеллекта только на руку разработчикам. Я же считал и считаю, что область сопряжения ЕИ и ИИ может стать прорывной (и даже подрывной) технологией, и в эту нишу еще можно зайти сравнительно дешево. -
Блуждающий нерв
В связи с развитием нейротехнологий право на защиту психики может стать одним из базовых прав человека. Эту идею продвигают под зонтичным термином neurorights и за последний год ее подняли на уровень ООН. Нейротехнологиям посвящен доклад Международного комитета ЮНЕСКО по биоэтике, как и свежий номер журнала UNESCO Courier (на русском). Ключевой вопрос: как избежать возможных злоупотреблений при подключении к мозгу? Причем инициатива исходит не от активистов с горящими глазами, а от самих нейроученых, где ведущая роль у авторитетного Рафаэля Юсте, который регулярно участвует в подготовке крупных научных стратегий и проектов. Он же и возглавил Фонд NeuroRights. В 2021 году я приводил два других ярких примера “бунта” нейроученых против своего детища — пассивных BCI и взлома сновидений. Это превращается в тенденцию. Юсте с коллегами считают, что нейротехнологии “могут коренным образом изменить то, что значит быть человеком”, и предлагают утвердить пять нейро-прав: (1) право на индивидуальность, или способность контролировать свою физическую и психическую целостность; (2) право на самостоятельность, или свободу мысли и воли для выбора собственных действий; (3) право на психическую конфиденциальность, или возможность хранить мысли в тайне от разглашения; (4) право на справедливый доступ к психической аугментации, или возможность гарантировать, что преимущества улучшения сенсорных и умственных способностей с помощью нейротехнологий будут справедливо распределены среди населения; (5) право на защиту от алгоритмической предвзятости, или способность обеспечить, чтобы технологии не создавали предрассудков. Подробнее они излагают в только что изданной книге Protecting the Mind: Challenges in Law, Neuroprotection, and Neurorights. См. также два небольших обзора по теме (раз и два). Подход неочевидный, с ним можно спорить, и предполагаю, нас ждут непростые дискуссии вокруг регулирования коммерческих нейротехнологий. -
Блуждающий нерв
Тот самый пациент с пересаженным сердцем свиньи все-таки умер, сообщает Медицинский центр Университета Мэриленда (UMMC). «Дэвид Беннетт, 57-летний пациент, вошедший в историю как первый человек, получивший генетически модифицированное свиное сердце, скончался днем 8 марта. Беннетту пересадили трансплантат 7 января, и он прожил два месяца после операции. Пересаженное сердце отлично функционировало несколько недель без признаков отторжения. Пациент проводил время с семьей, смотрел Супербоул вместе со своим физиотерапевтом и часто говорил о том, что хочет вернуться домой. Несколько дней назад его состояние начало ухудшаться». Я писал об этом кейсе здесь. К сожалению, UMMC не раскрывает причину смерти — виновата ли пересадка, не ясно. Но врачи благодарны Беннетту и говорят, что получили бесценные знания: «Мы сохраняем оптимизм и планируем продолжить работу в будущих клинических испытаниях».