Он распространен по всему мозгу и регулирует фундаментальные нейрональные процессы за счет связывания со специфическими ионотропными рецепторами GlyR. мозг: Развитие мозга. Профессионализм и решение задач, Сергей Савельев | Умственный Рост: Эффективные Стратегии для Повышения Интеллекта, Радикально меняем представление о братьях меньших и об их мозгах?, Развитие мышления: разные способы. Физические упражнения улучшают здоровье мозга и помогают предотвращать болезнь Альцгеймера, утверждает исследование Института мозга О’Доннела: при низком уровне физической активности быстрее происходит деградация тканей мозга.
Нейробиология
Недавние исследования показали, что нейроны растут до конца человеческой жизни. Последние исследования в области нейроонкологии показали, что глиобластома, злокачественная опухоль мозга, способна «паразитировать» на нейронах, выживать и расти за счет их работы. В своем исследовании ученые использовали образцы тканей мозга двух мужчин, которые умерли в возрасте 50 лет. В своем исследовании ученые исходили из гипотезы, что в мозге может существовать особый механизм, отвечающий за сопряжение разрозненных симптомов в единое заболевание. Иллюстрация: pixabay Женский мозг оказался горячее мужского Ученые из Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета в Кембридже провели исследования и выяснили, что температура.
На президиуме РАН рассказали о новой теории принципов работы головного мозга
Петербургские врачи показали передовые методы восстановления головного мозга Петербургские врачи показали передовые методы восстановления головного мозга 4 апреля 2023, 11:30 To view this video please enable JavaScript, and consider upgrading to a web browser that supports HTML5 video Фото и видео: телеканал «Санкт-Петербург» Последние разработки ученых и новые методики активно используют для восстановления пациентов с поражением головного мозга. В Центре медицинской реабилитации клинической больницы Святителя Луки возвращают к привычной жизни тех, кто перенес инсульт, а также помогают справиться с последствиями тяжелых ранений. И, что немаловажно, получить комплексную помощь можно в рамках ОМС. Одним из получивших помощь пациентов стал Александр.
Ему диагностировали инсульт в больнице после того, как ему стало плохо. После лечения мужчину перевели в центр реабилитации, где с каждой тренировкой он ощущает заметное улучшение. Мне дали третью группу инвалидности.
По третьей группе можно два раза в год воспользоваться этим медицинским центром», — поделился Александр. В одном из кабинетов центра мысли материализуются в прямом и в переносном смысле благодаря специальному аппарату. Разработка основана на том же принципе действия, что и детектор лжи.
Поэтому богатые американцы — именно американцы — решили сделать сначала простую вещь: изготавливать мясо из растений, объясняя это пользой для экологии. И животные не мучаются. Берем горох и делаем из него котлету. Однако через несколько лет производство растительного мяса дало сбой: люди перестали его покупать. Искусственные бургеры исчезли из фастфуда, ведь люди вернулись к настоящему мясу. Сейчас начинается новая кампания — создание клеточного мяса. И Билл Гейтс, и Ди Каприо вложились в них. Как делается клеточное мясо? Берется кусок мяса или рыбы, извлекаются стволовые клетки, а затем путем химических манипуляций в огромных кубах формируются огромные куски мяса или рыбы, которые не мычат, не бьют плавниками, потому что ни плавников, ни голоса у них нет — только продукт.
В 2011 году созданием такого аналога мяса занималась только одна компания. Сейчас их насчитывается уже 156. В 2022 году клеточное мясо было официально одобрено в США, а к 2030 стоимость клеточного мяса сравняется с мясом натуральным. В Евросоюзе тем временем ожидают, что скоро часть фермеров вообще перестанет выносить навоз из коровника, потому что перейдут на производство клеточного мяса без мозгов и разума, а миллиардеры, вложившие деньги в клеточное мясо, станут еще богаче. Они захватят весь рынок и будут диктовать правила, но не людям, а правительствам, и это уже страшно.
Российские ученые провели исследования, которые показали процессы головного мозга у девочек, страдающих синдромом Ретта.
Об этом со ссылкой на минобрнауки сообщает издание Газета. Над изучением мозга работали сотрудники Балтийского федерального университета имени Канта и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН. В ходе проводимых исследований сравнивалась активность мозга 61 ребенка от трех до 17 лет, среди которых били и здоровые дети, и те, у кого поставлен диагноз «синдром Ретта».
Авторы: д. Пономарева, Е. Колесникова, Г. Уразгильдеева, д. Фокин, академик РАН С. В последние годы в связи с развитием новых технологий эти методы стали использоваться для исследования нейросетей мозга, участвующих в обеспечении когнитивных, двигательных и других функций мозга.
«Мозг мы используем на 100%»: российский нейробиолог — о работе памяти и воспитании гениев
А состояние это действительно страшное. Наверняка в вашей семье или у ваших знакомых была или есть история подобного заболевания. Говорил он и о том, что завидовал своему отцу, больному онкологией, ведь рак можно победить, а деменцию — нет.
Такие изменения приводят к снижению плотности астроцитарных листочков вокруг синапсов, что может быть причиной ухудшения синаптической пластичности.
Кроме того, впервые было показано, что с возрастом нарушается работа дыхательной цепи митохондрий астроцитов, в то время как митохондрии и электрофизиологические свойства нейронов не изменяются. Мы разработали подход, основанный на микроспектроскопии резонансного комбинационного рассеяния, позволяющий проводить высокочувствительные и селективные исследования компонентов дыхательной цепи митохондрий в идентифицированных астроцитах и нейронах. Данный метод помог нам охарактеризовать редокс-состояние цитохромов С, В и А-типов в дыхательной цепи интактных астроцитов и на основании полученных данных сделать выводы о возрастных изменениях активности электронного транспорта на участке комплекс III-цитохром С-комплекс IV.
Полученные данные свидетельствуют о нарушениях метаболизма астроцитов, происходящих с возрастом.
PNAS Данный процесс имитирует тот же тип обучения, который наблюдается в биологических синапсах, который очень эффективен с точки зрения энергии , поскольку вычисления и хранение памяти происходят в одном действии. В более традиционных компьютерных системах данные сначала обрабатываются, а затем перемещаются в хранилище. Мозг и ПК Исследователи уже давно стремятся улучшить энергоэффективность обычных компьютеров, обращаясь к принципам человеческого мозга. Они пытаются имитировать его уникальные возможности различными способами. Эти усилия привели к разработке компьютеров, похожих на мозг, которые отходят от привычного способа двоичной обработки информации, используя аналоговые методы, аналогичные мозгу. Однако, в то время как мозг человека функционирует в водной среде с растворенными ионами соли, большинство современных компьютеров, основанных на мозге, полагаются на твердые материалы.
Эти усилия привели к разработке компьютеров, подобных мозгу, которые отходят от традиционной двоичной обработки и используют аналоговые методы, подобные нашему мозгу. Однако, хотя наш мозг работает, используя в качестве среды воду и растворенные частицы соли, называемые ионами, большинство современных компьютеров, основанных на мозге, полагаются на обычные твердые материалы. Синапсы играют ключевую роль в запоминании, изменяя конфигурацию и связи между нейронами. Это основное отличие между архитектурой человеческого мозга и компьютера, где изменения в памяти не влияют на процессорные свойства. Исследования в данной области подчеркивают два основных отличия между работой мозга и компьютеров.
Роль глиальных клеток В мозге есть не только нейроны и синапсы.
Основная часть клеток этого органа — глиальные клетки. Их название происходит от греческого «глиа», что означает клей. Со времен их открытия в 19-м веке считалось, что они не несут никакой другой функции, кроме заполнения пространства между нейронами. Основная причина пренебрежительного отношения к глиальным клеткам — они не участвуют в передаче электрических сигналов в мозге. Тем не менее последние исследования показали, что эти клетки могут участвовать в работе мозга по-другому. Их делят на три вида: астроциты, олигодендроциты и клетки микроглии.
Астроциты на сегодня изучены лучше всего, и ученые обнаружили множество функций этих клеток. Так, хотя электрические сигналы их не касаются, они участвуют в химической передаче информации через синапсы, обеспечивают ионный и водный гомеостаз. Ученые активно изучают связь между астроцитами и течением неврологических заболеваний. Недавнее исследование в Nature Neuroscience показало, что именно астроциты производят протеины, которые не дают нормально развиваться нейронам при синдромах Ретта и Дауна. Авторы исследования предполагают, что глиальные клетки могут быть мишенью при создании лекарств от этих болезней. Новые нейроны В отличие от глиальных клеток, нейроны всегда были в центре внимания нейронаук.
Однако и их изучение далеко не завершено. В 2018 году ученые обнаружили новый вид нейронов, которые назвали нейронами шиповника, потому что по форме они напоминают куст этого растения. Особый интерес эти нейроны представляют по двум причинам. Во-первых, аналогичные клетки раньше не находили у мышей, мозг которых подробно изучен, поэтому предполагается, что они могут быть специфичными для приматов. Во-вторых, они обнаружены во внешнем слое коры головного мозга — части, которая у человека развита сильнее других животных и отвечает в том числе за сознание.
Мозг не тот, кем кажется: пять важных открытий последних лет
главное04:07 - подготовка к концу света + обуче. «Мы приходим к совершенно новому классу антидепрессантов». Нейробиолог Рауль Гайнетдинов — о том, как в России разрабатывают революционные средства против заболеваний мозга. Нейробиология 14 марта 2024 г. Исследование на приматах Показывает, как мозг Кодирует сложные социальные взаимодействия. Недавно ученые провели исследование и выяснили, что объем головного мозга людей 1970-х годов больше, чем у представителей 1930-х. Изучение процессов, развивающихся в клетках мозга при старении, крайне важно для понимания механизмов, лежащих в основе развития деменций и нейродегенеративных процессов.
В России научились очищать мозг от белков, вызывающих деменцию
Mind & Brain coverage from Scientific American, featuring news and articles about advances in the field. Проверьте последние новости Neuralink, в том числе твиты, видео. новости NEURALINK со всего мира в одном месте. В ходе исследования нейроинтерфейс Layer 7 Cortical Interface был временно помещён в мозг трёх пациентов, которые уже подвергались нейрохирургическим операциям по удалению опухолей.
Последние новости
- Факты, доказывающие, что нейросеткам до мозга человека еще далеко (как от Земли до Андромеды).
- Ученые обнаружили новые клетки человеческого мозга
- Курсы валюты:
- Подписка на дайджест
- Читать дальше
Мозг человека оказался способен защищать себя от старения: открытие ученых из США
Результаты показали, что стимуляция определенных областей мозга, связанных с депрессией в других экспериментах, также влияет на частоту сердечных сокращений. Ученые открыли новый тип клеток головного мозга, и это открытие обещает произвести революцию в нейробиологии, сообщает Newsweek. Последние разработки ученых и новые методики активно используют для восстановления пациентов с поражением головного мозга. Как раз сегодня отмечается Всемирный день мозга. Одна из целей — привлечь внимание к тому, как работает наша нервная система и ее главный орган — головной мозг.
Исследователи обнаружили уникальное происхождение нейронов в человеческом мозге
мозг: Развитие мозга. Профессионализм и решение задач, Сергей Савельев | Умственный Рост: Эффективные Стратегии для Повышения Интеллекта, Радикально меняем представление о братьях меньших и об их мозгах?, Развитие мышления: разные способы. Область мозга, которая не позволяет нам принимать плохие решения, оксфордские ученые открыли при помощи сканирования мозга 25 мужчин и женщин. События и новости 24 часа в сутки по тегу: МОЗГ.
Не как у всех: российские ученые исследовали особенности мозга детей с синдромом Ретта
И подчас здесь идет просто механическая замена терминологии", — пояснил нейрофизиолог Михаил Лебедев. Так на Западе стали изучать богатый внутренний мир самых разнообразных, а часто и очень даже съедобных существ. Ведь накрошить в салат одни растения — так себе вариант. О сознательности последних, к слову, еще раньше заявляли итальянские ботаники. Пока вне подозрений на разумность остались только вирусы. Только ими — не наешься. Мясо без мяса Объявление животных и насекомых разумными — это первый официальный шаг на том пути, по которому придется пройти человечеству, чтобы отдать миллиарды долларов и так уже богатым людям. Население Земли сейчас составляет восемь миллиардов человек. К 2050-му будет десять.
Например, мясо, основной источник белка. Люди ежедневно съедают 200 миллионов животных. Мясная промышленность стоит триллион долларов. Посмотрим на растения. Из 400 тысяч видов растений только 100 мы культивируем, а четыре тысячи вообще составляют рацион землян: пшеница, рис, кукуруза и соя.
В ходе исследования было сгенерировано четыре подтипа питания: с пониженным содержанием крахмала или абсолютно без крахмала I подтип ; вегетарианский II подтип ; с высоким содержанием белка и низким содержанием клетчатки III подтип ; сбалансированный IV подтип. На следующем этапе исследователи соотнесли подтипы питания с показателями когнитивных функций и психического здоровья. Результаты Исследование показало, что у участников, питание которых было полноценным и сбалансированным IV подтип , зафиксированы высокие показатели по когнитивным функциям и количеству серого вещества в мозге. Кроме того, они продемонстрировали лучшее психическое здоровье. У тех, чей рацион более однообразен, эти показатели ниже.
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. Он сможет обрабатывать большие объёмы данных с высокой скоростью, оставаясь меньше других суперкомпьютеров и потребляя гораздо меньше энергии благодаря архитектуре импульсной нейронной сети, говорят учёные. Система является модульной и масштабируемой — она содержит доступное на рынке оборудование, а значит, в будущем её можно будет расширять или, напротив, сокращать для решения конкретных задач.
Цель проекта — приблизить системы ИИ к механизмам работы человеческого мозга, изучить механизмы работы мозга и при благополучном исходе добиться успехов, актуальных в других областях. Примечательно, что другие исследователи подошли к той же проблеме с диаметрально противоположной стороны: недавно американские учёные вырастили ткань человеческого мозга, подключили её к компьютеру и добились впечатляющих результатов. Получив разрешение на проведение испытаний на людях, Neuralink уже в следующем году собирается прооперировать 11 пациентов. Источник изображения: Neuralink Как поясняет Bloomberg в своём обширном материале на эту тему, Илону Маску удалось несколько ускорить процедуру одобрения клинических испытаний имплантов Neuralink на людях, поскольку обычный порядок подразумевает, что первый пациент после успешной операции должен наблюдаться у специалистов на протяжении одного года, и только после этого компания могла бы получить разрешение на проведение последующих операций. В действительности же агентство FDA пошло на уступки Neuralink, и разрешило компании провести клинические испытания имплантов сразу на 11 пациентов, которые должны быть прооперированы в следующем году. Стартап уже получил обращения от тысяч пациентов, но к следующем году будут отобраны 11 добровольцев для первой фазы эксперимента. В идеале, как отмечает Bloomberg, каждый из участников эксперимента должен быть моложе 40 лет и страдать от паралича верхних и нижних конечностей. На первом этапе вживления импланта хирург должен будет вырезать круглое отверстие в черепной коробке пациента над той областью человеческого мозга, которая отвечает за подвижность конечностей. Разработанный Neuralink медицинский робот затем внедрит в кору головного мозга 16 тончайших покрытых полимерной оболочкой шлейфов, объединяющих несколько электродов, каждый из которых в 14 раз тоньше человеческого волоса и имеет диаметр не более 5 мкм. Столь филигранные манипуляции нельзя доверить хирургу, а потому данная часть операции автоматизирована.
Затем в отверстие в черепной коробке заподлицо с поверхностью устанавливается миникомпьютер, который по диаметру близок к пятирублёвой монете. Вживлённые в мозг электроды соединяются с выводами этого миникомпьютера. На все этапы операции должно уходить около двух с половиной часов, хотя Илон Маск в идеале хотел бы сократить это время до 15 минут. В отличие от изделий большинства конкурентов, имплант Neuralink способен передавать информацию по беспроводному интерфейсу, а ёмкости его аккумулятора хватает на несколько часов работы, после чего его можно подзарядить беспроводным способом, надев на пациента специальную кепку на пару часов. В следующих версиях имплант должен получить до 128 тончайших шлейфов, вживляемых в кору головного мозга, а время работы от аккумулятора будет увеличено до 11 часов. В идеале, как заявляют представители Neuralink, пациент должен иметь возможность заряжать имплант во сне через устройство, встроенное в подушку. В 2025 году компания рассчитывает вживить людям 27 имплантов, в 2026 году провести операции ещё на 79 пациентах, в 2027 году выйти на 499 операций, а к 2030 году освоить 22 204 операций ежегодно. Помимо робота собственной разработки, Neuralink самостоятельно разрабатывает и изготавливает полупроводниковые компоненты. Имплант не должен нагреваться во время работы или каким-то иным образом беспокоить пациента, поэтому многие компоненты на данном этапе компания разрабатывает и выпускает собственными силами. В 2021 году около 12 хирургических роботов имплантировали чипы 155 животным, в прошлом году количество операций возросло до 294 штук.
В идеале Neuralink рассчитывает разработать и отдельный имплант для спинного мозга, который позволит вернуть подвижность паралитикам. Имплант для головного мозга будет использоваться для восстановления возможности общаться с внешним миром хотя бы через компьютер , а также управлять бионическими протезами. Имплант для спинного мозга позволит вернуть подвижность собственным конечностям пациента.
Согласитесь, что это трудно исследовать на крысе. Институт специально ориентирован на исследование того, что нельзя изучать на животных. Мы проводим психофизиологические исследования на добровольцах с применением так называемой неинвазивной техники, не "залезая" внутрь мозга и не причиняя человеку особенных неудобств. Так осуществляются, например, томографические обследования или картирование мозга с помощью электроэнцефалографии.
Но бывает, что болезнь или несчастный случай "ставят эксперимент" на человеческом мозге - например, у больного нарушается речь или память. В этой ситуации можно и нужно исследовать те области мозга, работа которых нарушена. Или, наоборот, у пациента утерян или поврежден кусочек мозга, и ученым предоставляется возможность изучить, какие свои "обязанности" мозг не может выполнять с таким нарушением. Но просто наблюдать за такими пациентами , мягко говоря, неэтично, и в нашем институте не только исследуют больных с различными повреждениями мозга, но и помогают им, в том числе и с помощью новейших, разработанных нашими сотрудниками методов лечения. Для этой цели при институте существует клиника на 160 коек. Две задачи - исследование и лечение - неразрывно связаны в работе наших сотрудников. У нас прекрасные высококвалифицированниые доктора и медсестры.
Без этого нельзя - ведь мы на переднем крае науки, и нужна высочайшая квалификация, чтобы реализовать новые методики. Практически каждая лаборатория института замкнута на отделения клиники, и это залог непрерывного появления новых подходов. Кроме стандартных методов лечения у нас проводят хирургическое лечение эпилепсии и паркинсонизма, психохирургические операции, лечение мозговой ткани магнитостимуляцией, лечение афазии с помощью электростимуляции, а также многое другое. В клинике лежат тяжелые больные, и бывает удается помочь им в случаях, считавшихся безнадежными. Конечно, это возможно не всегда. Вообще, когда слышишь какие-либо безграничные гарантии в лечении людей, это вызывает очень серьезные сомнения. Будни и звездные часы лабораторий В каждой лаборатории есть свои достижения.
Например, лаборатория, которой руководит профессор В. Илюхина, ведет разработки в области нейрофизиологии функциональных состояний головного мозга. Что это такое? Попробую объяснить на простом примере. Каждый знает, что одна и та же фраза иногда воспринимается человеком диаметрально противоположно в зависимости от того, в каком состоянии он находится: болен или здоров, возбужден или спокоен. Это похоже на то, как одна и та же нота, извлекаемая, например, из органа, имеет разный тембр в зависимости от регистра. Наш мозг и организм - сложнейшая многорегистровая система, где роль регистра играет состояние человека.
Можно сказать, что весь спектр взаимоотношений человека с окружающей средой определяется его функциональным состоянием. Оно определяет и возможность "срыва" оператора за пультом управления сложнейшей машиной, и реакцию больного на принимаемое лекарство. В лаборатории профессора Илюхиной исследуют функциональные состояния, а также то, какими параметрами они определяются, как эти параметры и сами состояния зависят от регуляторных систем организма, как внешние и внутренние воздействия изменяют состояния, иногда вызывая болезнь, и как в свою очередь состояния мозга и организма влияют на течение заболевания и действие лекарственных средств. С помощью полученных результатов можно сделать правильный выбор между альтернативными путями лечения. Проводится и определение приспособительных возможностей человека: насколько он будет устойчив при каком-либо лечебном воздействии, стрессе. Очень важной задачей занимается лаборатория нейроиммунологии. Нарушения иммунорегуля ции часто приводят к возникновению тяжелых заболеваний головного мозга.
Это состояние надо диагносцировать и подобрать лечение - иммунокоррекцию. Типичный пример нейроиммун ного заболевания - рассеянный склероз, изучением которого в институте занимается лаборатория под руководством профессора И. Не так давно он вошел в совет Европейского комитета, занимающегося исследованием и лечением рассеянного склероза. В двадцатом веке человек начал активно изменять окружающий его мир, празднуя победу над природой, но оказалось, что праздновать рано: при этом обостряются проблемы, созданные самим человеком, так называемые техногенные. Мы живем под воздействием магнитных полей, при свете мигающих газосветных ламп, часами смотрим на дисплей компьютера, говорим по мобильному телефону... Все это далеко не безразлично для организма человека: например, хорошо известно, что мигающий свет способен вызвать эпилептический припадок. Можно устранить вред, наносимый при этом мозгу, очень простыми мерами - закрыть один глаз.
Чтобы резко снизить "поражающее действие" радиотелефона кстати, оно еще точно не доказано , можно просто изменить его конструкцию так, чтобы антенна была направлена вниз и мозг не облучался. Этими исследованиями занимается лаборатория под руководством доктора медицинских наук Е. Например, он и его сотрудники показали, что воздействие переменного магнитного поля отрицательно сказывается на процессе обучения. На уровне клеток работа мозга связана с химическими превращениями различных веществ, поэтому для нас важны результаты, полученные в лаборатории молекулярной нейробиологии, руководимой профессором С. Сотрудники этой лаборатории разрабатывают новые методы диагностики заболеваний мозга, проводят поиск химических веществ белковой природы, которые способны нормализовать нарушения в ткани мозга при паркинсонизме, эпилепсии, наркотической и алкогольной зависимости. Оказалось, что употребление наркотиков и алкоголя приводит к разрушению нервных клеток. Их фрагменты, попадая в кровь, побуждают иммунную систему вырабатывать так называемые "аутоантитела".
Это своеобразная память организма, хранящая информацию об употреблении наркотиков. Если измерить в крови человека количество аутоантител к специфическим фрагментам нервных клеток, можно поставить диагноз "наркомания" даже через несколько лет после того, как человек перестал употреблять наркотики. Можно ли "перевоспитать" нервные клетки? Одно из самых современных направлений в работе института - стереотаксис. Это медицинская технология, обеспечивающая возможность малотравматичного, щадящего, прицельного доступа к глубоким структурам головного мозга и дозированное воздействие на них. Это нейрохирургия будущего. Вместо "открытых" нейрохирургических вмешательств, когда, чтобы достичь мозга, делают большую трепанацию, предлагаются малотравматичные, щадящие воздействия на головной мозг.
В развитых странах, прежде всего в США, клинический стереотаксис занял достойное место в нейрохирургии. В США в этой сфере сегодня работают около 300 нейрохирургов - членов Американского стереотаксического общества. Основа стереотаксиса - математика и точные приборы, обеспечивающие прицельное погружение в мозг тонких инструментов. Они позволяют "заглянуть" в мозг живого человека. При этом используется позитронно-эмиссионная томография, магниторезонансная томография, компьютерная рентгеновская томография. Для стереотаксического метода лечения очень важно знание роли отдельных "точек" в мозге человека, понимание их взаимодействия, знание того, где и что именно нужно изменить в мозге для лечения той или иной болезни. В институте существует лаборатория стереотаксических методов, которой руководит доктор медицинских наук, лауреат Государственной премии СССР А.
По существу, это ведущий стереотаксический центр России. Здесь родилось самое современное направление - компьютерный стереотакcис с программно-математическим обеспечением, которое осуществляется на электронной вычислительной машине. До наших разработок стереотаксические расчеты проводились нейрохирургами вручную во время операции, сейчас же у нас разработаны десятки стереотаксических приборов; некоторые прошли клиническую апробацию и способны решать самые сложные задачи. Совместно с коллегами из ЦНИИ "Электроприбор" создана и впервые в России серийно выпускается компьютеризированная стереотаксическая система, которая по ряду основных показателей превосходит аналогичные зарубежные образцы. Как выразился неизвестный автор, "наконец, робкие лучи цивилизации осветили наши темные пещеры". В нашем институте стереотаксис применяется при лечении больных, страдающих двигательными нарушениями паркинсонизмом, болезнью Паркинсона, хореей Гентингтона и другими , эпилепсией, неукротимыми болями в частности, фантомно-болевым синдромом , некоторыми психическими нарушениями. Кроме того, стереотаксис используется для уточнения диагноза и лечения некоторых опухолей головного мозга, для лечения гематом, абсцессов, кист мозга.
Стереотаксические вмешательства как и все остальные нейрохирургические вмешательства предлагаются больному только в том случае, если исчерпаны все возможности медикаментозного лечения и само заболевание угрожает здоровью пациента или лишает его трудоспособности, делает асоциальным. Все операции производятся только при согласии больного и его родственников, после консилиума специалистов разного профиля. Существуют два вида стереотаксиса.
Мозг не тот, кем кажется: пять важных открытий последних лет
После лечения мужчину перевели в центр реабилитации, где с каждой тренировкой он ощущает заметное улучшение. Мне дали третью группу инвалидности. По третьей группе можно два раза в год воспользоваться этим медицинским центром», — поделился Александр. В одном из кабинетов центра мысли материализуются в прямом и в переносном смысле благодаря специальному аппарату. Разработка основана на том же принципе действия, что и детектор лжи. В результате, человек может управлять предметами на расстоянии — фактически силой мысли. Но только на мониторе компьютера. Уникальное свойство головного мозга восстанавливаться даже после тяжелых повреждений медики называют нейропластичностью. После занятий на тренажере формируются новые устойчивые нейронные связи.
В подобном восстановлении нуждаются сотни пациентов — и не только после инсульта.
Это открытие имеет важное значение для понимания заболеваний головного мозга. Группа ученых из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего открыли новые сведения о развитии переднего мозга человека. Они провели исследование, которое позволило по-новому понять, как развивается передний мозг человека. В исследовании также представлены доказательства существования источника тормозных нейронов dInN в человеческом мозге, который отличается от происхождения у других видов, таких как мыши, которых используют в исследованиях мозга.
Передний мозг, или кора головного мозга, — это самая большая часть мозга, отвечающая за широкий спектр функций, начиная от когнитивного мышления, зрения, внимания и заканчивая памятью. Нейроны — это клетки, которые служат отдельными цепями мозга. Тормозные нейроны обычно функционируют как своего рода нейронный «выключатель», в отличие от возбуждающих нейронов — «включателей».
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. Во-первых, он отметил большую роль моделирования когнитивных процессов человеческого мозга для разрабатываемых технологий создания искусственного интеллекта ИИ. Ученый напомнил, что, к примеру, Китай еще в 2017 году огласил план национальной стратегии, в которой основная роль отводилась ИИ.
Согласно этой стратегии к 2030 году КНР должна стать мировым лидером в области технологий искусственного интеллекта и их применения в промышленности и экономики. Тем более что тема развития искусственного интеллекта также содержится и в российской программе». Второй аспект, на котором заострил внимание академик, касался политического взаимодействия стран БРИКС в деле развития нейронаук. Оказывается, китайских ученых в последнее время перестали пускать на американские крупные конференции Общества нейронаук, на которые съезжаются до 30 тысяч сотрудников каждый год.
Премьера документального фильма «Наталья Бехтерева. Царица мозга». Приглашаем Вас принять участие в дискуссионном клубе «Аспекты патогенеза, дифференциальной диагностики и терапии рассеянного склероза».
Мозг человека оказался способен защищать себя от старения: открытие ученых из США
В скором будущем можно ожидать появления гаджета, который позволит переводить наш мозг в новый регистр работы, более продуктивный для тех или иных целей. Как управлять мозгом? Исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Баффало научились управлять живыми существами. В прямом смысле.
Совсем недавно они продемонстрировали, как заставляли мышей бежать, крутиться на месте, повергали их в ступор, так что ни одна лапка не могла пошевелиться. Но в этом опыте обычные животные не участвовали, так как пока для такого рода управления сознанием подходят лишь генетически модифицированные особи. Сначала подопытным грызунам встроили ген белка, который реагирует на температуру, из-за чего нейроны начинают действовать так или иначе под воздействием тепла.
Затем в определенную часть мозга этих мышей ввели магнитные наночастицы из феррита кобальта и феррита марганца, которые работают как «нагреватель» и меняют температуру нейронов. Далее дело за малым — поместить мышей в пространство с переменным магнитным полем. Это поле, направленное извне, повышает или понижает активность разных участков мозга, и сознание становится управляемым.
Кстати, магнитно-температурная стимуляция с целью воздействия на мозг применяется давно. В этом году даже был проведен первый опыт над людьми: сознанием, конечно, не управляли, но смогли улучшить память подопытным. Как заставить вас вспомнить то, чего вы никогда не видели Исследователи из Токийского университета провели интересный эксперимент над обезьянами.
Паттерн активности чем-то похож на тот, который наблюдается, когда люди бодрствуют или находятся в состоянии, похожем на сон. Поэтому ученые предположили, что, возможно, эти электрические скачки и объясняют тот самый «потусторонний» опыт, о котором сообщают люди, которые были на грани смерти: ощущение выхода из тела и наблюдения за ним; видения с тоннелем и белым светом; или повторное переживание важных воспоминаний. Однако, поскольку все пациенты в новом исследовании, в конечном итоге, умерли, невозможно узнать, был ли у них такой опыт. В рамках нового исследования ученые использовали ЭЭГ, чтобы зафиксировать, как выглядит мозг во время смерти. Всего в исследовании биологи наблюдали за четырьмя пациентами, все находились в коматозном состоянии после остановки сердца.
Компания Synchron вводит свои датчики в череп через вену, во многом аналогично имплантации коронарного стента — метод, который, как она надеется, позволит имплантациям головного мозга стать рутинной процедурой. Мозговой сигнал, полученный таким методом, менее детальный, но достаточно сильный, чтобы технология стала применима для массового производства. Synchron стремится направлять сигналы мозга для управления смартфоном или планшетом, предоставляя пациентам с частичным параличом больше способов общения и контроля над окружающей средой. Учёные проводили испытания на людях с использованием других методов и добились значительных успехов в интерпретации сигналов 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.
Вывод напрашивался очевидный: оно не участвует в мыслительном процессе. Эксперименты ученых из Университета Вандербильта реабилитировали белое вещество. Это удалось благодаря применению самой современной, очень чувствительной технике и изощренно проведенным исследованиям. В итоге ученые получили от белого вещества весьма сильные сигналы. Их регистрировали магнитно-резонансные томографы, когда испытуемые выполняли различные задания. О чем свидетельствуют эти сигналы?