Исследования мозга и личности, перспективы эмуляции сознания. Сентябрь 2018

Исследования мозга и сознанияВ ежемесячном обзоре экспертной группы проекта Технологии Долголетия мы постарались собрать наиболее значимые открытия в области исследований мозга и личности и перспектив эмуляции сознания. В обзор регулярно включаются работы по нейропротезированию и нейрореабилитации, новые методики картирования мозга, работы, посвященные машинному обучению в нейронауке, успехам в применении и разработке нейроимплантов и зондов, выращивании органоидов мозга.

С большим вниманием мы следим за международными проектами по картированию и исследованиям мозга, запущенным в США, Европе, Японии и Китае.


Новый метод трекинга молекул в мозге

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали новый метод отслеживания малых молекул, таких как нейромедиаторы дофамин и серотонин. Трекер (рецептор) состоит из транзистора на основе полупроводника. Основная проблема при работе с полупроводниками в “мокрой” среде – это “щит” из ионов соли, которые прикрепляются к поверхности и блокируют доступ полупроводника к изменениям электрического поля. Исследователи нашли решение – поместили на поверхности небольшие молекулы – аптамеры, специфически связывающиеся с определенными молекулами-мишенями. Существуют природные аптамеры, но основное распространение получили синтетические, разрабатываемые под конкретную мишень. С помощью нового рецептора ученые смогли отследить, помимо нейромедиаторов, так же движение глюкозы и липидов в ткани мозга мыши.

Следующий этап работы – проведение экспериментов in vivo. Ведущий исследователь проекта, Доктор Эндрюс, видит целью своей научной работы – понять принципы того, как мозг кодирует различные типы информации с помощью нейромедиаторов. Исследование является часть проекта BRAIN Initiative, в организации которого принимают участие как государственные, так и частные фонды.

http://newsroom.ucla.edu/releases/ucla-led-team-system-tracking-chemicals-in-brain


Предложен метод безопасной для человека не инвазивной двухфотонной микроскопии глаза

Группа исследователей из университетов США и Польши улучшила механизм имиджинга клеток сетчатки глаза in vivo. Под воздействием ультрафиолета может происходить активация флуоресцентных соединений (флюорофоров), которые участвуют в метаболизме сетчатки. Это позволяет отследить границы клеток при микроскопии. Однако, передний слой сетчатки задерживает большую часть поступающего света. Двухфотонная лазерная микроскопия позволяет обойти этот барьер, однако сильное лазерное излучение не делает этот метод безопасным для человека. Ученые применили комплекс мер, среди которых было уменьшение частоты и распыление лазерных пучков. Результат оправдал ожидание – количество флуоресцентного ответа сетчатки увеличилось в 3 раза за счет расширения пропускной полосы света. Функциональных и структурных изменений сетчатки не было обнаружено.

Органические и синтетические флуоресцентные соединения обеспечивают работу большого класса технологий оптического имиджинга. Возможность неинвазивной активации этих соединений предоставляет возможность получать данные из глубинных структур мозга человека.

https://insight.jci.org/articles/view/121555


Исследователи из MIT открыли регуляторную сеть из некодирующих РНК, которая работает в мозге млекопитающего

По словам ученых, это первая документированная сеть, состоящая из трех типов: микроРНК, длинной некодирующей РНК и кольцевой РНК. Предполагается, что сеть участвует в работе мозга. Например, ранее было показано, что ген Cdr1 с которым связана кольцевая РНК влияет на работу нейронов мыши. Текущая гипотеза ДОКТОРА в том, что Cdr1 способствует доставке микроРНК, miR-7 в синапсы. В среде нейробиологов существует мнение о том, что память может быть распределена не только в синаптической сети, но и связана с механизмами РНК.

http://news.mit.edu/2018/network-of-diverse-noncoding-rnas-acts-in-brain-0607


Коннектом человека сохраняет свою уникальность в течение всей жизни

Исследователи из Орегонского института здравоохранения и науки провели сравнительное исследование имиджинга синаптических связей, которые также называют “коннектом”. Было установлено, что в среднем 30% структур мозга человека являются уникальными, и не претерпевают значительных изменений в течение жизни. Также было показано, что генетически близкие родственники, близнецы имеют больше сходств и в коннектоме.

https://habr.com/post/422021/


“Клетки места” и искусственный интеллект

В предыдущем обзоре мы писали о том, что в компании Numenta считают биологические нейронные сети самым быстрым способом на пути к сильному искусственному интеллекту. Исследователи опираются на “географическую” теорию, согласно которой, каждый объект нашего опыта имеет локацию в “виртуальном” мире, поддерживаемом мозгом. Изначально, развившийся в гиппокампе, для решения пространственных задач, “географический фреймворк” получил свое продолжение в коре, для решения абстрактных задач. Этому вопросу посвящена новая статья в блоге компании

https://numenta.com/blog/2018/09/06/evolutionary-context-of-the-neocortex/


Локализация в мозге процесса придумывания историй (storytelling)

В прошлом обзоре мы писали о том, что арифметика и язык используют общую структуру в мозге. Сегодня продолжим тему локализации функциональных сетей. Исследователи из Университета Макмастера установили, что процесс повествования (storytelling) задействует одинаковые структуры мозга вне зависимости от того, рассказывает, показывает (пантомима) или рисует человек историю. В процессе обработки используется большой пул структур ответственных за сбор информации из зрительной и слуховой систем, анализ речи, распознавание лиц, социальное восприятие, запоминание и обучение.

Факт того, что функциональные сети мозга имеют похожие паттерны активности и локализации, может дать надежду, что границы оптимизации процесса моделирования работы мозга еще не определены. Возможно, задача потребует меньше ресурсов, чем мы предполагаем сейчас.

http://cognet.mit.edu/journal/10.1162/jocn_a_01294


Блогер Логан Коллинз, участник движения carboncopies.org, подготовил обзор значимых событий в нейронауках за 2005-2018

В обзоре упоминаются ключевые достижения за период:

  • Технологии нейроимиджинга: 2х фотонная in vivo микроскопия, Brainbow, STED, экспансионная микроскопия
  • Технологии стимуляции/интерфейсы: оптогенетика, “нейронная пыль”, “нейрокружева” (neural lane)
  • Карты коннектома: дрозофилы, OpenWorm, EyeWire, CUBIC-X протокол для мозга мыши
  • Симуляции работы мозга: cortical mesocircuit (в рамках Human Brain Project)
  • Достижения в протезировании: спинного мозга крысы и обезьяны, функций гиппокампа в мозге человека
  • Нейроморфные процессоры: TrueNorth  
  • Методы редактирования генома клеток мозга

 

https://medium.com/neurotechx/timeline-of-global-highlights-in-neuroengineering-2005-2018-75e4637b9e38


Автор обзора  Екатерина Шахбазян

Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации

 

Добавить комментарий