Исследования мозга и личности, перспективы эмуляции сознания. Октябрь 2018

В 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.


Термогенетический интерфейс

термогенетический интерфейсНаряду с оптогенетикой для исследования мозга применяют метод термогенетики. В этом случае в качестве рецептора модифицированной клетки используется белок из семейства TRP (Transient receptor potential), способный реагировать на изменения температуры. Направленное инфракрасное излучение выступает стимулом. Глубина его проникновения выше чем у видимого света (до нескольких миллиметров). Группа российских ученых уже несколько лет занимается развитием этой технологии. Так, в 2017 году были произведены эксперименты на клетках змеи, нейронах мыши, а также in vivo на рыбках Данио-рерио (https://www.nature.com/articles/ncomms15362)  

В своей новой статье, исследователи описывают результаты работы со срезами коры мозга мыши и возможности in vivo экспериментов.  

источник https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304394018306426


Соногенетический  (ультразвуковой) интерфейс

В продолжение темы синтетических био-интерфейсов, расскажем о работе ученых из Института биологических исследований Солка. Она посвящена применению соногенетики. С помощью терапевтических вирусов нейрону доставляется генетический компонент, который делает его восприимчивым к ультразвуку. Рецептором выступает белок TRP-4. Успешные эксперименты были проведены на нематодах и мышах. «С помощью соногенетики мы могли бы лечить различные неврологические расстройства, без необходимости имплантировать инвазивные электроды пациенту», — говорит Коринн Ли-Кубли, научный сотрудник лаборатории. «Терапия болезни Паркинсона, нейропатические боли, посттравматическое стрессовое расстройство  и нарушения движения, такие как паралич, теоретически может использовать подход соногенетики». В октябре 2018 года опубликована новость о том, что ученые были включены в грант DARPA и продолжат свои исследования.

источник https://www.salk.edu/news-release/salk-scientists-advance-ultrasound-technology-for-neurological-therapy/


Голографический интерфейс

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли разработали технологию стимулирования нейронов с помощью световой голограммы. В эксперименте на кору живой трансгенной мыши (ее нейроны содержат светочувствительный белок) подавался 3D «рисунок» из направленного света с разрешением до одной клетки. С помощью двухфотонной микроскопии исследователи смогли зафиксировать одновременную активацию 50 клеток. Эксперимент не ставил своей целью изменение поведения животного, однако сбор и разработка паттернов активности сети нейронов — рабочая задача для теоретиков из нейро и когнитивных наук. Несмотря на то, что статья опубликована весной 2018 года, мы посчитали важным рассказать об этой удивительной технологии в сегодняшнем обзоре.  

источник https://news.berkeley.edu/2018/04/30/editing-brain-activity-with-holography/


Обзор методов редактирования генома клеток мозга

Аналитики из Калифорнийского университета подготовили сравнительный обзор существующих и перспективных методов редактирования генома клеток в живом мозге. Перевод этой статьи подготовили на портале Medach (http://medach.pro/post/1658)

источник https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1471491418301473


Цифровая модель клеток мозга человека

Собрана самая точная на текущий момент модель пирамидальных клеток коры мозга человека. Она создана на основе данных шести нейронов и включает в себя 3D реконструкцию тела клетки, синаптических связей, дендритных шипиков, а также данные об электрической активности. Создание такой модели — долгая кропотливая работа. Извлеченные клетки охлаждают, окрашивают и на основе конфокальной микроскопии создают 3D модель. Динамические данные об активности клеток получают с помощью методов электрической стимуляции клеток (электрофизиология, EPSP). Ученые запустили симуляции модели с различными входными данными, а также провели сравнительный анализ с аналогичными моделями нейронов крысы. По их словам эта работа уже приносит много данных о новых свойствах пирамидальных клеток. Человеческая клетка имеет дополнительный слой обработки входящих сигналов и способна хранить в четыре раза больше информации, чем у крысы. Руководитель проекта, знаменитый на всю Coursera, Идан Сегев, считает (https://www.coursera.org/learn/synapses), что  моделирование работы нейронов помимо медицинских и научных задач может помочь в разработке brain-inspired интеллектуальных машин. «Следующее десятилетие будет удивительным для исследователей мозга и для человечества в целом!» — говорит профессор.  

источник https://blog.frontiersin.org/2018/10/02/cellular-neuroscience-brain-neurons-memory


Релиз новой версии атласа мозга мыши и человека

Отделение нейронаук института Аллена выпустили новую версию веб-сервиса brain-map.org. Сервис содержит данные и инструменты по работе с атласами мозга мыши и человека.

Например, в текущей версии доступны: база данных типов клеток, атлас связей между ними, атлас генетической экспрессии, атлас некоторых болезней. «Мы пытаемся создавать “периодическую таблицу” типов клеток головного мозга» — говорит Эми Бернард, архитектор продуктов института.  

источник https://alleninstitute.org/what-we-do/brain-science/news-press/press-releases/allen-institute-releases-data-30000-brain-cells-action


Успешное восстановление функций поврежденного спинного мозга

Статью об успешной работе по восстановлению функций спинного мозга опубликовали Nature. В течение 5 месяцев реабилитации пациенты с различными видами паралича демонстрировали способность ходить или поднимать конечности. Положительный эффект терапии сохранялся и после того как они перестали получать стимуляцию. В основе метода — электрическая стимуляция остатков нервной ткани поврежденного участка. «Основная догма нейрофизиологии в том, что клетки, которые активируются вместе, будут связываться друг с другом (fire together wire together)» — говорит Чет Морритц из Вашингтонского университета. Также исследователи разработали опытные образцы носимых устройств, которые пациенты могут использовать за пределами лаборатории.  

источник https://www.nature.com/articles/d41586-018-07251-x#ref-CR1


Опубликованы новые материалы сообщества Carboncopies

The Carboncopies Foundation занимаются разработкой идеи и поддержкой разработчиков технологий, которые могут быть использованы в проекте по эмуляции работы человеческого мозга.

Недавно были опубликованы новые стримы и семинар по теме «Метафизика и этика Загрузки»:

https://carboncopies.org/carboncopies-podcast/ и https://www.youtube.com/watch?v=HwK3RvNbbLM

источник https://carboncopies.org


Автор обзора  Екатерина Шахбазян

Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации

Добавить комментарий