Исследования мозга и личности, перспективы эмуляции сознания. Апрель 2019

 

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


Поддержание жизнедеятельности мозга свиньи вне тела

Ученые сообщили об уникальном эксперименте, в котором мозг свиньи был извлечен из тела, подключен к аппарату с перфузатом и сохранял некоторую структуру тканей и электрической активности в течение 36 часов. Признаков высшей нервной деятельности (альфа- или бета-волны), в мозге экспериментальной группы не было зарегистрировано.

Nature

 

Сенсор на основе «квантового материала» позволяет преодолеть рубеж в качестве распознавания молекул-медиаторов в мозге

Квантовый материал обладает свойствами, которые не могут быть объяснены классической физикой, и это дает ему уникальное преимущество перед другими материалами, используемыми в биоэлектронике. Ученые из  Университета Пердью разработали сенсор на основе никелата перовскита, который способен распознавать крайне малые концентрации дофамина в мозге крысы за счет взаимодействия с ионами, движение которых может сопровождаться квантовыми эффектами. Так же важно отметить, что сенсор не требует дополнительного источника энергии, он «спонтанно» захватывает атомы водорода при контакте с дофамином. Исследователи считают, что сенсор можно применять для работы и с другими молекулами.

«Задача состоит в преодолении разрыва между электроникой, которая использует электроны, и мозгом который использует ионы. Новый материал позволяет построить мост между этими двумя системами» говорят исследователи, «этот квантовый материал примерно в девять раз более чувствителен к дофамину, чем используемые сейчас».

Автор статьи отмечает, что сенсор, имеет потенциал превратиться в «чип» и выполнять функции памяти (которые регулируются малыми молекулами), а также имеет перспективы в сфере mind uploading. Но ближайшая видимая цель данного материала регистрация уровня дофамина для предупреждения болезни Паркинсона.

Purdue University

 

Новый метод имаджинга мозга дрозофилы

Мы продолжаем освещать исследования мозга дрозофилы. Ранее мы писали о том, что муха может стать первым видом, для которого будет осуществлена процедура эмуляции работы мозга. Ученые улучшили процедуру автоматизированного имаджинга на основе нейронных сетей и трансмисионной микроскопии (serial section transmission electron microscopy) и сделали, по их словам, наиболее полный на данный момент имаджинг мозга дрозофилы. Кроме того, исследователи смогли оптимизировать скорость в среднем, до нескольких минут на распознавание одного нейрона.

Biorxiv.org

 

Нанороботы в мозге

Макет наноробота, подсоединенного к синапсу. Источник

Международная группа специалистов из различных областей нейронаук публикует обзорное исследование во Frontiers of neuroscience о том, каким они видят будущее интерфейса мозг-компьютер/мозг на основе нанороботов.

 

Такая система включают в себя прямой всесторонний мониторинг нейронов мозга, а также синапсов и глиальных клеток. Роботы должны проникать в отдельные клетки головного мозга человека и самостоятельно располагаться в начальных сегментах нейронов (эндонейроботы), в глиальных клетках (глиаботы) и в непосредственной близости от синапсов (синаптоботы). Коммуникация с роботом может осуществляться по беспроводной сети через вспомогательные оптиковолоконные линии и хабы. Предполагается, что роботы не должны повреждать гемато-энцефалический барьер мозга и вызывать иммунный ответ глиальных клеток.

Авторы приводят примеры экспериментов, в которых разрабатываются необходимые технологии. Например, использование магнитных наносенсоров в мозге живых мышей.

Frontiersin

 

 

Разработка нанороботов

 

Ведется экспериментальная разработка нанороботов, которые возможно применять в живом мозге. Например, инженеры из Корнельского университета создали робота размером с клетку, способного передвигаться на лапках, которые состоят из 4-х атомов. Энергию и команду «вперед» робот получает при направлении на него лазера. Однако, авторы исследования работают над новыми источниками энергии магнитными и ультразвуковыми полями, которые позволят этим роботам перемещаться в организме человека для таких задач, как доставка лекарств или картирование мозга.

«Мы выяснили, что возможно вводить их с помощью шприца и они продолжают функционировать» сказал один из разработчиков.

Neurosciencenews

 

Имаджинг паттернов активности мозга млекопитающих

 

Исследователи из Орегонского университета науки разработали новый метод стимуляции и непрерывной визуализации активности всего мозга млекопитающих (кошки, саймири) in vivo в мезомасштабе (1-5 мм). Стимуляция производится при помощи оптического волокна, визуалиация с помощью фМРТ. Обычно, подобные исследования проводятся за счет введения окрашивающего вещества и анализа срезов мозга умерщвленного животного. Новая процедура, соответственно, улучшает качество визуализации и скорость исследования.

Sciencemag

 

Меппинг генетической и морфологической карты мозга

 

Исследователи из Cold Spring Harbor Laboratory наложили друг на друга (сделали меппинг) данные генетически маркированных типов клеток с их морфологией и расположением. В результате карты частично не совпадали, и таким образом исследователи выделили несколько новых подтипов клеток.

Cell

 

Портативный МРТ сканер для нейровизуализации

 

«Портативный» в данном случае это сканер весом в 400 кг (что составляет меньше одной десятой веса традиционного сканера), который возможно погрузить в грузовик и перевозить между клиниками. Разработкой этого устройства заняты ученые в рамках гранта от BRAIN Initiative. Ожидается, что первые снимки сканер сможет сделать через три года, и будет стоить около 200 тысяч долларов.

Разработчики говорят, что доступность технологий нейровизуализации вопрос времени. Но их также волнует проблема приватности, этические и юридические аспекты доступности технологии, которая позволяет «читать» мысли человека, этому посвящена часть исследований в по гранту.

Sciencemag

 


Автор обзора  Екатерина Шахбазян

Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации

1 thought on “Исследования мозга и личности, перспективы эмуляции сознания. Апрель 2019”

Добавить комментарий