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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Автор обзора Екатерина Шахбазян
Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации
1 комментарий для “Исследования мозга и личности, перспективы эмуляции сознания. Апрель 2019”