Новый мозговой имплантат на основе искусственного интеллекта

Нейрохирург Эдвард Чанг проводит операцию на головном мозге
в Калифорнийском университете в Сан-Франциско

Новый мозговой имплантат на основе искусственного интеллекта позволил парализованному мужчине снова заговорить.

Это большой шаг вперед по сравнению с современными технологиями вспомогательной речи.

В 2003 году 20-летний мужчина перенес сильный инсульт после автомобильной аварии. Он остался парализованным, сохранились только движения глаз и минимальные движения головы. Парализованные мышцы голосового тракта также означали, что он больше не мог говорить.

Восемнадцать лет спустя ученые объявили, что с помощью имплантированного набора электродов и искусственного интеллекта этот человек частично восстановил способность говорить.

В ходе трехчасовой операции ученые вскрыли череп мужчины и наложили массив из 128 электродов на его сенсомоторную кору, где находятся нейронные области, вовлеченные в обработку речи. Перед тем как закрыть его, они подключили эти электроды к порту, который выходит из головы участника и отправляет эти электродные сигналы на компьютер через съемный кабель.

Иллюстрация, показывающая размещение электрода eCOG на речедвигательной коре головного мозга участника и головные ступени, используемые для подключения электрода к компьютеру. (Кен Пробст, UCSF)

Когда человек, которого The New York Times называет псевдонимом Панчо, думает о словах, эти коммуникационные центры мозга активизируются, и электроды улавливают эти сигналы. За 50 сеансов, охватывающих 81 неделю, Панчо прошел по спискам распространенных слов, будучи подключенным к интерфейсу искусственного интеллекта. Ученые обучили эту модель глубокого обучения привыкать к нейронным моделям Панчо и сопоставлять их со словами, которые он имел в виду. Благодаря этой системе Панчо может общаться не только «да» и «нет». Он мог говорить такие вещи, как «Они выходят на улицу» и «Принесите мне очки, пожалуйста».

Кадры нацистской пропаганды, которые должны были быть уничтожены

Адольф Гитлер

Эти пропагандистские кадры, снятые прямо перед падением Третьего Рейха, должны были быть уничтожены. И на то была веская причина — они раскрывают медицинское состояние, которое Гитлер пытался скрыть.

✔️ Это видео раскрывает тайную болезнь Гитлера

Фрейд продвигал кокаин, извлеченный из андской коки, как чудодейственное лекарство

Составное изображение Фрейда, отца психоанализа и известного наркомана кокаина, совмещенное с фотографией дорожек кокаина.

Коренные народы в регионах Амазонки и Анд в Южной Америке жуют листья коки уже около 8000 лет. Но знаете ли вы, что эти листья были преобразованы в кокаин, вызывающий сильную зависимость, только в 19 веке, когда такие, как Фрейд, начали расхваливать кокаин как чудодейственное лекарство?

Листья коки являются естественным стимулятором, который был частью образа жизни жителей Анд на протяжении тысяч лет. Их жевание или употребление чая из коки увеличивает энергию, борется с горной болезнью, помогает пищеварению и, как говорят, даже облегчает голодные муки, уменьшает боли во время менструации и действует как анестетик . Даже Папа Франциск был замечен за употреблением чая из коки, а Боливия отмечает ежегодный день жевания листьев коки.

Листья коки играют чрезвычайно важную роль в культуре и истории Анд, особенно во времена империи инков примерно с 1200 года нашей эры. Легенда инков гласит, что растение коки выросло из тела прекрасной, зеленокожей и свободолюбивой Куки. Известная тем, что соблазняла любого, кто видел ее, и вызывала одержимость после себя, император инков приказал казнить ее, разрезать на куски и захоронить. Получившееся растение было названо кокой в ее честь.

Листья коки использовались в религиозных церемониях, а жертвы, приносимые в жертву, показывали большое количество коки перед смертью. Сушеные листья коки также были формой валюты, считавшейся более ценной, чем золото. Когда испанцы завоевали этот регион, они поощряли использование коки среди своих рабов, чтобы увеличить производство.

Искусственный интеллект способен помочь в восстановлении спинного мозга

МРТ поясничного отдела позвоночника.

Магнитный резонансный томограф передает на специальный компьютер результаты обследования. Они отображаются в виде снимков.

Уже давно ни для кого не является секретом тот факт, что сочетание искусственного интеллекта и робототехники может помочь людям восстановиться после самых различных травм, в том числе и спинного мозга. Однако только теперь сочетания данных технологий сумело выйти на совершенно новый «уровень пользы».

Всё дело в том, что команда исследователей под руководством школы медицинских наук Рутгерса использовала технологию для стабилизации фермента хондроитиназы ABC (ChABC), который может разлагать рубцовую ткань от травм спинного мозга и стимулировать регенерацию тканей. Там, где фермент просуществовал всего несколько часов при стандартной температуре тела, теперь он действует более недели, чего в свою очередь более чем достаточно для того, чтобы иметь более существенный эффект.

Вдаваясь в подробности, исследователи решили начать с использования машинного обучения для того, чтобы определить синтетические сополимеры (искусственные полимеры, состоящие из более чем одного мономера), которые дольше всего сохранялись бы внутри человека. Роботы, работающие с жидкостями, синтезировали сополимеры и провели испытания. По словам доцента школы медицинских наук Рутгерса и ведущего исследователя в лице Адама Гормли, это был один из «первых случаев», когда искусственный интеллект и робототехника использовались в тандеме с целью производства терапевтических белков, которые были эффективными до на столько высокой степени.

Два миллиона лет назад это действительно была планета обезьян

Новое исследование показывает, что ранний человеческий мозг
был больше похож на мозг обезьяны, чем на современный

Новые генетические исследования показывают, что мозг древних людей был «гораздо более обезьяноподобным», чем у современных людей. Это означает, что первые волны предков человека, мигрировавшие из Африки, возможно, были гораздо более примитивными, чем считалось ранее.

До сих пор считалось, что когда современные люди и наши предки впервые вышли из Африки, у них был большой мозг, больше похожий на современных людей, чем на обезьян. Однако, используя компьютерную томографию и виртуальные реконструкции, группа исследователей-археологов определила, что внутренние структуры мозговых оболочек черепов ранних Homo, обнаруженных в Дманиси, Грузия, «были гораздо больше похожи на обезьян».

Исследователи монтируют череп из Дманиси, штат Джорджия, для синхротронной томографии в Европейском центре синхротронного излучения в Гренобле, Франция.

Открытие раннего Homo Brain было обезьяноподобным

В исследовании, опубликованном сегодня в Science палеоантропологами Цюрихского университета Марсией Понсе де Леон и Кристофом Золликофером, были изучены окаменелые черепа гоминидов , в том числе пяти особей, живших в Западной Азии более 1,7 миллиона лет назад. В документе поясняется, что этот мозг был примерно «в два раза меньше современного мозга» и был организован больше, чем мозг современных человекообразных обезьян. Новое исследование неожиданно показало, что «мозг Homo подобен обезьяньему».

Более раннее исследование, опубликованное в прошлом году доктором Марсией Понсе де Леон и ее соавторами, продемонстрировало, что у старшего предка человека, австралопитека афарского (Люси), был обезьяноподобный мозг. Теперь стало понятно, что на ранних стадиях эволюции гоминидов у Homo также была «обезьяноподобная кора головного мозга», согласно самой последней статье. Когда же тогда наш мозг начал превращаться в электростанции, которыми мы владеем сегодня? Новое исследование предполагает, что появление более сложной лобной доли произошло 1,7–1,5 миллиона лет назад. Это открытие, по словам доктора Марсии Понсе де Леон, «шокирующе недавно, и это убедительно».

Новое исследование показывает, что мозг древних людей (показан синим цветом), возможно, эволюционировал от более обезьяноподобной версии (слева), наблюдаемой в образце из Дманиси, Грузия, до более современной человекоподобной (справа) из Сангирана, Индонезия, между 1,7 г. миллионов и 1,5 миллиона лет назад.

Окаменелости, представленные в исследовании, датируются 1,8 миллиона лет назад и принадлежат некоторым из первых представителей Homo, покинувших территорию современной Африки. Исследователи также изучили «эндокасты» из окаменелых останков гоминидов возрастом от 2,03 миллиона до 70 000 лет из Африки, Европы и других частей Азии. На всякий случай, если вы похожи на меня и не знали, «эндокаст» — это внутренний слепок полого объекта, часто относящийся к своду черепа при изучении развития мозга у людей и других организмов. Кроме того, команда изучила черепа современных людей, шимпанзе, бонобо, горилл и орангутангов.

Летаргический сон

Как известно, окончательный диагноз может поставить лишь патологоанатом, а врачи зачастую ошибаются в своих выводах. Своеобразным проявлением самоуверенности вместе с недостаточным профессиональным уровнем является факт установления ошибочной смерти, о чем информация периодически попадает на ленты информационных агентств и страницы газет.

Хорошо, если такой больной выйдет из состояния мнимой смерти к своим собственным похоронам, но порой в могилы попадают живые люди. Понятно, что о таких случаях узнать сложно, судить остается лишь по неофициальным данным. Одно из подобных исследований было сделано, когда проводили перезахоронение на старом английском кладбище. Во время эксгумации как минимум в четырех случаях обнаружили, что скелеты лежат в гробах в неестественных позах – так проводить их в последний путь родственники не могли. Это, конечно, ничего не доказывает, но наводит на жуткие предположения.

Многие известные люди прошлого боялись быть похороненными живыми. Самый известный пример – Николай Васильевич Гоголь. При жизни он страдал приступами летаргии, которую иногда трудно отличить от смерти. Кожа бледнеет, конечности холодеют, а пульс, дыхание и сердцебиение, практически не заметны. Такое состояние может длиться несколько часов и дней, а в отдельных случаях – даже несколько лет. Всегда помня об этом, Гоголь просил знакомых похоронить его лишь, когда появятся видимые признаки разложения тела. В мае 1931 года решили по плану перестройки Москвы уничтожить кладбище Данилового монастыря, на котором был похоронен и Гоголь. Однако во время эксгумации собравшиеся обнаружили, что череп известного писателя был, повернут набок. В тот же день новость обросла новыми подробностями, а по Москве пошли слухи о том, что Гоголь перевернулся в гробу.

Конечно, случаи, когда врачи ошибочно причисляют живых людей к числу мертвых, не ограничиваются примерами из жизни знаменитых людей. Недавно появились сообщения о британской женщине, которую родственники нашли в собственной спальне без признаков жизни. Врач констатировал факт смерти и при этом не забыл вызвать людей, которые должны были забрать «тело». Уже во время прибытия катафалка один из полицейских, который находился в комнате, заметил, что нога «трупа» внезапно пошевелилась. После этого врач сделал массаж сердца и отправил пациентку в местную больницу, где она окончательно «ожила». Оказалось, что у нее была диабетическая кома. Больная - Морин Джонс (65 лет) – подала на врача иск и отсудила компенсацию морального убытка в размере 40.000 фунтов стерлингов.

Один из самых фантастических случаев летаргического сна был зафиксирован у Надежды Лебединой с села Могилев (Украина, Днепропетровская обл.), которая заснула после ссоры с мужем в 1954 г и проснулась лишь через 20 лет. При этом никаких заболеваний врачи у нее не выявили.

Создание Господа Бога: мозг, излучение и… наркотики

Есть такой австралийский учёный с мировым именем, нейробиолог Майкл Персинджер, отметившийся десятками фундаментальных исследований о деятельности мозга. В 2009 году он совершенно нечаянно создал прибор, названный прессой — «Шлемом Бога». Каждый третий испытуемых из пяти… надев странное приспособление профессора, потом делился яркими картинками религиозного характера. Сам Персинджер крайне неохотно комментировал итоги экспериментов, был очень смущён, даже извинялся перед коллегами.

Спасло его репутацию от сатирических обвинений научного сообщество в пропаганде клерикализма и «религиозности головного мозга» лишь то, что остальные испытуемые долго и радостно делились картинками совсем другого рода: узрели инопланетян, оживших персонажей комиксов и привидения. А каждый пятый вообще ничего осмысленного не увидел. Хотя изначально задачей доктора Персинджера было создать прибор, который может повысить творческие способности человека.

Так или иначе, но именно случайное открытие в Лорентийском университете (Садбери, канадская провинция Онтарио) Майкла Персинджера поставило точку в долгих спорах нейробиологов. Существуют ли участки мозга, отвечающие за «общение с Богом». Существуют. Не только с ним. Разговаривать можно с умершим домашним хомячком, Губкой Бобом и котом Томом из диснеевских мультиков.

Итак, профессор Персингер разработал технику стимуляции отдельных областей мозга. Чтобы вызывать разные формы сюрреалистических ощущений у самых обыкновенных людей, не отметившихся за жизнь никакими талантами. Методом проб и ошибок было установлено: слабое магнитное излучение, не более чем генерирует монитор компьютера (1 микротесла), при вращении по сложной траектории вокруг височных долей мозга — способно вызвать у человека… ощущение потустороннего присутствия.

После специальных дополнительных исследований (уже социологами университета) оказалось: участники экспериментов со «Шлемом Бога» видели именно то, что являлось предметом его личных верований или предрасположенностей. Личных ярких переживаний. Чего только не насмотрелись испытуемые! Кто-то начинал разговаривать с недавно умершим родственником, кто-то — с персонажами фантастических фильмов и комиксов.

Но люди, заявлявшие о своей религиозности… чаще были склонны видеть самого Господа Бога, всё его окружение Небесной Канцелярии.

«И если это случается у меня в лаборатории, то можно себе представить, что происходит с человеком, находящимся в этот момент в церкви, где сама обстановка располагает к видениям религиозного характера». (Майкл Персинджер)
Учёный сам не раз надевал на себя «Шлем Бога», тестировал коллег и лаборантов. Однако их видения носили довольно блеклый, неконкретный, невыразительный характер. Это связано с тем, что все прекрасно осознавали истинную подоплёку происходящего, подавляя усилием воли нарождающиеся видения.

Шаг дальше

Само собой, данные экспериментов австралийца помогли разобраться в главном вопросе: как глубокий мистический опыт, откровения, любые религиозные чувства оказались эпифеноменом возбуждённого в специфических зонах — мозга. Но остались вопросы, конечно.

Это сам мозг в ответ на внешние раздражители генерирует религиозный опыт? Или химическое и электромагнитное воздействие выводит мозг из привычного режима? И тут начинаются «игры сознания», которое стремится обрести свободу в отношении физической реальности, пересматривая собственное объективное существование.

Учёные подробно засели за энциклопедии «историй религий». Собрали из разных человеческих культур «состояния расширенного сознания». Как оказалось, их до безобразия много. Мозг разбалансировали многими сознательными приёмами. Через «сенсорную депривацию», например. Это когда изолируются физические органы чувств от внешних раздражителей (света и звука). Так поступают буддийские монахи, так называемый «тёмный ритрит».

Практиковались повсеместно инициационные изоляции, длительные воздержания от сна, радикальное изменение режима «сон-бодрствование». Но чаще всего, это было внешнее и внутреннее (нейрогуморальное) химическое воздействие на основе психоделиков. Иногда их подкрепляли дыхательными или сексуальными практиками, сегодня называемыми «кармическими».

Мидихлорианы - гипотеза биомема: есть ли микробный компонент в религиозных ритуалах?

Десница Георгия Победоносца постоянно хранится в афонском монастыре Ксенофонт, который основан в X веке. Святыня представляет собой серебряный ковчег в форме правой руки Георгия Победоносца, внутри которого находятся мощи святого.

Георгий Победоносец жил в III веке и был прославлен как святой за верность христианской вере.

«Один фам сделал открытие, что добродетель – сферический микроб, к тому же с большим количеством ног».

Хулио Кортасар. «Жизнь хронопов и фамов»

Тело человека населено микроорганизмами, в том числе бактериями, которые обитают на всех поверхностях нашего тела: на коже, на роговице глаза, в кишечнике, в полости рта, на половых органах [1]. Современные исследования указывают на то, что микробы, обитающие в кишечнике человека, могут влиять не только на некоторые метаболические процессы [2], но также на нервную систему и на некоторые поведенческие признаки: мышление, настроение, сон, личностные свойства, предпочтения в питании, а также могут способствовать развитию ряда нейропсихиатрических заболеваний [3-5].

Предполагается, что некоторые микроорганизмы кишечника могут вызывать тревогу [6], депрессию [6] и даже вносить вклад в развитие болезни Альцгеймера [7]. Направленное изменение микрофлоры кишечника может помочь при лечении некоторых психических расстройств [8]. Эти исследования привели к введению термина: «the microbiome-gut-brain axis» т.е. «кишечно-мозговая система микробиома» [9]. Было показано, что поведение мышей, лишенных микрофлоры, отличается от поведения их здоровых сородичей, имеющих микрофлору [10]. Наконец, пересадка кишечной микрофлоры тоже может влиять на поведение животных [11]. Одним из предложенных механизмов взаимодействия между микробами и нервной системой животных является производство и утилизация микробами нейроактивных веществ, которые регулируют поведение. Некоторые из этих веществ присутствуют в очень разных и достаточно далеких друг от друга группах живых организмов [12]. К примеру, использование некоторых штаммов бактерий позволяет воздействовать на нервную систему животных через избирательные изменения экспрессии рецепторов к гамма-аминомасляной кислоте в определенных отделах мозга [13].

Известно множество примеров паразитов, способных изменять поведение своих хозяев. Ophiocordyceps unilateralis заставляет муравьев рода Camponotus оставаться в условиях, оптимальных (по температуре и влажности) для развития этого гриба, вплоть до самой смерти хозяина [14, 15]. Бактерии рода Вольбахия (Wolbachia) являются распространенными паразитами членистоногих и круглых червей и могу влиять на половое поведение своих хозяев [16, 17]. Усоногий рак Sacculina carcini влияет на самцов инфицированных крабов Carcinus maenas таким образом, что эти крабы становятся похожими на самок как внешне, так и поведением, и начинают присматривать за яйцами, отложенными Sacculina, как за собственными [18, 19].

Фото: Примеры паразитов, влияющих на поведение хозяев

Вирус бешенства способен перемещаться по аксонам нервных клеток от места инфицирования до центральной нервной системы, где он вызывает прогрессирующий энцефалит [20]. У зараженных животных проявляются симптомы, включающие повышенную агрессию [21]: бешеное животное кусает других животных и распространяет инфекцию.

Личинка плоского червя Dicrocoelium dendriticum манипулирует поведением инфицированных муравьев, заставляя их в ночное время взбираться на высокую травинку и закрепляться на ее верхушке с помощью мандибул [22]. Это поведение делает муравьев (и личинок паразита, находящихся внутри) легкодоступными для крупного рогатого скота – конечных хозяев паразита. Показано, что паразит способен проникать в нервную систему муравья, как правило, в подглоточный ганглий [23]. Паразитический волосатик Spinochordodes tellinii влияет на своего хозяина, кузнечика Meconema thalassinum, заставляя его прыгать в воду, где взрослый паразит размножается, а хозяин, как правило, погибает [24]. Было показано, что процесс управления хозяином ассоциирован с изменением синтеза ряда белков, связанных с передачей нейромедиаторов нервной системы кузнечика [24].

Удивительный пример манипуляции хозяином можно наблюдать у личинок паразитической осы Glyptapanteles sp., которые заставляют гусениц вида Thyrinteina leucocerae исполнять роль телохранителей паразитических куколок [25]. Было установлено, что такое изменение поведения хозяина ведет к двукратному уменьшению смертности куколок осы и не приносит никакой видимой пользы самим гусеницам [25]. Вирус желтой карликовости ячменя влияет на поведение тли вида Rhopalosiphum padi: зараженные тли предпочитают питаться на незараженных растениях, что способствует распространению вируса [26]. Недавно было показано, что малярийный паразит Plasmodium falciparum оказывает воздействие на влечение комаров Anopheles gambiae к нектару и на количество потребляемого ими сахара [27].

Что, если… Люди перестанут забывать

Полное отсутствие способности забывать кажется нам привлекательным, но, скорее всего, оно несовместимо с жизнью. В медицине такое состояние считается патологическим.

Всеобщее одиночество

Некоторые формы аутизма сопровождаются исключительной памятью. Прямой связи между аутизмом и забыванием не установлено, однако можно предположить, что если мы перестанем забывать, то и общаться нам не захочется.

Ненужные судьи

В мире, где нет забывания, в большинстве случаев отправление суда становится очень легкой задачей, ведь свидетельские показания перестают быть ненадежным делом, нуждающимся в подкреплении дополнительными уликами. Теперь любой свидетель происшествия помнит все, и достаточно одного правдивого участника процесса, чтобы разрешить спорное дело.

Закрытые школы

«Бабушкин нейрон» для запоминания лиц

«Бабушкин нейрон» - одиночная клетка на перекрестке сенсорного восприятия и памяти, способная отдавать приоритет важному лицу в толпе – долгое время оставался неуловимым.

Новое исследование выявило класс нейронов в области височного полюса мозга, которые связывают восприятие лица с долговременной памятью. Это не совсем апокрифический «нейрон бабушки» - это скорее не отдельная клетка, а совокупность клеток, которые все вместе помнят лицо бабушки. Результаты, опубликованные в журнале Science, впервые объясняют, как наш мозг узнает лица тех, кто нам дорог.

«Когда я начинал заниматься нейробиологией, если бы вы хотели высмеять чей-то аргумент, вы бы отклонили его как «просто еще один бабушкин нейрон» - гипотезу, которая не может существовать», - говорит Винрих Фрейвальд , профессор нейробиологии и поведения в Университете Рокфеллера.

«Теперь, в темном и малоизученном уголке мозга, мы нашли самый близкий к «бабушкиному» нейрон: клетки, способные связывать восприятие лица с памятью».

Идея «бабушкиного нейрона» впервые возникла в 1960-х годах как теоретическая клетка мозга, которая сама по себе кодировала бы конкретную сложную концепцию. Один нейрон для воспоминаний о бабушке, другой для воспоминаний о матери и так далее. По сути, понятие отношения один к одному между клетками мозга и объектами или концепциями было попыткой разгадать загадку того, как мозг сочетает то, что мы видим, с нашими долгосрочными воспоминаниями.

«Бабушкин нейрон» для запоминания лиц.
Художник Елена Цветаева

С тех пор ученые обнаружили множество сенсорных нейронов, которые специализируются на обработке лицевой информации, и столько же ячеек памяти, предназначенных для хранения данных личных встреч. Но «бабушкин нейрон» или даже гибридная клетка, способная связывать зрение с памятью так и не появился. «Ожидается, что к настоящему моменту мы уже справимся с этим», - говорит Фрейвальд. «Это далеко не так! Мы не знали, где и как мозг обрабатывает знакомые лица».

Небольшая область в височной доле мозга может участвовать в распознавании лиц

Недавно Фрейвальд и его коллеги обнаружили, что небольшая область в височной доле мозга может участвовать в распознавании лиц. Команда использовала функциональную магнитно-резонансную томографию для увеличения TP-областей двух макак-резусов и записала электрические сигналы TP-нейронов, когда макаки наблюдали изображения знакомых лиц (которые они видели лично) и незнакомых, которые они видели только виртуально, на экране.

Команда обнаружила, что нейроны в области TP были очень избирательными, реагируя на лица, которые испытуемые видели раньше, сильнее, чем на незнакомые. И нейроны работали быстро - различая известные и неизвестные лица сразу после обработки изображения.

Интересно, что эти клетки в три раза сильнее реагировали на знакомые лица по сравнению с незнакомыми, хотя испытуемые на самом деле видели незнакомые лица много раз виртуально, на экранах. «Это может указывать на важность личного знакомства», - говорит нейробиолог София Ланди, первый автор статьи. «Учитывая нынешнюю тенденцию к виртуализации, важно отметить, что лица, которые мы видели на экране, могут не вызывать такую ​​же нейронную активность, как лица, с которыми мы встречаемся лично».

Высказывания Оливера Сакса о жизни, смерти и смысле

Оливер Сакс

Один из самых знаменитых неврологов и психологов нашего времени узнал о смертельном диагнозе. Сейчас Оливера Сакса больше нет, но его наблюдения над собой, стоящим на пороге смерти, поражают умиротворенностью и обстоятельностью. Как когда-то, он вслушивался во внутренний мир своих пациентов, теперь он регистрировал движения уже своей души.

Оливер Сакс — один из самых знаменитых и глубоких неврологов и психологов нашего времени. Мы публикуем колонку, написанную шесть лет назад для The New York Times, когда он узнал о смертельном заболевании.

«Месяц назад мне казалось, что здоровье у меня хорошее, даже крепкое. Мне 81, но я все еще проплываю милю за день. Но моя удача закончилась. Несколько недель назад я узнал, что в моей печени множественные метастазы. 9 лет назад обнаружилось, что у меня редкая опухоль глаза. Из-за радиотерапии и лазеров, с помощью которых удаляли опухоль, я в конце концов ослеп на один глаз. В моем случае вероятность, что опухоль глаза пустит метастазы, была невелика — но мне не повезло.

Я испытываю благодарность за 9 лет здоровой и продуктивной жизни после того первоначального диагноза, но сегодня я лицом к лицу со смертью. Рак поглотил треть моей печени, и хотя его распространение можно замедлить, остановить его уже нельзя.

Мне предстоит понять, как прожить оставшиеся мне месяцы. Я должен прожить их самым богатым, самым глубоким, самым продуктивным образом. На это меня вдохновляют слова одного из моих любимых философов Давида Юма, который в 65 лет, узнав, что смертельно болен, написал короткую автобиографию. У него заняло это всего один день в апреле 1776 года. Он назвал ее «Моя жизнь».

«Я очень мало страдал от своей болезни, и, что еще любопытнее, несмотря на сильное истощение организма, мое душевное равновесие ни на минуту не покидало меня, — писал Юм. — Я сохранил ту же страсть к науке, ту же живость в обществе, как и прежде».

Мне повезло, что я прожил больше 80 лет, на 15 лет дольше Юма, и эти годы были столь же богаты в плане работы и любви. За это время я опубликовал 5 книг и закончил автобиографию (она подлиннее, чем несколько страниц Юма), которая будет опубликована этой весной. И я почти закончил еще несколько книг.

«Я, — продолжает Юм, — отличался кротостью натуры, самообладанием, открытым, общительным и веселым нравом, способностью привязываться, неумением питать вражду и большой умеренностью во всех страстях».

Здесь я отличаюсь от Юма. Хотя я наслаждался теплыми отношениями и дружбой, у меня нет реальных врагов, я не могу сказать, что я человек кроткий. Напротив, я человек довольно воинственный, меня часто охватывают приступы жестокого энтузиазма и полной неумеренности во всех моих увлечениях.

И все же одна строчка из эссе Юма кажется мне поразительно верной: «Трудно быть менее привязанным к жизни, чем я теперь».

За последние несколько дней я смог увидеть свою жизнь как бы с большой высоты, как ландшафт, и во мне углублялось ощущение связанности всех ее составляющих. Это не значит, что жизнь для меня кончена. Напротив, я чувствую себя чрезвычайно живым, и я хочу и надеюсь за оставшееся время добиться еще более глубокой дружбы, попрощаться со всеми, кого люблю, написать что-то еще, попутешествовать, если хватит сил, достичь новых уровней понимания и смысла.

Это потребует дерзости, ясности и прямоты речи. Мне придется добиться ясности в моих отношениях с миром. Но у меня останется время и на веселье (и даже на какую-нибудь глупость).

Я неожиданно чувствую сфокусированность и вижу перспективу. Нет времени ни для чего несущественного. Я должен сосредоточиться на себе, на моей работе и на моих друзьях. Я больше не буду смотреть новости по вечерам. Я больше не буду тратить свое внимание на политику или споры о глобальном потеплении.

Это не безразличие, а отсутствие привязанности: меня по-прежнему глубоко волнует ситуация на Ближнем Востоке, глобальное потепление, растущее неравенство. Но это больше не мое дело — эти вещи принадлежат будущему. Я восторгаюсь, когда встречаю одаренных молодых людей — даже тех, кто сделал мне биопсию и поставил мне диагноз. Я чувствую, что будущее — в хороших руках.

Феномен головного мозга

«Нам, учёным, должно быть ясно, что происходит, но в данном случае мы в полном недоумении».

Карл Шуновер (Carl Schoonover) и Эндрю Финк (Andrew Fink) сбиты с толку. Они нейробиологи и знают, что головной мозг обязан быть гибким, но не слишком. Получая новые данные, он должен перестраивать свою работу, но при этом картина внешнего мира должна оставаться связной. Как у него это выходит? В учебниках по неврологии объясняют довольно просто: когда владелец нейронов слышит звонок, вдыхает запах розы или видит закат, непременно «выстреливают» определённые группы нейронов. Подразумевается, что в разные моменты времени эти репрезентации — паттерны нейронной активности — одни и те же. Однако, как обнаружили Шуновер, Финк и другие исследователи, иногда дело обстоит иначе. Репрезентации меняются — причём весьма неожиданно и странно.

В эксперименте Шуновера, Финка и их коллег из Колумбийского университета (Columbia University) мыши в течение нескольких дней и недель чувствовали одни и те же запахи. При этом учёные отслеживали активность нейронов в грушевидной (пириформной) коре мышиного головного мозга — в той его области, которая участвует в распознавании запахов. Под действием определённого запаха «выстреливала» особая группа нейронов данной области. Однако со временем в составе этих групп постепенно происходили изменения. Некоторые нейроны переставали реагировать, и их место занимали другие. Через месяц каждая группа почти полностью обновилась. Например, разница между теми нейронами, которые репрезентировали яблочный запах в мае, и теми, которые репрезентировали этот же запах в июне, оказалась столь же существенной, как и разница, которая в какой-то момент времени наблюдается между двумя группами нейронов, одна из которых репрезентирует запах яблок, а другая — запах травы.

Это, конечно, всего лишь одно исследование одной области головного мозга, в эксперименте с мышами. Однако этот же феномен, называемый дрейфом репрезентаций, наблюдался в головном мозге и другими исследователями, причём не в грушевидной коре, а за её пределами. То, что данный феномен существует, очевидно; всё остальное — загадка. Шуновер и Финк признались мне, что не знают, почему происходит дрейф репрезентаций, в чём его смысл, как головной мозг осуществляет его и какие части мозга участвуют в этом деле. Как животные могут устойчиво чувствовать мир, если их нейронные реакции на этот мир постоянно меняются? Если такая изменчивость обычна, то, утверждает Шуновер, «в мозгу должны быть какие-то неоткрытые и даже не представленные гипотетически механизмы, которые позволяют ему держать ситуацию под контролем».

«Нам, учёным, — добавляет он, — должно быть ясно, что происходит, но в данном случае мы в полном недоумении. Похоже, что в ближайшие годы разгадки не будет».

Шуновер и Финк уже потратили годы лишь на то, чтобы факт дрейфа репрезентаций в грушевидной коре перестал вызывать сомнения. Им потребовалось разработать хирургические методы имплантации электродов в мышиный головной мозг и, что особенно важно, удержания имплантированных электродов в одном и том же месте в течение многих недель. Без применения этих методов учёные не могли бы точно установить, что обнаруженный ими дрейф действительно вызван изменениями в группах нейронов, а не перемещениями электродов. Шуновер и Финк взялись за разработку методов имплантации в 2014 году. В 2018 году они обрели, наконец, уверенность в том, что запись получаемых в ходе их эксперимента данных будет стабильной. Затем учёные приступили к самому эксперименту, предлагая мышам с имплантированными электродами периодически вдыхать различные запахи.

Команда установила, что если какой-то нейрон грушевидной коры реагирует на конкретный запах, вероятность того, что этот же нейрон будет реагировать и через месяц, составляет всего один к пятнадцати. Какой момент времени ни возьми, в ответ на появление того или иного запаха «выстреливает» одно и то же количество нейронов, но состав этой группы нейронов меняется. Ежедневное вдыхание какого-то запаха может замедлить дрейф репрезентаций, но не устраняет его. Странно, что не происходит и обучение: формируя у мышей устойчивую ассоциацию определённого запаха с лёгкими электрическими разрядами, побуждающую животных держаться от него подальше, мы не остановим ротацию нейронов, репрезентирующих этот запах.

«В этой области исследований принято считать, что реакции нейронов в сенсорных областях имеют стабильный характер, — говорит Янив Зив (Yaniv Ziv), нейробиолог из Института Вейцмана (Weizmann Institute of Science), не принимавший участия в данном исследовании. — Теперь ясно, что дело обстоит иначе».

Внутренний GPS, или Как мы ориентируемся в пространстве и времени

«Внутренний GPS» головного мозга

Способность ориентироваться в пространстве, находить дорогу даже на самых запутанных маршрутах — одна из жизненно важных функций и загадок мозга человека и всех животных. Открытие существования в мозге врождённой системы глобального позиционирования — «внутреннего GPS» — было удостоено в 2014 году Нобелевской премии в области физиологии и медицины.

Изучение ориентационной системы мозга имеет фундаментальное значение. Но, прежде всего, оно является важным с точки зрения медицины: известно, что такие заболевания нервной системы, как болезнь Альцгеймера, сопровождаются нарушением пространственной памяти и пространственного ориентирования. Изучение этих процессов может открыть новые пути для восстановления утраченных функций мозга.

Впервые идея о врождённых качествах и способностях головного мозга была высказана немецким мыслителем, философом И. Кантом. В частности, к таким способностям мозга могла относиться и возможность ориентироваться в пространстве и времени. Однако эта идея мыслителя долгое время не поддерживалась учёными, которые полагали, что навигация осуществляется последовательностью восприятия сенсорных стимулов и ответной двигательной реакцией.

Один из немногих учёных, кто поддерживал идею Канта, был Э. Толмэн, который изучал процесс обучения крыс навигации. В 50-х годах ХХ в. он предположил, что после изучения окружающего пространства в головном мозге крысы формируется когнитивная карта, которая в дальнейшем помогает животному выбирать оптимальный маршрут.

Первые экспериментальные исследования, подтверждающие идею Толмэна, были проведены спустя 20 лет Дж. О’Кифом (Университетский колледж Лондона), который открыл «клетки места» в гиппокампе. Эти клетки активировались, когда подопытные животные оказывались в определённом месте, а при смене места активировался другой набор подобных клеток. Таким образом, эти клетки «превращались» в своеобразную внутреннюю карту места, где находилось животное.

Первые экспериментальные исследования были проведены
Дж. О’Кифом, который открыл «клетки места» в гиппокампе.

Супруги Мозер, которые работали некоторое время в лаборатории Дж. О’Кифа, продолжили изучение «клеток места» и роли гиппокампа в ориентации в пространстве. Усовершенствовав экспериментальную установку, которая позволила животному перемещаться на большие расстояния, учёные смогли обнаружить в участке мозга рядом с гиппокампом т.н. «клеточную координатную сеть». При этом само поведение клеток этой сети оказалось даже более интересным, чем поведение «клеток места». Отдельные нейроны этой сети активировались (по ним непрерывно проходили сигналы), когда животное находилось в нескольких точках поля. Клетки этой сети взаимодействуют с некоторыми другими клетками, которые также используются головным мозгом для определения положения тела и границ воспринимаемого им пространства.

Из детей дождя вырастут Гейтсы и Эйнштейны

Каким бы ни был ребенок, он уже чудо

Аутистам помогут дельфины и лошади

2 апреля 2014 года прошел Всемирный день распространения информации об аутизме. Заболевание это достаточно редкое и необычное, потому знаем мы об аутистах немного и не всегда представляем, как относиться к замкнутым, отстраненным детям, страдающим этим недугом. Малышей-аутистов не берут в детские сады и школы, их сторонятся сверстники на игровых площадках, жизнь таких детей с первых шагов превращается в жизнь изгоев. А ведь они могут стать полноценными членами общества и даже известными личностями. Об основных проблемах раннего детского аутизма (РДА) и методах преодоления этого недуга нам рассказали директор Центра психологической коррекции и развития "Моя дитина" Екатерина Воробей, коррекционный педагог этого центра Марина Ныжник, нейропсихолог Татьяна Кострицкая, дельфинотерапевт и психолог Богдан Поповский.

Аутизм — заболевание, связанное с задержкой психического и речевого развития, стереотипным поведением (привычкой выполнять определенные действия, например, грызть ногти) и нарушением социальной адаптации. Такие дети не любят прикосновений, не интересуются другими детьми и игрушками, часто устраивают истерики, говорят о себе в 3-м или 2-м лице. Причины появления заболевания до сих пор неизвестны. Первые признаки проявляются в возрасте до трех лет: малыш с РДА ведет себя отстраненно — не отзывается на имя, уединяется, избегает визуального контакта. Задержка речевого развития, игнорирование замечаний взрослых, проблемы с простыми игрушками — настораживающие симптомы.

"Диагностировать детский аутизм в Украине сложно — нет стандартов и соответствующей подготовки врачей. Часто педиатр не распознает заболевание. А ведь чем раньше аутизм диагностируют, тем быстрее начнется терапия и тем больше у ребенка шансов на полноценную жизнь. Так что задача родителей — вовремя определить первые признаки", — объясняет Екатерина Воробей.

Аутизм — это навсегда?

Люди с диагнозом "аутизм" могут успешно адаптироваться в обществе, среди них талантливые люди встречаются в 10 раз чаще, чем среди обычных людей. Ученые Альберт Эйнштейн и Исаак Ньютон, писательница Виржиния Вульф, кинорежиссер Вуди Аллен, художники Винсент ван Гог и Энди Уорхолл, композитор Вольфганг Моцарт, предприниматель Билл Гейтс и основатель Facebook Марк Цукерберг обладали или обладают признаками аутизма.

"Сегодня аутизм считается неизлечимым, — говорит Екатерина Воробей. — Но в детском возрасте может отмечаться ослабление симптомов, после чего диагноз "аутизм" снимают, указывая его как расстройство аутистического спектра. Это возможно благодаря интенсивной терапии".

Главное в лечении РДА

Очень важен комплексный подход: диагностика, разработка индивидуального плана и непосредственно терапия должны проводиться сообща. В специализированных центрах с детьми-аутистами работают психиатры, психологи, коррекционные педагоги (дефектолог, логопед), арт-терапевты, инструкторы ЛФК (лечебной физической культуры), АВА-терапевт (Applied Behavior Analysis) — прикладной анализ поведения, интенсивная обучающая программа, основанная на поведенческих технологиях и методах обучения). С этими специалистами должны тесно сотрудничать и родители.

Ребенок в обществе

Для ребенка с РДА важно общение с обычными детьми: коллектив позволяет малышу определить себя как личность и часть социума. Среди сверстников ребенок-аутист сможет постепенно выйти из своего крошечного мира и войти в мир большой. Ровесники помогают больному ребенку преодолеть его недуг, но заботливые родители зачастую стараются оградить свое чадо от общения со сверстниками-аутистами, что не всегда правильно. Тем более что пребывание в детском коллективе, по мнению нейропсихолога Татьяны Кострицкой, полезно не только ребенку-аутисту, но и остальным малышам: общение с "особыми детьми" учит проявлять терпимость и сочувствие, формирует коммуникативные способности.

Альтернативный подход

Помочь детям-аутистам можно и с помощью сказкотерапии, игротерапии, использования методов альтернативной коммуникации PECS (общение через обмен изображениями).

Новый метод, который сейчас интенсивно применяется в лечении аутизма, — песочная терапия. На аутиста песочница действует по принципу: "Собери глаза и руки!" Играя с песком, ребенок эмоционально расслабляется, начинает наблюдать за движением рук, концентрировать взгляд. Дети лучше познают возможности своего тела, у них улучшается сенсорика и развивается мелкая моторика. Во время "общения" с песком кожа ребенка "насыщается" новыми ощущениями: высокая или низкая чувствительность кожи может быть одной из причин нарушения поведения и задержки развития речи.

АНИМАЛОТЕРАПИЯ

Популярность приобретает и такое направление, как анималотерапия — лечение с помощью животных. Наиболее эффективными считаются иппотерапия (лечение с помощью лошадей) и дельфинотерапия (общение с дельфинами).

"Иппотерапия — особенно интересный метод лечения, — говорит Марина Ныжник. — Во-первых, лошадь вызывает у аутистов позитивные эмоции. Во-вторых, для того, чтоб удержатся верхом, ребенку необходимо приспосабливать свое тело к движениям животного — такие упражнения гармонизируют психомоторную сферу ребенка (координацию движения, чувство равновесия). Кроме того, температура животного выше температуры человека и когда ребенку предлагают выполнить упражнения на лошади без седла, он чувствует тепло животного, что способствует снятию напряжения".

Положительно влияет и курс дельфинотерапии.

"Ранний детский аутизм — одно из основных заболеваний, при котором ребенку назначают курс дельфинотерапии, — рассказывает Богдан Поповский. — Во время сеансов общения с дельфинами прорабатывается психоэмоциональная сфера пациента. У ребенка повышается мотивация к общению с родителями и сверстниками, улучшается координация движений и моторика, стабилизируется настроение, повышается уровень самооценки. Положительные сдвиги могут быть заметны уже после первых занятий".

Особенности обучения

Родителям деток с РДА важно понимать, что аутизм — это не приговор. При раннем выявлении заболевания и регулярных занятиях аутисты могут вести сравнительно нормальный образ жизни. Но, к сожалению, препятствий на пути к выздоровлению много.

Главная проблема — отсутствие в Украине отлаженной системы медицинской, психологической и социальной помощи детям с РДА. О том, как работать с аутистами, знают единицы, и обычно это — специалисты частных заведений, которых немного даже в крупных городах. Да и не каждая семья может себе позволить отдать ребенка в такое заведение. Ведь в зависимости от специфики и глубины заболевания день обучения по индивидуальной программе обойдется в 300 грн (правда, занятия показаны не каждый день).

Связь между сном и настроением

Спящий капуцин

Наверное, все мы знаем, как весь день может быть испорчен, если мы плохо выспались. Ученые тоже давно подозревали, что между настроением и качеством сна есть взаимосвязь – примером могут служить аномалии сна у людей с психическими нарушениями, такими как депрессии, мании или состояние, называемое сезонным аффективным расстройством, обострения которого связывают с длиной светового дня. Но непонятно, влияет ли настроение (состояние психики) на сон или, наоборот, дурной сон портит настроение, или некий третий фактор влияет и на то и на другое? Молекулярная основа подобных взаимосвязей до сих пор оставалась загадкой. Недавние исследования обнаружили связь между сном, настроением и двумя редкими вариантами последовательности ДНК гена, который участвует в регуляции циркадных (циркадианных) ритмов – околосуточных циклических колебаний интенсивности биологических процессов, включая цикл сон-бодрствование.

Суточные ритмы – это не только цикл сна и бодрствования, им подчинены, например, процессы пролиферации (размножения) и апоптоза («самоубийства») клеток. Белки – продукты генов циркадных ритмов контролируют кроме цикла сон-бодрствование еще и ряд обменных процессов в клетке, а мутации в некоторых из них могут сопровождаться нарушениями противоопухолевого иммунитета, проблемами репродуктивной сферы, ожирением. Так что, в общем, неудивительно обнаружение связи между мутациями в этих «многоканальных» генах с еще одной патологией – с наследственными расстройствами настроения и нарушениями сна.

Гены циркадных ритмов известны с 1970-х гг., когда был открыт ген Per (от слова period) у мушки Drozophila melanogaster. Позднее у млекопитающих было открыто целое семейство циркадных генов: Bmal1, Clock, Cry1-2, Per1-3. Работают циркадные часы по принципу отрицательной обратной связи: белки BMAL1 и CLOCK активируют гены Per и Cry, в результате чего синтезируются белки PER и CRY. Когда PER и CRY становится достаточно много, они начинают угнетать активность BMAL1 и CLOCK, тем самым подавляя свой синтез. Когда количество PER и CRY снижается до определенного уровня, вновь активируются BMAL1 и CLOCK – и так далее. Но иногда в этой отлаженной системе случаются сбои.

Мутации в гене Per приводят к изменению продолжительности суточного цикла: он становится меньше или больше, а иногда и полностью асинхронным. Но, в отличие от Per1 и Per2, «выключение» у мышей гена Per3 приводит к относительно небольшим изменениям циркадных ритмов, поэтому считалось, что функция Per3 малосущественна для работы биологических часов. Но, похоже, Per3 все же играет важную роль в регуляции цикла сон-бодрствование и не только его.

Ученые под руководством Ин-Хуэй Фу из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) исследовали на наличие мутаций/полиморфных (множественных) вариантов ген Per3 у троих людей (из одной семьи), страдающих наследственными расстройствами настроения и сна, а именно, сезонным аффективным расстройством в сочетании с «синдромом жаворонка», состоянием, при котором люди просыпаются и засыпают раньше, чем обычно. В результате у всех троих были обнаружены два редких варианта Per3, частота встречаемости которых в целом по популяции составляет всего 0,55%.

Чтобы подтвердить, что мутации Per3 вносят вклад в сочетанную патологию состояния психики и нарушений сна, с помощью методов генной инженерии ученые создали мышей с генетическими вариантами Per3, аналогичными имеющимся у больных людей, и мышей с полностью нефункционирующим Per3. Действительно, у мышей с мутациями в гене Per3 наблюдался нестандартный цикл сна-бодрствования и некоторые признаки депрессии, а зверьки с «выключеным» Per3 обнаруживали симптомы достаточно тяжелой депрессии в условиях искусственно созданного в лаборатории короткого светового дня – то есть, симптомы сезонного аффективного расстройства.

У мышей, имеющих мутантный Per3, наблюдалось более короткое время жизни белков PER1 и PER2, что говорит о том, что PER3 выполняет регуляторную функцию относительно остальных белков PER, и при этом он служит связующим звеном между регуляцией циркадных ритмов и настроением. «Роль Per3 в регуляции настроения никогда ранее не была прямо показана», говорит Фу, – «Наши результаты указывают на то что Per3 может функционировать, помогая нам приспособиться к сезонным изменениям», модулируя работу внутренних часов организма.

Почему мозг не может забыть ампутированную конечность

Инвалиды зачастую сообщают о феномене «фантомной боли», или «фантомных конечностей», когда они ощущают присутствие отсутствующих пальцев, кистей рук, ног или голеней, а иногда даже чувствуют боль в когда-то ампутированных конечностях. До сих пор наука никак не могла объяснить это явление. Однако теперь, используя снимки сверхвысокого разрешения, ученые Оксфордского университета смогли изучить мозг ампутантов и увидели, как меняются их мозги после потери руки. Детализация мозга на столь высоком уровне впервые выявила удивительное: мозг ампутанта сохраняет невероятно подробную карту недостающей руки и отдельных пальцев.

Phantom Pain
Source: for NRC Wetenschap

Существование этой подробной карты руки в головном мозге — даже спустя десятилетия после ампутации — может частично объяснить явление фантомной конечности.

Сенсорная депривация у людей, к примеру, испытавших слепоту, глухоту или ампутацию, давно стала плодотворным полем для исследования пластичности мозга. Ведущий исследователь Санна Киккерт и ее коллеги из Лаборатории рук и мозга под руководством доцента Тамара Макина взяли за основу изучения один из аспектов явления фантомной конечности, когда ампутанты не только ощущают присутствие или чувства в недостающей конечности, но и могут «управлять» своей фантомной рукой. Попросив людей двигать своими фантомными пальцами по отдельности, параллельно сканируя их мозг, ученым удалось составить подробную карту представления фантомной руки в мозге.

Предыдущие исследования показали, что перемещение фантомной руки создает активность в мозге ампутанта, но до сих пор было трудно сказать, что именно представляет собой эта активность. Например, трудно доказать, что активность мозга указывает на существование карты недостающей руки, а не является какой-то аномальной активностью, вызванной ампутацией.

Исследование Киккерт показывает, что модели активности фантомной руки содержат важные признаки «нормального» представления руки, например, пространственное расположение пальцев по отношению друг к другу. Команде ученых удалось продемонстрировать, что карты рук фантомных конечностей были в пределах диапазона, указанного в контрольном образце участников с двумя руками. Учитывая то, что испытуемые потеряли свои руки от 25 до 31 года назад, это невероятно.

Black arrow indicate preference for digits 1-5: thumb (red); index (yellow); middle (green); ring (blue) and little finger (purple) in two-handed controls (A) and amputees (B). Participants performed single digit flexion and extension movements with their non-dominant (controls) or phantom hand (amputees) in a travelling wave paradigm. Qualitatively similar digit topographies were found in each amputee and controls. White arrows indicate the central sulcus. A = anterior; P = posterior. Credit: Kikkert et al, Revealing the neural fingerprints of a missing hand

В работе, опубликованной в журнале eLife, ученые также смогли опровергнуть некоторые другие, более тривиальные объяснения фантомной активности мозга. Они показали, что фантомная активация руки не является простым результатом активности мышц или нервов в оставшейся после ампутации культе. К примеру, у ампутантов, потерявших свои мышцы (из-за ампутации выше локтя), карты рук остались такими же, как и у тех, кто не мог посылать или принимать сигналы от конечности вообще (из-за повреждения нерва). Тем не менее до сих пор остается загадкой, вызывает ли сохраненная карта руки в мозге фантомные ощущения конечности или же сами ощущения сохраняют карту руки в мозге.

Как мозг видит тело

Эти результаты вдвойне интересны, поскольку противоречат расхожему мнению относительно того, как мозг формирует и поддерживает сенсорную карту тела. Эта сенсорная карта называется соматосенсорным гомункулусом (от греч. «маленький человек») и давно удивляет ученых своей высокоорганизованной структурой. Организованной в том, что мозг раскладывает части тела очень похоже на то, как они расположены на теле: