Блуждающий нерв

2021-05-27 23:39:28 Про сознание. В завтрашнем Science статья четырех авторов, и среди них Кристоф Кох, директор Allen Institute for Brain Science. Кох известен тем, что вместе с Фрэнсисом Криком ввел в нейронауку тему изучения сознания (как-то я писал о его книге). Теперь, много лет спустя, он с соавторами пишет, что пора выбрать лучшую из имеющихся теорий.

Для этого они предлагают новую форму исследований, состязательное сотрудничество. Работает это так: берем разные теории сознания, выявляем, в чем именно они расходятся и договариваемся о том, что каждая из них предсказывает. Затем проверяем эти предсказания в экспериментах. Всем консорциумом.

«Всеобъемлющая и согласованная теория сознания необходима для ответа на вопрос, какие системы – биологически развитые или искусственно созданные – испытывают что-либо, и для определения этических границ наших действий по отношению к ним». Текст небольшой.

Скорее, это признание того, что несмотря на многолетний поиск коррелятов сейчас нет явных критериев, чтобы выбрать ту или иную теорию, эти теории сосуществуют уже много лет, и это может длиться бесконечно. Но практика – пациенты в минимальном сознании, органоиды или обучаемые роботы – уже требует более четких ответов. Открыть/Комментировать

2021-05-26 09:14:18 Из секретного архива Neuralink. Начало. Открыть/Комментировать

2021-05-25 15:16:57 Ниже пять пунктов из ранней истории оптогенетики, которые кажутся мне поучительными.

1. Бойден и Дайсерот свои расчеты и ключевые эксперименты по фотостимуляции нейронов, в конечном счете принесшие им славу, проводили в свободное от работы время – по ночам и выходным. Им повезло, что в Стэнфордской лаборатории Ричарда Тсиена (к слову, брата Роджера Тсиена, нобелевского лауреата по химии 2008 г.) было довольно либеральное отношение к использованию приборов сотрудниками для целей сторонних проектов. Второе слагаемое успеха – их целеустремленность, сдобренная научной интуицией.

2. Изначальная идея выглядела совсем не так, как мы ее знаем сейчас. В начале 2000-х Дайсерот и Бойден обсуждали возможность запускать в нейрон намагниченные частицы, которые бы при воздействии магнитного поля раскрывали ионные каналы на мембране. Они возились с этой моделью, считали параметры, а позже временно к ней охладели. И только после публикации Нагеля, где он продемонстрировал работу канального родопсина (ChR2) в клетках, они поняли, что их буквально обходят на повороте. Стало ясно, что magnetic beads – не удачный вариант, нужно строить схему на совершенно другой основе, используя светочувствительный белок. И они попросили этот белок у Нагеля.

3. Их совместную статью 2005 года, которая считается одной из ключевых в истории оптогенетики, сперва направили в Science. Там статью не сочли важной и отклонили. В итоге она была напечатана в Nature Neuroscience (чем журнал безумно гордится и даже в 2015-м отмечал юбилей этой статьи).

4. Дайсерот говорит об уроках, которые он извлек из развития оптогенетики. Во-первых, нельзя недооценивать важность диверсификации научных исследований. Сосредоточение усилий и средств на какой-то одной главной проблеме ведет к вымиранию «неперспективных» тем. Тогда как решение может прийти из совершенно неожиданных источников, как это случилось с оптогенетикой. Ведь эксперименты по управлению нейронами in vivo стали возможны в т.ч. благодаря тому, что некая водоросль использует светочувствительный белок и кто-то эту водоросль в свое время изучил (совсем не имея в виду применение этих знаний в нейронауке).

5. Второй урок состоит в том, что сохранение биологического разнообразия – насущная необходимость. Например, некоторые ценные опсины обнаружены у экзотичных одноклеточных организмов, обитающих в соляных озерах среди пустынь. Мы не можем предсказать, какие гены или молекулярные структуры окажутся важны для будущих биотехнологий. Чем больше видов вымирает, тем выше вероятность навсегда лишиться некоторых оригинальных решений. Открыть/Комментировать

2021-05-25 15:14:30 В 1973 году писатель-фантаст Артур Кларк заявил, что любая достаточно развитая технология неотличима от магии. Вчерашняя новость от Nature Medicine словно иллюстрирует эту мысль: просто представьте, слепой начинает видеть после укола. Так вчера оптогенетика из чисто научного инструмента превратилась еще и в медицинский.

У оптогенетики пока недолгая история, но уже к концу 2010-х стало ясно, что эту технологию ждет нобелевская премия. Не ясно лишь, кому она достанется. За внешней магией стоят годы экспериментов и напряженного труда разных ученых. И если лет десять назад я считал, что среди главных кандидатов Г.Мизенбек, Г.Нагель и К. Дайсерот, то сегодня добавил бы Э. Бойдена и П. Хегеманна. Открыть/Комментировать

2021-05-24 20:09:23 Оптогенетика как метод родилась 15 лет назад, и тогда речь шла о стимуляции отдельных клеток, плавающих в чашке петри. Сегодня этим методом возвращают зрение человеку. Хороший темп. Теперь надо следить, будут ли осложнения, не угаснет ли чувствительность сетчатки со временем. В идеале, на будущее, надо бы избавиться от вспомогательных очков.

В этой идее прекрасно то, что она не инвазивная: инъекция вместо ретинального импланта, требующего сложной и дорогой операции. Не случайно Novartis вкладывается в оптогенетику, о чем я уже писал в феврале. Повторюсь, обидно, что в России инвесторов не нашлось, хотя несколько лет назад их искали именно под такой проект. Открыть/Комментировать

2021-05-24 20:07:43 Наверное, главная новость года. В Nature Medicine вышла публикация международной группы врачей: впервые в истории слепой пациент прозрел после инъекции в глаз вируса с генами другого организма. В качестве донора генов выступили скромные одноклеточные жители планктона: дело в том, что у морских водорослей есть глаза, и они одолжили их человеку.

Поскольку речь шла о рискованной новаторской операции, в исследовании принимали участие только полностью слепые люди. Диагноз: ретина пигментоза, наследственная болезнь, при которой люди слепнут в возрасте от 14 до 18 лет. Всем участникам эксперимента около 60ти, они уже много десятилетий не отличают свет от тьмы. Клетки их сетчатки деградировали и потеряли способность давать нервный импульс в мозг, когда на них попадает луч света. (продолжение в следующем сообщении) Открыть/Комментировать

2021-05-24 08:22:12 Марина Слащева пишет, что спят даже тараканы, мухи и медузы. Но видят ли они сны? Вспоминаю по случаю недавнюю статью, где изложена новая гипотеза о предназначении снов и где самым интригующим мне видится последний абзац. В нем автор Эрик Хоэл проводит идею, что художественная литература и, возможно, искусство в целом могут быть поняты как суррогатные сновидения.

Не в поверхностном сравнении, мол, и то и другое есть вымышленные реальности, а именно что у сновидений и искусства с точки зрения физиологии мозга одна роль – помешать переобучению нейронной сети.

Сама гипотеза Хоэла, которую он излагает в статье, следующая: сновидения возникли как способ дать мозгу отличные от повседневного опыта стимулы, тем самым они вносят «инъекцию шума» в обученную во время бодрствования нейросеть. Примерно как с переобучением (overfitting) искусственных сетей борются инженеры, изредка подавая на вход чуть искаженные, рандомизированные данные (data augmentation).

В этой логике картины Босха, Ван Гога или Дали делают нечто похожее. Да, потребление искусства не заменит сна, он не сводится к сновидениям, но в какой-то мере оно так же выбивает мозг из наезженной колеи, и это полезно даже не для расширения кругозора и прочего, находящегося на уровне психики, а в главную очередь для базовых свойств сети нейронов – она попросту станет меньше ошибаться.

"… fictions, and perhaps the arts in general, may actually have a deeper underlying cognitive utility in the form of improving generalization and preventing overfitting by acting as artificial dreams". – The overfitted brain: Dreams evolved to assist generalization Открыть/Комментировать

2021-05-23 07:13:33 «Усложнение дизайна искусственных тел – химерных конструкций из клеток различных видов, тесно интегрированных с электронными интерфейсами/процессорами и инженерными нейронными сетями – неизбежно приведет к появлению широкого круга существ с совершенно новым поведением и когнитивными способностями, что вызовет очевидные но сложные вопросы о том, как мы станем относиться к поистине разнообразным разумам по мере того, как будет созревать эта область исследований».

– Synthetic living machines: A new window on life (2021) Открыть/Комментировать

2021-05-22 15:53:52 Математические модели нейродегенеративных заболеваний. Во вторник Центр нейротехнологий Имперского колледжа Лондона будет бесплатно транслировать доклад директора Oxford Centre for Industrial and Applied Mathematics:

In this talk, I will show that by linking new mathematical theories to recent progress in imaging, we can unravel some of the universal features associated with dementia and, more generally, brain functions.

Надо лишь зарегистрироваться. Tuesday, 25 May 2021 from 12:00 to 13:00 (BST) Открыть/Комментировать

2021-05-20 14:16:52 Чуть подробнее написал про набор текста ‘cилой мысли’ 90 символов в минуту. Исследование опубликовали в Nature, наконец, и я на днях его уже упоминал, но в двух словах. Если вдруг интересно, за счет чего такой скачок эффективности, то в заметке чуть больше деталей.

Сама же работа ученых из Стэнфорда наводит, как минимум, на две мысли. Первая, не все низко висящие плоды в сфере нейроинтерфейсов еще сорваны, и вторая, внедрение нейросетей в эту сферу может сильно повлиять на то, как люди будут общаться с техникой на языке активности мозга — что они при этом будут делать и что воображать. Открыть/Комментировать