Исследования мозга и личности, перспективы эмуляции сознания. Октябрь 2018

Термогенетический интерфейс

Наряду 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.

Соногенетический (ультразвуковой) интерфейс

В продолжение темы синтетических биоинтерфейсов, 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.

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.

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)

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.

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.

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.

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

Автор обзора Екатерина Шахбазян

Перепечатка разрешается при сохранении ссылок на источник публикации: https://rlegroup.net/2018/11/05/issledovanija-mozga-i-lichnosti-perspektivy-jemuljacii-soznanija-oktjabr-2018/

Источник: www.sciencedirect.com

Комментарии: