Если мозг представляет собой обычный набор биологических «проводов» и «микросхем», то почему нельзя просто модернизировать его компоненты, чтобы сделать нас лучше и умнее? По крайней мере такая теория стоит за новым проектом секретного исследовательского отдела Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), согласно анонсу, сделанному на этой неделе. Задача проекта – поиск возможностей улучшения когнитивных способностей человека путем активации так называемой синаптической пластичности мозга.

Недавние исследования показывают, что стимуляция работы определенных периферических нервов (каналов, передающих сигналы от головного и спинного мозга в остальные части тела) путем инициирования производства нейрохимических веществ, реорганизующих нейронные связи, способна повысить возможности человека к обучению. В рамках своей программы «Направленной тренировки нейропластичности» (Targeted Neuroplasticity Training) DARPA финансирует восемь различных исследовательских проектов, направленных на поиск методов повышения эффективности обучаемости с помощью электрической стимуляции. Конечная цель – адаптация этой технологии на практике для повышения эффективности обучаемости солдат. В идеале «модифицированный» таким образом солдат сможет, например, выучить новый язык всего за несколько месяцев, а не лет. В конечном же итоге, если DARPA удастся найти способ таким образом модифицировать мозг, то результаты, скорее всего, найдут свое применение не только в военной, но и гражданских сферах.

«Цель проекта направленной тренировки нейропластичности – понимание нейронных процессов, регулирующих когнитивные функции, отвечающие за обучаемость человека», — комментирует руководитель программы Даг Вебер.

Другими словами, DARPA будет изучать фундаментальную биологию и разрабатывать нейростимулирующие устройства, которые, используя наши «биологические провода и микросхемы», смогут повысить обучаемость.

Одна из финансируемых DARPA команд, работающая в стенах Университета Джона Хопкинса, сосредоточится на изучении и анализе процессов, отвечающих за нашу речь и слух. Исследователи планируют провести эксперименты со стимуляцией блуждающего нерва и проверить, способна ли его стимуляция ускорить процесс понимания и обучения новому языку. Другая команда, базирующаяся во Флоридском университете, будет изучать, как стимуляция блуждающего нерва будет влиять на восприятие, способность к целенаправленной деятельности, принятие решений, а также пространственную навигацию у лабораторных грызунов. Команда из Университета штата Аризона займется изучением эффектов стимуляции тригеминального нерва и ее воздействия на зрительную, чувствительную и моторные функции добровольцев-военных, изучающих принципы разведки, наблюдения, стрелковой подготовки и принятие решений.

Следует отметить, что на рынке уже присутствуют продукты, предлагающие улучшение когнитивных, психологических и физических способностей. Однако уровень понимания того, как на самом деле работают эти продукты, крайне низок. По мнению многих ученых, эти продукты вовсе не работают. По крайней мере так, как нам обещают производители в своих рекламных кампаниях. Поэтому целью программы DARPA является более четкий разбор и исследование эффективности как имплантируемых, так и неинвазивных методов повышения способностей человека, а также проверка фактической работы доступных сейчас методов.

«Мы обладаем некоторыми знаниями о связях периферических нервов, однако практически ничего не знаем об эффектах, которые могут вызываться нейростимуляцией их функций», — говорит Вебер.

Если между нейростимуляцией и повышением эффективности в обучаемости будет обнаружена реальная связь, то следующей фазой данной программы станет разработка устройств, позволяющих повысить скорость обучения иностранных языков, эффективность анализа изображений, а также решения задач, связанных с пространственной навигацией.

«В общем плане аналогия между компьютером и мозгом, конечно, не верна», — говорит Майкл Килгард, ведущий исследователь команды Университета Техаса в Далласе, принимающей участие в этом проекте.

«Однако в мозге между точками «А» и точками «Б» действительно есть определенные связи. Когда вы обрезаете эти связи, вы теряете функцию. Суть в том, что эта «проводка мозга» может создавать новые соединения. А у нас есть технологии, позволяющие посмотреть и изучить эти соединения».

До недавнего времени работа Килгарда была связана с восстановлением поврежденных путей в мозге. В областях, изучающих глубокую стимуляцию мозга (речь идет об имплантатах), а также методы транскраниальной прямой стимуляции (изменение функций работы с помощью неинвазивных электрических стимуляций) достигнут определенный прогресс. Особенно в вопросах электрический стимуляции, использующейся для корректировки работы поврежденных нейроканалов мозга, скажем, для помощи в лечении различных психических заболеваний. Тот же Килгард добился весьма определенных успехов в лечении посттравматического синдрома с помощью направленной нейропластичной терапии.

«Мы хотим понять, как вылечить повреждение мозга и что нужно, чтобы перетянуть «провода» мозга. Ведь если можно восстановить утраченную функцию, то, может, и имеется возможность повысить эффективность работы этой функции, чтобы, например, быстрее изучать новые вещи?»

По мнению Килгарда, когда-нибудь (и желательно в ближайшем будущем) мы сможем разработать устройство стоимостью всего несколько сотен долларов, способное безболезненно и легко ускорить наши возможности в изучении новых языков. При нынешнем уровне финансирования Килгард надеется в течение 5 лет разработать рабочий прототип подобного устройства и отправить его на утверждение в FDA (американское «Управление по контролю за продуктами и лекарствами»).

К сожалению, какой-то более определенной конкретики на нынешнем этапе развития проекта пока нет. Более того, можно даже сказать, что вся идея пока что держится не более чем на обычных научных догадках. Сказать о том, будет ли это работать вообще, — пока невозможно.

«Мы используем самые современные инструменты для исследования молекулярных и клеточных процессов, вовлеченных в работу функций, о которых мы сегодня говорим. Но даже самые передовые инструменты имеют свои ограничения», — говорит Вебер.

С серьезными трудностями ученым придется столкнуться и в социальном аспекте. Велика вероятность, что подобные исследования DARPA будут рассматриваться некоторыми как попытка создать новую расу когнитивно-усовершенствованных суперсолдат. Правда в том, что агентство в настоящий момент ведет еще несколько других проектов по исследованию мозга. В частности, в разработке имеются проекты по имплантации в мозг цифровых чипов, позволяющих лечить психические заболевания, а также восстанавливать моторные функции и функции работы памяти у получивших увечья солдат.

На данный момент программа направлена на то, чтобы дать мозгу «легкое ускорение», повысив его эффективность и скорость при изучении новых навыков примерно на 30 процентов, по сравнению с обычными методами обучения. Но если учесть, что использование обычных аналептиков и антидепрессантов, таких как Риталин (в России запрещен) и Модафинил, находящихся в свободной продаже в США и часто использующихся студентами для концентрации внимания и борьбы с сонливостью, вызывает множество споров среди общественности, то что уж говорить о фактической модификации работы мозга. Всегда найдутся те, кто будет категорически против.

Как правило, противники подобных методов становятся на защиту естественной природы работы человеческого организма. Сторонники, в свою очередь, говорят, что поиск способов и методов улучшения работы естественных процессов функционирования человеческого организма является логическим шагом к эволюции. Поэтому исследование DARPA наверняка запустит целую серию новых дебатов на эту тему.

«Первые волнующие вопросы при открытии любой новой технологии чаще всего связаны с ее безопасностью, равной доступностью для всех, а также свободой выбора. Очень важно ответить на каждый из этих вопросов и успокоить общественность», — подытоживает Вебер.

28.04.2017 Источник: hi-news.ru

Ученые Северо-западного медицинского центра Университета Техаса разработали первую в своем роде иммунотерапию на основании вакцины с наночастицами, которая борется сразу с несколькими видами рака.

 25.04.2017 Источник: hightech.fm

Oдин из «отцов» виртуального ассистента от Apple Том Грубер недавно поделился мыслью о том, как можно использовать искусственный интеллект для расширения возможностей человеческой памяти. Такое использование ИИ сделает его неоценимым помощником и даст человеку возможность преодолеть некоторые недостатки, обусловленные его физиологией, и будет палочкой-выручалочкой для людей, которые страдают от потери памяти.

Том считает, что благодаря широкому распространению различных интернет-технологий, а также смартфонов и планшетных компьютеров, в Сети уже сейчас находится достаточно большое количество информации, касающейся каждого конкретного человека. Если создать специализированную систему искусственного интеллекта, она сумеет собрать все данные о человеке и будет своего рода «резервной памятью».

Господин Грубер также отмечает, что системы искусственного интеллекта, выступающие в роли таких помощников, должны быть полностью безопасными. Если ИИ позволяет вам вспомнить то, что вы сами вспомнить и не в состоянии, то такой «лазейкой» может воспользоваться и посторонний человек. С одной стороны, это выглядит крайне противоречиво и сложнореализуемо, но с другой же — в последнее время ведется все больше разработок, которые дают возможность взаимодействия человека с машиной. Даже Илон Маск недавно заявлял о чем-то подобном. По утверждению же самого Тома Груббера,

«Сверхинтеллект может дать человеку сверхспособности, так как создаваемые нами машины становятся более умными, мы тоже в свою очередь становимся умнее. Внедрение искусственного интеллекта позволит создать союз машины с человеком, каждый из членов которого будет прилагать все усилия к достижению целей или удовлетворению потребностей человека. И вопрос «Насколько умными мы можем сделать наши машины?» уже должен звучать несколько по-иному: «Насколько умными могут сделать машины нас?». Конечно, я не могу сказать, сколько еще времени и что именно потребуется для создания симбиоза искусственного интеллекта и человека. Но я считаю, что момент появления такого симбиоза наступит неизбежно».

28.04.2017 Источник: hi-news.ru

У парализованных людей появился шанс восстановить движение конечностей, управляя силой мысли. Группа исследователей из Университета Кейс Вестерн Резерв разработала первую имплантируемую систему записи активности мозга и мышечного стимулирования, которая восстанавливает движение рук и кистей у пациентов с параличом.

В систему включены нейро-компьютерный интерфейс с внедренными в череп записывающими электродами и функциональную электростимуляцию (FES). Первым человеком, который испытал на себе технологию, стал 56-летний житель Кливленда Билл Кочевар (Bill Kochevar), который был парализован ниже плеч в результате ДТП. С ее помощью он восстановил движение рук и кистей.

«Наше исследование находится на ранней стадии, но мы полагаем, что этот нейропротез может предложить людям с параличом возможность восстановления функций рук для повседневной деятельности. Сейчас эта технология позволяет парализованному человеку дотянуться до предмета и взять его, то есть он может есть и пить. С дальнейшим развитием технология может дать более точный контроль, расширив возможный спектр действий», — отмечает ведущий автор исследования Болу Айбои (Bolu Ajiboye).

Эксперимент с Кочеваром — часть программы клинических испытаний BrainGate, которую проводит консорциум академических и медицинских учреждений, оценивающих безопасность и эффективность работы системы нейро-компьютерного интерфейса у людей с параличом. Другие исследовательские работы в рамках BrainGate показали, что люди могут управлять курсором на экране компьютера или роботизированной рукой.

Джонатан Миллер, доцент нейрохирургии в Медицинской школе Университета Кейс Вестерн Резерв, возглавил команду хирургов, которые имплантировали два 96-канальных массива электродов на поверхность мозга. Затем они имплантировали 36 электродов FES-систем, которые оживляют мышцы в верхней и нижней части руки.

Массивы записывают сигналы мозга, когда Кочевар представляет движение своей кисти или руки в целом. Нейрокомпьютерный интерфейс декодирует записанную информацию из мозговых сигналов о том, какие движения он намерен совершить, а затем она преобразуется системой FES в шаблоны электрических импульсов, чтобы управлять системой электростимуляции.

Импульсы, посылаемые через электроды FES, активируют работу мышц, контролирующих плечи, локти и запястья. Чтобы преодолеть гравитацию, которая иначе не позволила бы поднимать и протягивать руку, Кочевар использует мобильную поддержку рук, которая также находится под контролем его мозга.

Перед имплантацией Кочевар сначала научился использовать свои мозговые сигналы для перемещения руки в виртуальной реальности на экране компьютера. По мере того, как способности Кочевара к перемещению виртуальной руки улучшалась в течение последующих четырех месяцев обучения, исследователи предположили, что он будет способен контролировать руку и кисть.

Восемь лет атрофии мышц требовали реабилитации. Исследователи провели циклические процедуры электрической стимуляции руки и кисти Кочевара. За 45 недель его сила, диапазон движений и выносливость значительно улучшились. Когда он пытался двигать рукой, ученые настраивали шаблоны стимуляции для развития его двигательных способностей.

Теперь пациент может силой мысли заставить каждый сустав правой руки двигаться индивидуально. Или, просто подумав о питании или питье, он приводит мышцы в согласованное движение. Когда его попросили описать, как он командует движением рук, Кочевар ответил: «Я заставляю ее двигаться, не прилагая особых усилий. Я просто думаю об этом, и она работает».

Исследователи отмечают, что достижение, необходимое для того, чтобы технология использовалась вне лаборатории, не так уж далеко от реальности. Сейчас ведутся работы по созданию беспроводных имплантатов для головного мозга, а также исследователи совершенствуют схемы декодирования и стимуляции, необходимые для более точного определения движений. Полностью имплантируемые системы FES уже разработаны и проходят испытания в рамках отдельных клинических исследований.

Исследовательская технология BrainGate первоначально была разработана в Брауновском университете в лаборатории Джона Донохью, ныне основателя Центра био- и нейроинженерии Wyss в Женеве. Имплантируемые регистрирующие электроды, известные как массивы Юта, первоначально спроектированы Ричардом Норманом, заслуженным профессором биоинженерии в Университете штата Юта.

 26.04.2017 Источник: geektimes.ru