Статьи

Где рождается мысль? Как работают отдельные нейроны и как они объединяются в сети? Нужны ли нам нейропомощники, и если да, то для чего? Эти и другие вопросы обсудили специалисты по нейронаукам на IV Ежегодной национальной выставке-форуме «ВУЗПРОМЭКСПО-2016».

Один в голове не воин?

Одна из главных загадок работы нашего мозга – это тайна работы мышления. В каком нейроне зарождается мысль? Об исследованиях в этом направлении рассказал член-корреспондент РАН, доктор биологических наук Константин Анохин. «Это самый странный феномен в головном мозге, который, как нам кажется, и позволит расшифровать то, что можно назвать клеточным когнитивным кодом», – пояснил он.

По словам учёного, нейроны в мозге являются такими же носителями информации, как гены в геноме. Только специализация этих клеток совсем не такая, как у клеток печени или сердца – она продуцирует мысль или, например, возбуждается, когда «видит» определённое изображение (например, недавно, рассказал Анохин, он сам наблюдал у испытуемого нейрон, активизирующийся при виде изображения Владимира Путина).

Сегодня учёные не могут проникнуть в структуру человеческого мозга на клеточном уровне, потому что это требует инвазивного вмешательства. Но в мышиные мысли они уже смело заглядывают. Помечая нейроны в раннем мышином возрасте и открывая «окно» в мышиный мозг, они могут потом наблюдать за их развитием и специализацией. Причём мышам это, по-видимому, не мешает. «Она мышка у нас даже родила – она случайно оказалась самочкой», – уточнил Анохин.

Движение – жизнь

Наблюдением за отдельными нервными клетками занимается и Роман Борисюк, профессор Университета Плимута, Великобритания. В своём проекте «Головастик» Борисюк с коллегами строит модель нервной системы этого милого существа.

На живых двухдневных лягушкиных детях исследователи изучают, как разные клетки передают нервные импульсы для того, чтобы головастик плыл. Несмотря на то, что функционал такой системы на первый взгляд неширок, построить программу, которая бы «вела себя» как настоящий головастик – задача нетривиальная.

Тем не менее, учёные не только построили программу «искусственного головастика», но и визуализировали его нервную систему. Скоро каждый может оказаться внутри спинного мозга головастика и управлять им изнутри, ведь команда готова к запуску приложения для очков виртуальной реальности.

Нейропомощники

Несколько иной подход у команды из МГУ имени М.В. Ломоносова под руководством доктора биологических наук Александра Каплана. Вместо того чтобы разгадывать тайны специализации отдельных клеток, он предлагает использовать наши знания о том, как работают нейронные сети для помощи людям. Причём речь идёт как о лицах с различными нарушениями (повреждениями мозга, последствиями инсульта и т.д.), так и о здоровых людях.

Например, изучение того, как кодируется та или иная информация, должно лечь в основу поисковых систем нового поколения. Такие программы, настроенные под отдельного пользователя, могут находить информацию в глобальной сети не по словам и картинкам, а по смыслам и образам. Скажем, для поиска публикаций, фильмов – любого контента – будет достаточно представить общую идею.

Примерно те же технологии «чтения мыслей» и интерфейсов, позволяющих человеку общаться с миром напрямую через мозг, могут помочь пациентам, находящимся в состоянии комы, уверен учёный. При помощи более сложного инвазивного интерфейса они смогут, например, общаться со своими близкими через социальные сети. Пока это кажется фантастикой, но девайсы, которые умеют «читать мысли» уже разрабатываются.

Самое успешное их применение связано с моторикой. За сгибание пальцев и движение рук у всех людей отвечают примерно одни и те же участки мозга (хотя конкретные центры тоже могут быть локализованы по-разному). Специальные неинвазивные интерфейсы скоро станут главными тренерами для пациентов, переживших инсульт, и вернут радость движения тем, кто, ещё несколько лет назад считался прикованным к кровати до конца жизни.

С восстановлением утраченных способностей связан и один из проектов члена-корреспондента РАН из Института высшей нервной деятельности Павла Балабана. Разработки его коллектива направлены на восстановление зрения у людей с повреждениями сетчатки.