Сопоставление нейронной активности с соответствующим поведением человека является сегодня одной из основных целей нейробиологов, разрабатывающих нейрокомпьютерные интерфейсы (НКИ) – устройства, считывающие и интерпретирующие активность мозга и передающие инструкции компьютеру или другому устройству. Существующие на сегодняшний день НКИ могут, например, соединить парализованного человека с роботизированной рукой: при этом устройство будет интерпретировать нейронную активность мозга и намерения человека и в соответствие с ними двигать роботизированной рукой. Основное ограничение для развития НКИ технологий является необходимость инвазивной операции на головном мозге для считывания нервной активности.
Но теперь сотрудники Калифорнийского технологического института разработали новый тип минимально инвазивного НКИ для считывания активности мозга, соответствующей планированию движения. Используя технологию функциональной ультразвуковой диагностики (functional ultrasound imaging, fUS), он способен точно отображать активность мозга в точных областях в глубине мозга с разрешением 100 микрометров (размер отдельного нейрона составляет приблизительно 10 микрометров).Новая технология fUS для визуализации и прогнозирования предполагаемых движений – важный шаг в создании менее инвазивных и высокопроизводительных НКИ. В ходе эксперимента алгоритм в течение нескольких секунд предсказал, какое поведение произведет примат (движение глаз или тяга к чему-либо), направление движения (влево или вправо) и когда планируется его совершение.
***
Вы когда-нибудь задумывались, почему когда мы слышим предложение мы способны понимать его значение, учитывая, что одни и те же слова в другом порядке могли бы иметь совершенно иное значение? Новое исследование с использованием нейровизуализации и искусственного интеллекта описывает сложную сеть в мозгу, которая понимает значение произнесенного предложения, позволив исследователям увидеть и понять чрезвычайно сложную систему передачу сигналов в мозгу, которая лежит в основе таких функций, как обработка языка. Ученые собрали данные о мозговой активности участников исследования, которые читали предложения во время фМРТ. Сканирования показали активность в головном мозге, охватывающую сеть различных регионов – переднюю и заднюю височные доли, нижнюю теменную кору и нижнюю лобную часть коры. Используя вычислительную модель InferSent – A.I. Модель, разработанную Facebook, обученную формированию унифицированных семантических представлений предложений – исследователи смогли предсказать закономерности активности фМРТ, отражающие кодирование значения предложения в этих областях мозга.
***
Ряд исследований показал, что коронавирусы человека, в том числе SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19, по всей видимости, атакуют нейроны и нервную систему уязвимых групп населения. Подобная нейроинвазия через носовую полость приводит к риску неврологических расстройств у пораженных вирусом людей. Одно из последних исследований, проведенное Национальным институтом научных исследований (INRS), выявило способы предотвращения распространения инфекции в центральной нервной системе (ЦНС). Используя коронавирус простуды, похожий на SARS-CoV-2, вирусологи смогли показать, что расщепление S-белка и интерферона может предотвратить его распространение в головной и спинной мозг у мышей.
***
Через несколько часов после смерти определенные клетки человеческого мозга все еще активны. Согласно новому исследованию генетиков Иллинойского университета в Чикаго, некоторые клетки даже увеличивают свою активность и вырастают до гигантских размеров.
***
Новое исследование, первое в своем роде, показало, почему человеческий мозг способен становится намного больше, имея в три раза больше нейронов, по сравнению с мозгом шимпанзе и гориллы. Ученые выявили ключевой молекулярный переключатель, который может заставлять органоиды мозга расти.
***
Известно, что мужчины и женщины по-разному переживают и реагируют на боль, но ученым пока не удавалось до конца понять все мозговые цепи, участвующие в подобных различиях. В одной из последних опубликованных научных работ ученые показали, как нейроны используют дофамин для регулирования боли у самцов и самок мышей, и выявили различия.
***
Ежегодно миллионам людей вводят общую анестезию, однако не всегда можно с легкостью определить, находятся ли пациенты после процедуры на самом деле без сознания. Небольшая часть из них восстанавливает приходит в сознание во время медицинских процедур. Исследование мозговой активности, призвано предотвратить эту потенциальную травму. Исследователи UW-Madison зарегистрировали электрическую активность примерно 1000 нейронов, окружающих каждый из 100 участков мозга пары обезьян в нескольких состояниях сознания: под наркозом, легким сном, бодрствованием в состоянии покоя и при выведении из анестезии в состояние бодрствования посредством электростимуляции точки в глубине мозга (процедура, которую исследователи описали в прошлом году). Результаты указали в сторону от лобной коры, той части мозга, которая обычно отслеживается для безопасного поддержания общей анестезии у людей, и той части, которая, скорее всего, демонстрирует медленные волны активности, которые долгое время считались типичными для бессознательного состояния.
***
Исследователи продемонстрировали, что то, как наш мозг обрабатывает информацию, фундаментально изменяется во время гипноза. Проведенный эксперимент помог понять, как гипноз вызывает изменения в поведении и субъективных переживаниях загипнотизированного человека.
***
***
Исследование японских студентов и недавних выпускников показало, что письмо на бумаге способно повысить мозговую активность при запоминании информации. Уникальная пространственная и тактильная информация, связанная с написанием от руки на физической объекте, вероятно, приводит к улучшению памяти. Вопреки распространенному мнению о том, что цифровые носители повышают человеческую эффективность, добровольцы, принявшие участие в эксперименте и использовавшие для записей бумагу, выполняли задачи примерно на 25% быстрее, чем те, кто использовал планшеты или смартфоны.
Автор: Шилина А.
Читать статью полностью на английском в блоге Paradigm или в Телеграме.