Ум человека улучшили с помощью стимуляции мозга
03 ноября 2021 16:46 Ольга Мурая
Учёные обнаружили область мозга, отвечающую за контроль над мыслями и поведением.
Фото Robina Weermeijer/Unsplash.
Новый метод электростимуляции мозга работает под управлением искусственного интеллекта. Учёные ожидают, что он поможет справиться с симптомами многих расстройств поведения.
Учёные из Медицинской школы Университета Миннесоты и Массачусетской больницы общего профиля показали в пробном исследовании с участием людей, что определённые функции человеческого мозга, связанные с самоконтролем и гибкостью ума, можно улучшить.
Достичь этого интригующего результата удалось, объединив возможности искусственного интеллекта и прицельной электрической стимуляции мозга.
Исследование проводилось с участием 12 пациентов, перенёсших операцию на головном мозге из-за эпилепсии. Во время этой процедуры им внедрили в мозг сотни крошечных электродов. Они размещаются по всему мозгу для регистрации его активности и определения места возникновения судорожного очага.
Учёные определили область мозга, улучшающую при стимуляции слабым током психические функции пациентов. Эта часть мозга — внутренняя капсула — отвечает за когнитивный контроль, процесс перехода от одного образа мышления или поведения к другому, который нарушается при большинстве психических заболеваний.
«Примером может быть человек с депрессией, который не может избавиться от «застрявшей» в голове негативной мысли. Поскольку [когнитивный контроль] играет ключевую роль в психических заболеваниях, поиск способа его улучшения может стать новым действенным методом лечения этих болезней», – сообщил ведущий автор работы доктор Алик Видж (Alik Widge) из Университета Миннесоты.
Исследовательская группа разработала алгоритмы, отслеживающие способности пациентов к когнитивному контролю, как по их действиям, так и непосредственно по их мозговой активности.
Когда пациенты хуже выполняли лабораторные тесты на когнитивный контроль, искусственный интеллект считывал это и усиливал электрическую стимуляцию их мозга.
«Эта система может считывать активность мозга и расшифровывать её. Когда у пациента возникают трудности, она применяет небольшой электрический импульс к мозгу, чтобы помочь ему преодолеть эту трудность, – объясняет Видж. – Я часто использую аналогию с электрическим велосипедом. Когда кто-то крутит педали, но делает это с трудом, велосипед это считывает и «помогает» человеку. Мы создали аналог такой системы для психических функций человека».
Это исследование впервые показало, что:
- Определённая психическая функция человека, связанная с психическим заболеванием, может быть надёжно улучшена с помощью точно направленной электрической стимуляции;
- В структуре внутренней капсулы мозга есть определённые участки, которые особенно эффективны с точки зрения улучшения когнитивных функций;
- Алгоритм с обратной связью, используемый в качестве контролёра, был вдвое эффективнее, чем периодическая стимуляция в случайные моменты времени.
Некоторые пациенты помимо эпилепсии имели сильную тревожность. Это неудивительно, учитывая, какие сложности порождает их основное заболевание.
Когда пациенты получали стимулирующую когнитивную стимуляцию, они сообщали, что их тревожность уменьшалась. Им было легче отвлечься от своих переживаний и сосредоточиться на том, чего они хотели.
Авторы работы говорят, что этот метод в будущем можно будет использовать для лечения пациентов с тяжёлой и устойчивой к лекарствам тревожностью, депрессией или другими расстройствами.
«Это может быть совершенно новый подход к лечению психических заболеваний. Вместо того чтобы пытаться подавить симптомы, мы могли бы дать пациентам инструмент, который позволял им управлять своим собственным сознанием, – добавил доктор Видж. – Мы могли бы вернуть их на место «пилота» и позволить им ощутить новое чувство контроля над своим сознанием».
Сейчас исследователи готовятся к клиническим испытаниям нового метода.
Стоит отметить, что испытания нового метода усиления умственных способней получили грант Армейской исследовательской организации США. Это говорит о том, что перспектива искусственного улучшения внимания и гибкости ума интересна не только в качестве «лекарства» для нуждающихся, но и как потенциальная военная технология, улучшающая способности солдат.
Работа американских исследователей была опубликована в издании Nature Biomedical Engineering.
Ранее мы писали о том, что электрическая стимуляция мозга помогла невыспавшимся солдатам решать сложные задачи, а также о том, что стимуляция обоняния поможет справиться с болезнями Паркинсона и Альцгеймера.
Больше новостей из мира науки и медицины вы найдёте в разделах «Наука» и «Медицина» на медиаплатформе «Смотрим».
наука медицина мозг психиатрия способности стимуляция общество новости
Ранее по теме
Общение с собаками улучшает работу мозга людей
Ботокс воздействует на эмоции в мозге
Российские учёные определили способность к распознаванию эмоций по сигналам мозга
Высокая тревожность появилась благодаря динозаврам?
Депрессия после родов связана с изменениями иммунной системы
Учёные усомнились в эффективности популярных антидепрессантов
Как стать умнее: 20 способов повысить уровень интеллекта
Ум человека сравним с мышцами — ему необходима регулярная нагрузка, чтобы быть в тонусе.
Рассказываем, как стать умнее: от простого чтения литературы до методов развития эмоционального интеллекта
Человеческий мозг способен учиться на протяжении всей жизни — он потрясающе нейропластичен и может менять и реконструировать нервную систему в ответ на многообразие окружающей среды. Этот адаптивный механизм помогает мозгу восстановиться после травм или нарушений, а также уменьшить негативные последствия таких патологий как болезнь Альцгеймера, бессонница и рассеянный склероз.
Важно отметить, что мозг не теряет этих способностей с возрастом. Совместное исследование Би-би-си и нейробиологов Кембриджского университета показало, что люди старше 60 лет способны эффективнее улучшать когнитивные способности с помощью тренировок мозга.
РБК Тренды рассказывают о 20 способах стать умнее (пусть и со временным эффектом), которые можно легко применять в обычной жизни: от чтения и физических упражнений до тетриса и жонглирования.
Займитесь спортом
Еще в 1999-м ученые обнаружили, что бег усиливает интеллектуальные способности мышей: так у мыши, которая имела доступ к беговому колесу резко увеличивалось количество новых клеток в гиппокампе (часть лимбической системы головного мозга) по сравнению с мышами, содержащимися в стандартных условиях.
Исследования показывают, что и у людей физическая подготовка напрямую связана с интеллектом: регулярные занятия спортом помогают улучшить концентрацию внимания, скорость обработки информации и переключения между задачами, а также объем памяти.
Выпейте кофе
Кофеин улучшает контроль внимания и помогает оставаться сосредоточенным. Главное, не превышать рекомендуемую дозу — 400 мг кофеина в сутки, это примерно пять маленьких чашек эспрессо.
Ешьте орехи и рыбу
Определенные продукты лучше других помогают сохранить высокую мозговую активность. Это продукты богатые Омега-3, такие как жирная рыба и грецкие орехи; витамином К, содержащимся в шпинате; а также флавоноидами — растительными пигментами, отвечающими за яркий цвет фруктов и овощей.
Спите
Во сне наш мозг не только отдыхает, но и структурирует информацию, полученную за день, что в свою очередь помогает поддерживать когнитивные функции. В 2018-м году исследование показало, что даже легкое недосыпание может негативно влиять на объем рабочей памяти.
Играйте
В 2009-м году ученые из Нью-Мексико выяснили, что игра в Тетрис повышает эффективность работы головного мозга.
Шахматы отлично тренируют память и стратегическое мышление, а покер помогает улучшать навык ведения мысленного счета.
Тренируйте память
Память — важнейший маркер состояния мозга, для поддержания ее объема помогут специальные упражнения для тренировки памяти. Также, тренировать память можно в быту: учить стихотворения наизусть или даже запоминать список покупок.
Слушайте музыку
«Эффект Моцарта» — это теория, согласно которой прослушивание музыки Моцарта повышает уровень интеллекта. Однако, этот эффект не ограничивается одним композитором — на самом деле, прослушивание музыки активизирует области головного мозга, отвечающие за пространственное мышление, а еще любимая музыка может быть возбудителем удовольствия, что также положительно влияет на мозг.
Читайте
Чтение, пожалуй, является самым распространенным советом тем, кто хочет стать умнее.
И действительно, чтение повышает уровень интеллекта, так как во время чтения стимулируются почти все части головного мозга. Помимо этого, книги помогают улучшить эмпатию, справиться со стрессом и даже замедлить возрастное снижение когнитивных функций.
Чем сложнее литература, тем полезнее для мозга будет ее чтение, к этой рекомендации относится большая часть русской и зарубежной классики. К примеру, одним из самых сложных литературных произведений считается роман Джеймса Джойса «Улисс», поэтому если вы давно хотели взяться за него — смело приступайте.
Занимайтесь сексом
Гормоны, которые вас возбуждают, также влияют на другие мозговые процессы: например, помогают ясно мыслить и улучшают память.
Регулярная сексуальная активность также повышает количество клеток в гиппокампе и даже помогает развить аналитическое мышление. Исследование 2019-го года показало, что пожилые люди, которые занимались сексом каждую неделю, продемонстрировали более высокие когнитивные навыки: они лучше остальных решали задачи связанные с памятью и речью.
Смотрите кино
Многим людям подходит визуальное обучение — метод, при котором учащемуся проще запомнить увиденную информацию, а не прочитанную или прослушанную. Для таких людей обучающее видео или документальный фильм могут стать более эффективным методом освоения чего-то нового.
Однако, художественные фильмы также полезны для развития ума: фильм позволяет быстрее и с большей эмоциональной интенсивностью погрузиться в ту или иную тему. Это работает по аналогии с литературой — сложные фильмы полезнее, а начать путешествие по миру авторского кино можно с произведений Ингмара Бергмана.
Сыграйте в видеоигру
Видеоигры становятся все более популярным видом досуга. В 2017 году ученые собрали результаты 116 исследований влияния видеоигр на мозг и опубликовали большое ревью в журнале Frontiers in Human Neuroscience.
Исследования показали, что у геймеров более развито несколько типов внимания, включая устойчивое и избирательное, а еще любителям видеоигр нужно меньше энергии, чтобы оставаться сосредоточенными.
Данные также показывают, что видеоигры увеличивает размер частей мозга, отвечающих за зрительно-пространственные навыки — способность человека определять визуальные и пространственные отношения между объектами.
Дружите с умными людьми
Люди — социальные существа, поэтому пребывание в обществе может улучшить ваши когнитивные навыки. Социализация стимулирует ум, а вот социальная изоляция негативно влияет не только на ментальное здоровье, но и на работоспособность мозга.
Человек может оказаться в одиночестве по разным причинам, однако никогда не поздно вступить в сообщество и найти новых друзей.
Также обсуждение изученного материала, будь то новая книга, фильм или научная статья — является эффективным методом усвоения информации.
Развивайте численное чувство
Численное чувство или чувство чисел — это группа навыков, которая позволяет человеку работать с числами: решать математические и другие задачи.
Чувство чисел можно развивать — к примеру, быстро взглянуть на группу объектов и попробовать по памяти подсчитать их точное количество.
Учите языки
Иностранные языки — хороший способ создать здоровую нагрузку для мозга. Во время синхронного перевода мозг одновременно выполняет три операции, а у билингвальных (использующих два языка в повседневной жизни) детей лучше работает память и внимание, а также выше скорость реагирования.
Жонглируйте
Зрительно-моторная координация — это согласованные движения рук и глаз, она задействована во многих процессах, таких как вождение автомобиля или печать на клавиатуре компьютера.
Развитие таких навыков также помогает стать умнее — исследование 2008 года показало, что после трех месяцев обучения жонглированию тремя мячами у участников увеличилось количество серого вещества в головном мозге.
По похожей схеме работают танцы, они позволяют смешивать когнитивные процессы с мышечной памятью и таким образом развивают мозг.
Медитируйте
Медитация помогает справляться со стрессом, улучшает настроение и ведет к эмоциональной стабильности. Однако она полезна не только для ментального здоровья — некоторые исследования показывают, что если медитировать 10–20 минут в день, можно получить стойкое повышение интеллекта и объема памяти.
Пишите
Письмо от руки развивает мозг, улучшает память и влияет на речь. Полезно записывать информацию, это помогает лучше ее запомнить, однако ручное письмо необязательно практиковать в учебном или рабочем процессе: можно выполнять упражнение Джулии Кэмерон «утренние страницы», писать письма близким или начать с простого — подписывать от руки открытки.
Играйте на музыкальных инструментах
Доказано, что игра на музыкальных инструментах повышает когнитивные навыки за счет усиления нейронных связей. Это положительно сказывается на способности к обучению, памяти, мелкой моторики и мышлении.
Меняйте обстановку
Известно, что мозгу нужно давать отдых, а работа без отпуска приводит к выгоранию. Однако, смена обстановки, к примеру, путешествие позволяет не только отдохнуть, но и приобрести новый опыт, что в свою очередь развивает мозг. К тому же, в незнакомой культурной и языковой среде начинается процесс «мультикультурного обучения», который чрезвычайно полезен для творчества.
Чувствуйте
Эмоциональный интеллект — это способность распознавать эмоции и управлять ими. Людям с развитым эмоциональным интеллектом проще договариваться с другими, этично решать конфликты и правильно реагировать на раздражители.
Эмоциональный интеллект можно развить: рекомендуется относиться к чувствам осознанно, быть эмпатичным и учиться контролировать эмоции. Также стоит отказаться от деления чувств на «плохие» и «хорошие», а воспринимать их безоценочно и проживать.
Что мы знаем о человеческом разуме
Источник: Андрей Аркуша/Shutterstock
Наш поток сознания представляет собой пеструю смесь болей, вкусов, образов, шумов, разговоров и, пожалуй, самое главное, фрагментарных размышлений внутреннего голоса, комментируя, описывая, оценивая и планируя аспекты нашей жизни.
На протяжении большей части человеческой истории казалось очевидной и, возможно, даже необходимой истиной, что наши мысли должны быть частью сознательного понимания и что разум по своей сути является сферой, к которой у нас есть непосредственный интроспективный доступ.
Действительно, мои мысли кажутся непосредственно познаваемыми только мне. В конце концов, это мой поток сознания, через который они текут.
Однако после Фрейда совершенно иная картина стала доминировать в том, как мы думаем о своем разуме, как в повседневной жизни, так и в академической психологии, и эта картина стала широко влиятельной и даже доминирующей даже за пределами относительно ограниченных академических кругов в которые серьезно относятся к психоаналитическим теориям Фрейда.
Согласно этой картинке, наш поток сознания — это просто блестящая поверхность мысли. В любой момент конкретная мысль, а может быть, и одна, может ворваться в поток моего сознания. Тем не менее, под ним лежит глубокий и, возможно, бурный резервуар всевозможных мыслей, в котором скрываются глубинные потоки — и, возможно, даже скрытые монстры, — управляющие разумом.
Действительно, с этой точки зрения наш разум представляет собой не просто поток непосредственного опыта, а огромное хранилище «скрытых глубин»: убеждений, установок, мотивов, подозрений, надежд, страхов и многого другого.
В самом деле, добавлял Фрейд (и многие более поздние психологи с различными вариациями той же идеи), мы должны быть немного скептичны в отношении нашего самоанализа, потому что наши ментальные глубины туманны и, возможно, даже активно искажены (некоторые мысли могут быть «подавлены» Например). Поэтому нам могут понадобиться специальные методы, начиная от гипноза и заканчивая словесными ассоциациями, анализом сновидений, поведенческими экспериментами и сканированием мозга, чтобы с большей уверенностью определить, о чем мы на самом деле думаем, ниже уровня сознательного опыта.
Мы могли бы пойти дальше и задаться вопросом, могут ли дилеммы и конфликты, которые могут досаждать нашему сознательному опыту, быть источником столкновений глубоко в бессознательном мире мыслей.
Что не так с этой историей? На мой взгляд, почти все! И изучение того, почему эта история настолько убедительна, но в то же время вводит в заблуждение, станет одной из тем, на которых я сосредоточусь в этом блоге. Я думаю, что данные психологии и нейробиологии противоречат этим взглядам почти на каждом шагу. Среди претензий, которые я хотел бы защитить:
- Сама идея интроспекции наших ментальных глубин — обман, навязанный нам нашим собственным мозгом.
- Мы настолько беглые и убедительные импровизаторы, что можем придумать ответ почти на любой вопрос о наших убеждениях, желаниях, мотивах или воспоминаниях почти сразу же, как только мы его зададим. И все же наши ответы — не более чем выдумки, созданные как раз тогда, когда задают вопрос, а не мгновением раньше.
- Когда мы объясняем наши слова и действия, мы рационализируем: объяснения, убеждения, желания, надежды и страхи, которые они упоминают, являются частью истории, которую мы рассказываем в ретроспективе.
- Верования, желания, надежды, страхи и все прочее не более вызывают наши действия, чем магические чары, одержимость демонами или избыток холериков.
- Заглянуть во внутренние глубины нашего разума нетрудно не потому, что они так обширны или так туманны, а потому, что там нечего найти.
- Разум плоский! Блестящая поверхность сознательного опыта — это все, что есть.
Не думайте, что нашим интуитивным представлениям о потоке сознания тоже можно доверять. Наши интуитивные представления о нашем сознательном восприятии внешнего мира большей частью безнадежно и крайне неверны!
Одно из критических замечаний, которое часто направлено на психологию как академический предмет, заключается в том, что на самом деле это не намного больше, чем твердый здравый смысл.
С точки зрения «плоского ума» это далеко не так. Я думаю, что картина, которую вырисовывают психология, неврология и смежные дисциплины, действительно поразительна и совершенно странна.
Это настолько далеко от здравого смысла, что мне кажется, что многие исследователи немного стесняются признаться, возможно, даже самим себе, насколько взрывоопасны последствия их результатов. Психология здравого смысла не ближе к истине о том, как работает наш мозг, чем физика здравого смысла дает правильные ответы об искривленном пространстве, черных дырах и квантовой запутанности.
Заинтригованы? Я надеюсь, что это так. Но, совершенно правильно, вам нужно видеть аргументы, доказательства и интуицию. Следите за более поздними сообщениями в этом блоге (или, чтобы узнать всю историю, вы можете прочитать книгу The Mind is Flat ).
Поиск секретов человеческого мозга
Сотрудники Института Аллена в Сиэтле, штат Вашингтон, некоммерческой исследовательской организации, в которую входит Институт исследований мозга Аллена.
Предоставлено: Институт Аллена
Кристоф Кох заканчивал работу над докторской диссертацией по теоретическому моделированию мозга в 1982 года, когда он получил тревожную телеграмму от своего советника Томазо Поджо.
Поджо, который в прошлом году переехал в Соединенные Штаты из тогдашней Западной Германии, предупредил Коха, который планировал присоединиться к нему, что ему может быть трудно найти работу в США. Получив докторскую степень в Институте биологической кибернетики Макса Планка в Тюбингене, Кох надеялся занять должность постдока в новой лаборатории Поджо в Массачусетском технологическом институте в Кембридже.
Но Поджо обнаружил, что в Соединенных Штатах уже есть кто-то, кто занимается компьютерными моделями мозга, и, по словам Коха, он написал: «Я беспокоюсь, достаточно ли должностей преподавателей, чтобы охватить двух человек, моделирующих мозг во всех Соединенных Штатах». Америки?»
Сейчас это кажется забавным, говорит Кох, потому что сегодня нет недостатка в таких позициях; по его оценкам, 5000 человек в Соединенных Штатах делают что-то подобное.
«Теперь в каждом университете будет два, три, четыре, пять факультетов, которые не занимаются ничем, кроме теоретической нейронауки, вычислительной нейробиологии, науки о данных в мозгу», — говорит он. И теперь есть много других рабочих мест в нейробиологии, от обычных исследовательских университетов и специализированных институтов до компаний, разрабатывающих нейротехнологии. «Существует множество возможностей, гораздо больше, чем когда-либо прежде», — говорит Кох. «Это фантастическое время для изучения мозга».
На карте
Многие из этих возможностей связаны с появлением крупномасштабных национальных и международных проектов, посвященных изучению человеческого мозга. За последние шесть лет Европейский Союз, Соединенные Штаты и Япония запустили многолетние многомиллионные проекты, чтобы выяснить, как работает мозг — как он учится, как контролирует поведение и как он идет не так. Сам Кох участвует в некоторых из этих проектов в качестве главного научного сотрудника и президента Алленовского института исследований мозга, некоммерческой исследовательской организации в Сиэтле, штат Вашингтон, созданной покойным соучредителем Microsoft Полом Алленом.
Институт создает каталог различных типов клеток мозга человека и мыши, который называется «Атлас мозга Аллена».
Другие страны — Канада, Австралия, Южная Корея и Китай — находятся на ранних стадиях своих крупномасштабных усилий. Наряду с целью подробного описания того, как работает мозг на различных уровнях, от клеточного до поведенческого, есть надежда, что эти проекты приведут к новым способам лечения заболеваний мозга и психических расстройств, а также к развитию искусственного интеллекта. -интеллектуальные (ИИ) технологии. Для этого инвесторы предоставляют проектам миллиарды долларов нового финансирования, создавая карьерные возможности не только для неврологов, но и для физиков, математиков, химиков, материаловедов и медицинских специалистов, которые должны быть обучены работе в разных дисциплинах.
Визуализация всего мозга, смоделированная с использованием реальных данных платформы TheVirtualBrain. Цвета представляют разные группы связанных нейронов. Предоставлено: TheVirtualBrain
.
Десятилетняя программа Европейского Союза под названием Human Brain Project (HBP) стоимостью примерно 1 миллиард евро (1,1 миллиарда долларов США) была запущена в 2013 году. исследовательские центры по всей Европе, и обеспечивает финансирование, которое поддерживает многие другие. Его цель, как объясняет директор по научным исследованиям Катрин Амунтс, изучающая мозг в Дюссельдорфском университете имени Генриха Гейне в Германии, состоит в том, чтобы разработать инструменты для изучения мозга и создать инфраструктуру суперкомпьютеров и платформ для обмена данными, которые позволят исследователям проводить более комплексные исследования. чем они могли бы сами по себе. «Через десять лет мы не поймем человеческий мозг. Это просто слишком сложно, и нам еще предстоит многому научиться», — говорит она.
Однако это не означает, что миру придется ждать какой-то неопределенной даты в будущем, чтобы увидеть какие-либо преимущества. Например, Виктор Йирса, физик, который руководит Институтом нейробиологических систем в Экс-Марсельском университете во Франции, использовал информацию о том, как отдельные нейроны связаны друг с другом в мозге — «коннектоме» — для разработки виртуального пациента с эпилепсией. Он берет показания мозга людей, страдающих эпилептическими припадками, и использует измерения, чтобы более точно определить источники этих припадков. Есть надежда, что, воздействуя на определенные нейронные связи, участвующие в развитии эпилепсии у конкретного человека, нейрохирурги смогут проводить более целенаправленное лечение и повысить вероятность успеха операции по остановке эпилептических припадков, превышающую текущую вероятность успеха примерно в 50%. Jirsa находится в середине рандомизированного клинического испытания, чтобы проверить идею примерно на 350 человек.
Другим практическим преимуществом, которое, как надеется Амунтс, принесет НВР, является зрительный протез, который может вернуть зрение слепым людям. Это разрабатывается нейробиологом Питером Рулфсема, который возглавляет группу видения и познания в Нидерландском институте неврологии в Амстердаме. По ее словам, построение моста между биологическим пониманием зрительной коры и инженерным результатом роботизированного глаза — это результат, к которому стремится HBP. Попутно исследователи разрабатывают более совершенные алгоритмы искусственного интеллекта для расшифровки функций мозга и виртуальных роботов, с помощью которых можно проверить, будут ли обнаруженные ими механизмы работать у людей.
Амунтс не ожидает, что HBP раскроет все секреты мозга, и приветствует другие национальные программы. «Ни один проект в мире не может решить все вопросы, связанные с человеческим мозгом, — говорит она.
Построение схем
Благодаря мегапроектам, таким как HBP, а также другим, более мелким национальным программам (см. «Проекты по всему миру») и связанному с ними финансированию, нейробиология становится областью роста. «Это действительно прекрасное время для молодых людей, чтобы выйти на поле», — говорит Уолтер Корошец, невролог, который руководит Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта США. Хотя есть много возможностей для исследователей в области биологии и медицины, также существует большая потребность в людях из других дисциплин, особенно в областях, которые помогут разработать инструменты для продвижения исследований. «Люди, которые собираются их строить, — это не биологи, а инженеры, материаловеды и физики», — говорит Корошец. «И люди, которые будут изучать нейронную активность и пытаться понять, что она означает, каков язык мозга, будут математиками и учеными-компьютерщиками».
Проекты по всему миру
• Программа «Картирование мозга» в рамках программы «Интегрированные нейротехнологии для изучения болезней» (Brain/MINDS) в Японии стартовала в 2014 г. и должна ежегодно получать около 30 миллионов долларов США. В рамках проекта изучаются трансгенные мартышки ( Callithrix jacchus ) в качестве моделей болезней человека.
• Китай планирует изучить мозг макак в качестве модели для человека. Национальный проект «Мозг Китая», несмотря на то, что он широко обсуждается, еще не запущен правительством. Однако региональные проекты в Шанхае и Пекине продолжаются.
• Австралийская инициатива по проблемам мозга планирует сделать упор на нейротехнологии, надеясь перевести результаты исследований мозга в коммерческие устройства.
• В 2017 г. в Южной Корее была запущена Корейская инициатива по изучению мозга, основное внимание в которой уделяется картированию коннектомов и разработке новых инструментов.
• Латиноамериканская инициатива в области мозга, или LATBrain, получила поддержку в конце августа, когда исследователи встретились в Уругвае для привлечения инвестиций в проект.
• Фонд Кавли, некоммерческая организация в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, финансирует исследования и координирует Международную инициативу в области мозга (IBI) — движение, направленное на помощь различным национальным проектам в совместной работе и обмене данными. IBI создает список мозговых инициатив, чтобы перечислить проекты и финансирование по всему миру.
В США в 2014 году стартовала инициатива «Исследования мозга посредством продвижения инновационных нейротехнологий» (BRAIN) с запланированным бюджетом от 300 до 500 миллионов долларов в год в течение 12 лет. Большая часть этого проводится под эгидой Национальных институтов здравоохранения США. Также участвуют Национальный научный фонд; Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов, разрабатывающее передовые технологии для использования в военных целях; и Деятельность по перспективным исследовательским проектам в области разведки, которая делает то же самое для области разведки.
Nature Outlook: Мозг
Целью проекта в течение первых пяти лет, по словам Корошец, была разработка инструментов, которые позволили бы исследователям контролировать и манипулировать цепями мозга — набором нейронов, которые работают вместе для выполнения определенных функций, таких как координация движений мышц. У ученых есть понимание мозга на клеточном уровне, в том числе то, как гены влияют на форму клеток мозга, как работают нейротрансмиттеры и рецепторы и как формируются и укрепляются синапсы. Но у них не было инструментов для наблюдения и понимания активности цепей, следующего уровня в иерархии функций мозга. Инструменты, которые могут помочь, включают белки, которые можно вставлять в определенные типы клеток, чтобы заставить их флуоресцировать, например, когда кальций проходит через ионный канал, или целевые рецепторы, которые могут включать или выключать возбуждение нейронов в ответ на свет или химический раздражитель. .
Вооружившись такими инструментами, ученые могут начать изучать, что происходит при различных расстройствах, которые не имеют явных физических признаков, в отличие от болезни Альцгеймера, при которой присутствуют бляшки или опухоли головного мозга. Диагностика многих состояний психического здоровья основана на поведении, но может оказаться полезным увидеть, что происходит в мозгу людей с такими состояниями, и это также может привести к новым методам лечения. «Нет патологии при хронической боли, шизофрении, депрессии или синдроме Туретта, но это явные расстройства контура», — говорит Корошец. «Раньше вы даже не могли подойти, пытаясь понять, что не так со схемой».
Нужны мозги
Чтобы создавать и использовать эти инструменты, исследователям требуется междисциплинарное мышление, говорит Ив Де Конинк, директор Центра нейрофотоники в Квебеке, Канада. Центр объединяет нейробиологов, физиков, химиков, математиков и инженеров. Они разрабатывают оборудование (например, волоконно-оптические зонды и микроскопы), программное обеспечение для анализа и моделирования данных мозга, а также то, что Де Конинк называет «программным обеспечением», например инструменты, которые позволяют исследователям управлять живыми клетками с помощью света. «Наука о мозге связана со всем, от понимания основ функционирования клеток до того, как устроено общество, поэтому нам действительно нужны люди, способные наводить мосты между различными дисциплинами», — говорит Де Конинк.
Де Конинк проводит трансдисциплинарную программу обучения в Центре нейрофотоники. Он также является частью Канадской стратегии исследований мозга, совместной работы различных канадских групп по исследованию мозга. Один из акцентов, по его словам, — это формирование партнерских отношений между институтами, дисциплинами и странами. «В области неврологии мы не можем понять сложность мозга, продолжая работать каждый в отдельности», — говорит он.
Амунтс согласен с тем, что нейробиологии нужны исследователи, прошедшие подготовку в различных областях. «Такие люди сейчас очень редки, поэтому мы начинаем их обучать».
Например, Университет Генриха Гейне, где Амунтс руководит Институтом исследований мозга Сесиль и Оскара Фогт, предлагает степень магистра трансляционной нейробиологии, а некоторые курсы, которые студенты проходят в рамках этой степени, спонсируются HBP. По словам Амунтс, молодые ученые, желающие участвовать в исследованиях мозга, должны быть готовы учиться у коллег из других дисциплин.
Исследователи мозга говорят, что эта область будет только расширяться (см. «Начало исследований мозга»). «Это золотой век науки о мозге, — говорит Кох. «Это также влияет на людей гораздо больше, чем изучение сердца или печени, потому что то, кем вы являетесь, зависит от вашего мозга. Если ваше сердце неисправно, вы можете получить пересадку сердца, и вы все еще остаетесь собой. Кто мы, как мы думаем, наши мечты, наши стремления, само наше сознание очень тесно связаны с мозгом».
Начало исследований мозга
Проекты мозга США и Европы, а также другие инициативы предлагают поддержку молодым ученым, заинтересованным в исследованиях.
• Образовательная программа Human Brain Project (HBP) предлагает онлайн-курсы и очные семинары для магистрантов, аспирантов и недавних докторантов в областях, не относящихся к их основным областям. Программа предоставляет кредиты Европейской системы перевода и накопления кредитов (ECTS).
• Ежегодная студенческая конференция HBP по междисциплинарным исследованиям мозга объединяет молодых исследователей из разных областей. Следующий состоится в Пизе, Италия, в январе 2020 года.
• Инициатива BRAIN Национального института здравоохранения США предлагает гранты, предусматривающие два года наставничества плюс три года финансирования постдокторских научных сотрудников, работающих в областях исследований, связанных с проектом.
• Институт инженеров по электротехнике и электронике в Нью-Йорке проводит программу IEEE Brain, направленную на развитие междисциплинарного сотрудничества.
• Центр нейрофотоники в Квебеке, Канада, предлагает десятидневную летнюю программу по применению методов оптической визуализации в неврологии. Следующий — в июне 2020 года.
• Альянс инициативы BRAIN создал веб-сайт (см. go.nature.com/35gulko), чтобы помочь исследователям найти финансирование из различных источников в США.