/ Новости

На пути к искусственной памяти
Биомедицинский инженер и нейробиолог Теодор Бергер из Университета Южной Калифорнии (США) уверен, что в не слишком отдалённом будущем людям можно будет восстанавливать память с помощью электронных имплантатов.
Если мозгу нанесён вред болезнью Альцгеймера, инсультом или травмой, нейронные сети разрушаются и долговременная память перестаёт формироваться. Вот уже более двух десятилетий г-н Бергер разрабатывает кремниевые чипы, которые призваны имитировать сигналы нейронов, функционирующих должным образом и позволяющих нам вспоминать.
Порой его называют сумасшедшим, но г-н Бергер уже показал, что его микросхема, внешним образом связанная с мозгом крысы или обезьяны, действительно обрабатывает информацию, как реальные нейроны. «Мы не вкладываем в голову новые воспоминания, — подчёркивает исследователь. — Мы лишь возвращаем способность их создавать». В прошлом году он и его коллеги даже помогли обезьянам извлекать воспоминания из той части мозга, где они хранятся.
Нейропротезирование уже перестало быть фантастикой. Кохлеарные (улитковые) имплантаты помогают слышать уже более чем 200 тыс. человек путём преобразования звука в электрические сигналы, которые отправляются слуховому нерву. Недавние эксперименты показали, что вживлённые электроды позволяют парализованным людям двигать роботизированной рукой силой мысли. Предварительный успех достигнут и в области искусственной сетчатки.
Конечно, восстановление когнитивной функции — задача намного более сложная. Вот уже 35 лет г-н Бергер пытается понять поведение нейронов в гиппокампе — той части мозга, которая принимает непосредственное участие в формировании памяти. Учёный построил сложную математическую модель перемещения сигналов и доказал, что его уравнения верны. Оказывается, имитировать работу мозга можно — вот что сводит с ума.
Нейробиологи привыкли считать память серией электрических импульсов, которая за определённое время производится определённым количеством нейронов. Уже давно научились измерять микровольты на поверхности нейронов. Но что они кодируют? Как «выстрел» одного нейрона отражается на деятельности других нейронов?
В 1976 году гарвардский профессор Ричард Томпсон, у которого учился г-н Бергер, опубликовал статью, в которой показал, где у кроликов находится центр обучения. Животным дули в глаза и одновременно включали определённый звук. Кролики запоминали: если раздаётся характерный сигнал, надо моргнуть. На мембранах нейронов располагаются своего рода воротца, через которые входят и выходят электрически заряженные частицы — атомы натрия и калия. Амплитуда пиков электрической активности нейронов (потенциалов действия, как говорят нейрофизиологи) и их пространственное расположение не были хаотичными. И тогда г-н Бергер, помогавший учителю в проведении этих экспериментов, спросил себя: если один нейрон активизируется, как другие нейроны понимают, чем следует ответить?
Вскоре выяснилось, что простым ответ не будет. В конце 1980-х г-н Бергер работал в Питсбургском университете вместе с Робертом Склабасси. При стимулировании гиппокампа кролика электрическими импульсами и измерении выходящего сигнала выяснилось, что вход и выход находятся в нелинейных отношениях. «Допустим, вы вводите один и на выходе получаете два, — поясняет г-н Бергер. — Это линейная зависимость. Но здесь сигналы перекрываются, и порой входящий импульс подавляется, а порой — усиливается».
К началу 1990-х годов глубина понимания работы мозга совпала с уровнем развития компьютерной техники, и вместе с коллегами из Университета Южной Калифорнии г-н Бергер приступил к разработке чипа, способного имитировать деятельность гиппокампа. Стало ясно, что при должном количестве и качестве оборудования можно смоделировать кусочек мозга. И тогда почему бы не попытаться вживитьего?
Вместе с Василисом Мармарелисом г-н Бергер начал с гиппокампальных срезов крыс. Зная, что нейронные сигналы идут из одного конца гиппокампа в другой, исследователи посылали случайные импульсы, записывали сигналы в различных точках, чтобы разобраться в том, как они изменились, и затем составляли математические уравнения, описывавшие трансформации. Эти уравнения и легли в основу компьютерных микросхем.
Затем, дабы выяснить, способен ли такой чип послужить протезом для повреждённой зоны гиппокампа, исследователи занялись вопросом, можно ли обойти центральный компонент нейронной «магистрали» в срезах мозга. Электроды, помещённые в эту область, подавали электрические импульсы на внешнюю микросхему, которая осуществляла трансформации, обычно происходящие в гиппокампе. По другим электродам сигналы возвращались обратно в образец.
Далее исследователи попытались проделать это на живых крысах и показать, что компьютер действительно способен стать частью гиппокампа. Они обучили животных нажимать один из двух рычажков для получения лакомства, записывая импульсы в гиппокампе при правильном выборе. Полученные данные позволили построить модель изменения сигналов после преобразования усвоенного урока в долговременную память. Таким образом был получен код, который, по мнению г-на Бергера, представляет собой память как она есть. После этого крысам скормили препарат, нарушавший способность формировать долговременные воспоминания, из-за чего они забыли, на какой рычажок нажимать. Когда же мозг таких крыс получил искусственные импульсы, они всё вспомнили.
В прошлом году учёные опубликовали результаты экспериментов с префронтальной корой приматов — той областью мозга, которая восстанавливает долговременные воспоминания, хранящиеся в гиппокампе. Исследователи поместили электроды в мозг обезьян и записали код работы префронтальной коры, который, по их мнению, заставлял животных вспомнить картинку, показанную накануне. Затем приматов одурманили кокаином, но искусственный код вновь помог им выполнить задачу по распознаванию изображений.
В ближайшую пару лет г-н Бергер и его коллеги собираются вживить протез непосредственно в мозг животных. Они также планируют показать, что микросхемы способны формировать долговременные воспоминания в самых разных жизненных ситуациях, ведь может статься, все предыдущие успехи были связаны только с тем, что учёные выявили не код памяти, а код образования конкретных воспоминаний. Возможно, общего кода памяти не существует вовсе.
Однако г-н Бергер указывает на то, что морфология и биофизика мозга накладывают ограничения на трансформацию электрических сигналов в гиппокампе. Поэтому даже если не удастся выявить код работы памяти, есть надежда на то, что код окажется применимым во многих ситуациях. Многие пациенты с потерей памяти уже за это будут благодарны по гроб жизни.
Запланированы и опыты на людях. Сейчас в Университете Южной Калифорнии проходят эксперименты по использованию электродов, вживлённых в гиппокамп, для предотвращения судорог у пациентов с эпилепсией. Вероятно, полученные данные пригодятся и г-ну Бергеру.
«Раньше я и не мечтал, что дойдёт до людей, — признаётся исследователь. — А сегодня мы уже обсуждаем, когда и как это лучше сделать. Я уж не думал дожить до этого дня».
Подготовлено по материалам Technology Review.
Источник: http://science.compulenta.ru/746485/
Поделиться в Живом Журнале
Стать расой бессмертных – главная эволюционно-историческая задача человечества в III тысячелетии
Имея мышление бессмертных, парадигму бессмертных в качестве мировоззренческой основы, такие люди обязательно реализуют подобные технологии, и мир радикально изменится. Эволюционная ветвь гомо сапиенс в очередной раз сделает крутой вираж и вынесет человечество к невообразимым высотам, туда, где раньше парили только избранные одиночки – бессмертные и боги.
ПодробнееРобот открыл холодильник и принес оттуда пиво
Немецкие разработчики научили гуманоидного робота-помощника TIAGo самостоятельно искать путь к холодильнику, открывать его и приносить пиво. Модульный суперкомпьютер NVIDIA Jetson TX2, служащий зрительным центром робота, позволил ему не только эффективно проложить путь, но и найти пиво запрошенной марки по этикетке.
ПодробнееВ Швеции попытаются создать электронные копии умерших людей
Руководство крупной сети шведских похоронных бюро «Феникс» поставило перед собой амбициозную цель: попытаться создать максимально правдоподобные электронные копии усопших людей.
ПодробнееУчёные из США разработали искусственный аналог глаза
Новое изобретение представили учёные из Школы инженерных и прикладных наук при Гарвардском университете — они создали искусственный глаз, работающий по принципу человеческого.
ПодробнееАмериканцы занялись разработкой реактивных дронов для истребителей
Массачусетский технологический институт по заказу ВВС США занялся разработкой компактных реактивных беспилотных летательных аппаратов, которые можно было бы запускать со стандартного подвеса для ракет под крылом истребителя. Новая разработка получила название Firefly.
ПодробнееToyota представила гуманоидного робота с экзоскелетным управлением
Компания Toyota представила гуманоидного робота T-HR3, управляемого с помощью экзоскелетного контроллера с шлемом виртуальной реальности. Система позволяет оператору управлять движениями робота на месте или передвигать его, а также чувствовать отдачу при взаимодействии с объектами.
ПодробнееЧеловекоподобный робот научился делать сальто
Специалисты Boston Dynamics научили прямоходящего робота Atlas выполнять сальто. Ролик с демонстрацией его новых способностей опубликован на YouTube-канале компании.
ПодробнееРобот-спасатель от Honda: пять «глаз» и 33 степени подвижности
На Конференции по робототехнике в Ванкувере компания Honda представила прототип робота-спасателя E2-DR. У новинки 33 степени подвижности, пять «глаз» и защищенный от пыли и влаги корпус.
ПодробнееToyota представила автомобиль-робот, в салоне которого сразу 2 водительских места
Казалось бы, суть самоуправляемых автомобилей заключается в том, чтобы максимально обеспечить удобство пассажиров и «убрать» из салона водителя, доверив контроль за ситуацией роботу. Вроде бы логичное решение, но вот автоконцерн Toyota думает иначе. Недавно они представили крайне продвинутую версию самоуправляемого авто. Только вот водительских мест в нем аж целых два.
ПодробнееRHP2 - гуманоидный робот, созданный для того, чтобы падать, подниматься и снова падать
Исследователи-робототехники во всем мире тратят безумно большое количество времени и усилий для того, чтобы предотвратить или уменьшить вероятность падения создаваемых ими роботов.
ПодробнееМифы и факты о сверхумном искусственном интеллекте
Станет ли искусственный интеллект лучшим изобретением человечества или же, наоборот, его худшей ошибкой?
Подробнее/ мнения экспертов и членов инициативной группы
- Доцент кафедры информационных технологий Киотского университета и профессор Университета Осаки (Osaka University), двадцать восьмой гений из списка «Сто гениев современности», создатель антропоморфного робота «Геминоид» HI-1 (Geminoid)
Хироси
Исигуро«...Однажды мы сможем добиться появления аватаров и воспроизведем функции человеческого мозга внутри этого робота. И тогда люди смогут устремиться к бессмертию...»
- Доктор философских наук, канд. психологических наук, главный редактор журнала «Историческая психология и социология истории», профессор МГУ.
Акоп Погосович
Назаретян«Интеллект современного человека – это искусственный интеллект. Естественным осталось только то, что он на белковом носителе, т.е. естествен не интеллект, а мозг...»
- Кандидат физико-математических наук, координатор международного проекта OpenWorm с российской стороны, научный сотрудник лаборатории Моделирования сложных систем ИСИ СО РАН им. А.П. Ершова
Андрей Юрьевич
Пальянов«...Когда мы разгадаем червя – мы поймем жизнь...»
- Автор концепции психонетики, разработчик методологии и методик деконцентрации, корпуса техник активизации сознания и прямой работы с сознанием.
Олег Георгиевич
Бахтияров"...«Россия 2045» заставит нас обсуждать очень серьезные вопросы, и это обсуждение приведет к серьезным переформулировкам. Я полагаю, произойдет смещение задач от продления жизни на управляемое развитие человека с выходом за пределы человеческих ограничений..."
- Доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель наук России, является автором более 300 научных работ, в том числе 25 монографий
Александр Иванович
Галушкин«Я убежден в том, что нейросетевые технологии – это основа построения будущих систем управления роботами, т.е. мозга будущих роботов».
- Футуролог, трансгуманист, писатель, член Исследовательского общества Джеймса Мартина в Институте будущего человечества в Оксфордском университете
Андерс
Сандберг«Я, определенно, захотел бы перенести свой разум в искусственное тело, если бы для этого существовала достаточно безопасная технология...»
- Директор Центра клеточных и биомедицинских технологий Первого Московского государственного медицинского университета, специалист по осознанному управлению здоровьем, биотерапии и профилактике старения
Дмитрий Алексеевич
ШаменковЧлен инициативной группы«Тело постепенно становится искусственным, появляются новые ткани, замещающие существующие, новые средства коммуникации, так или иначе расширяющие пределы нашего тела. Безусловно, человек технологизируется. Поэтапно мы движемся к формированию кибернетического организма...»
- Российский писатель-футуролог, журналист
Максим
КалашниковЧлен инициативной группы«Это то, что еще никто в мире не решился делать. Создание сверх- и постлюдей считаю спасением нас от вырождения и вымирания, обретением новой силы. Именно это может сделать Россию мировым лидером....»
- Мастер ТРИЗ, вице-президент Международной ассоциации ТРИЗ, ректор Московского общественного института технического творчества
Александр Владимирович
Кудрявцев«Развитие технической цивилизации в конечном счете приведет к полной автономии человека от внешних обстоятельств. Техника свернется как тонкая пленка, как некая субстанция, пронизывающая человека...»
- Директор Филиала РГМУ «НКЦ геронтологии» Минздравсоцразвития РФ, академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор
Владимир Николаевич
Шабалин«Россия была и остаётся богатой интеллектуалами, несмотря на значительную утечку мозгов за рубеж. А когда будут первые результаты, с удовольствием вернутся и наши специалисты и потянутся иностранные...»
- Исследователь и теоретик фантастики и альтернативной истории, литературный критик и публицист, социолог, соционик и военный историк
Сергей Борисович
Переслегин«... Проект «2045» требует немереного инженерного обеспечения. И я утверждаю, что и для России, и для всего мира единственная возможность преодолеть фазовый барьер – это решить не биологические задачи, не биотех, а решить задачу на удержание инженерии на критические 20 лет...»
- Руководитель Отдела медицинской психологии (Научный Центр Психического Здоровья РАМН), действительный член Академии медико-технических наук РФ
Сергей Николаевич
Ениколопов«Разговоры о том, что технологически мы можем достичь бессмертия, во всяком случае, фантастического удлинения жизни, ведут к пересмотру огромного пласта наших собственных убеждений».
- Доктор философских наук, профессор
Сергей Владимирович
Кричевский«...В таком теле, как бы там медицина ни боролась, увы, есть масса рисков, радиационных и прочих, которые пока непреодолимы. И мы не можем существовать вне Земли, в этой враждебной среде, не решив эти вопросы».
- Британский учёный-киборг. Доктор наук в области технической кибернетики (Институт теории информации и автоматизации Чешской АН, 1994). PhD в области электротехники (системы управления) (Имперский колледж Лондона, 1982)
Кевин
Уорвик«...Я прочел все ваши материалы, и большинство идей мне очень близки. Ваш план работ на ближайшие 30 лет меня восхищает!»
- Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ТОИ ДВО РАН, композитор, философ
Виктор Юрьевич
Аргонов«Я думаю, что прежде, чем начать радикальную киборгизацию мозга, необходимо найти нейрокоррелят сознания. Имеет ли он физическую или чисто информационную природу в форме нейросигналов? Есть ли группа нейронов, которая непосредственно ответственна за сознание? Или, может быть, сознание порождается еще более мелкими объектами внутри нейронов...»