Новости нейробиологии: бессонный мозг ест сам себя, волшебная шляпа Илона Маска, переключатель-кутила, и кое-что ещё

Сон – это важно. Сон – это хорошо. Рано или поздно все мы приходим к этому заключению (я скучаю по тем дням детства, когда дневной сон был обязанностью, а не удовольствием, за которое сегодня приходится краснеть). Во время сна новые воспоминания консолидируются, а токсичные побочные продукты дневной мозговой активности выводятся. Но вот что было неожиданно, так это открытие исследователей из Политехнического университета Марча, обнаруживших, что недостаток сна включает тот же самый процесс – однако, в этом случае он проходит в экстремальном варианте. Выходит, что хроническая потеря сна переводит мозг ^[1] из режима нормальной уборки по выходным в режим маниакального опустошения – при этом он устраняет и здоровые, необходимые нейронные связи.

Учёные обнаружили, что у мышей с недостатком сна определённые клетки мозга ^[1] проявляют необычно большую активность. Эти клетки – астроциты ^[2] и микроглия ^[3]. Первые обрезают ненужные связи между нейронами, вторые – охотятся за повреждёнными клетками и клеточным мусором. По большей части астроциты проявляют активность в районе более взрослых и часто используемых соединений, которым, вероятно, в любом случае требуется больше обслуживания – ничего драматичного. Однако увеличение активности макрофагов ^[4] микроглии у хронических недосыпальщиков вызывает большое опасений. Чрезмерная активация микроглии связана с болезнью Альцгеймера и другими нехорошими заболеваниями. Было показано, что недостаток сна делает людей уязвимыми к выработке деменции, поэтому, вероятно, все эти факты связаны между собой. Что я могу сказать? Эти ваши авралы на всю ночь того не стоят.

Теперь давайте я вброшу немножечко сенсаций: учёные заставили мышей объедаться жирной едой, направляя лучи лазеров им в мозг ^[1]! А теперь серьёзно: учёные обнаружили, что область мозга ^[1] под названием «zona incerta» (неопределённая зона ^[5]) при оптогенетической ^[6] стимуляции мгновенно заставляет мышей объедаться мышиным эквивалентом чипсов и конфет. При прекращении стимуляции животные возвращаются к разумной, нормальной диете. Регулярные стимуляции в течение недели приводят к тому, что животные начинают объедаться постоянно (они съедают 35% дневной нормы за десять минут) и набирают лишний вес. Поскольку ранее неопределённую зону вообще не связывали с пищевым поведением, это открытие поможет нам лучше понимать и лечить расстройства приёма пищи ^[7] (возможно, даже найти переключатель для обжорства). Это также может помочь объяснить, почему люди с болезнью Паркинсона после глубокой стимуляции участков мозга ^[1], ответственных за моторику, и расположенных близко к неопределённой зоне, иногда начинают злоупотреблять едой.

И как только вы решили, что у Илона Маска и так дел уже по горло, он объявляет о старте новой революционной программы. Это Neuralink – проект по созданию интерфейса мозг-компьютер (brain-computer interface, BCI), помогающего людям с ограниченными возможностями, соединяющего мозг ^[1] с ИИ и в итоге способного создать всеобщую телепатию (привет от Айзека Азимова!)

Всё должно работать через нейронный шнурок, ультратонкую сеть, разворачивающуюся в мозге ^[1] после введения, покрывающую всю кору набором электродов, которые записывают, декодируют и передают беспроводным способом сигналы мозга ^[1]. Команда Neuralink собирается одновременно записывать работу миллиона нейронов (в настоящем времени лучшие подобные системы состоят из 100 электродов, записывающих работу 100 нейронов, при том, что мозг ^[1] в целом содержит порядка 80 млрд нейронов). Когда всё это заработает, у нас в головах будет Google Autocomplete, станет возможным восстанавливать зрение, проводить облачные ИИ-вычисления в голове так, чтобы они ощущались, как часть сознания – и много чего ещё.

Звучит, как научная фантастика, и, в общем, пока это так и есть – с текущими BCI часто требуется хирургическое вмешательство, они обеспечивают очень малую скорость передачи информации и способны декодировать лишь очень простые сигналы, вроде «Я хочу двинуть рукой вправо» или «Я смотрю на определённую букву» (что, конечно, уже неплохо – пациенты способны контролировать протезы силой мысли, парализованные люди – контактировать с внешним миром). Нейрошнурок должен преодолеть все эти препятствия, быть ультра-тонким, ультра-маленьким, биосовместимым, способным разворачиваться и покрывать кору, и обладать большей пропускной способностью. Кроме того, пока что нам неизвестно, как именно мозг ^[1] делает вычисления, мы не знаем, как записывать нейроны, и т.д., и т.п. – работы для достижения следующего большого прорыва ещё много.

Помните, как в 15 лет вы закатили истерику, потому что ваша мама решила, что татуировка на лице – не лучшая идея? Хотите знать, почему у вас больше не бывает подобных истерик (надеюсь) во взрослом возрасте? Исследователи из Пенсильванского университета обнаружили одну из возможных причин такой перемены. Судя по всему, возрастные изменения в организации мозговой сети служат основой улучшений в работе исполнительных функций. Когда мозг ^[1] взрослеет, то его модульные сети (визуальная сеть, сеть внимания и т.п.) сильнее разграничиваются друг от друга, но при этом всё равно неплохо взаимодействуют друг с другом. По сути, у вас вырабатываются специализированные отделы мозга ^[1], эффективно общающиеся друг с другом, и не генерирующие шум, в котором сложно разобраться. Это благоприятно сказывается на процессе принятия решений, контроле импульсов и всяком другом. Также, судя по всему, то, насколько хорошо развиваются ваши исполнительные функции (то есть, какова вероятность того, что вы впадёте в истерику или сделаете правильный выбор), зависит, по крайней мере, частично, от того, насколько выражены эти модули в вашем мозге ^[1]. Интересно рассматривать этот фактор как ещё один биомаркер ненормального развития мозга ^[1] или фактор риска появления психических болезней.

Автор: SLY_G

Источник ^[8]