Мозг. Советы ученого, как по максимуму использовать самый совершенный в мире орган - Майк Трентер

и понимания друг друга, Microsoft разработала технологию, которая позволяет переводить разговор на 70 языков в реальном времени. Приложение «Переводчик Microsoft» – это только первый этап разработки универсального переводчика, но он уже дает возможность 100 людям присоединиться к беседе (при этом в одно время может говорить только один человек). Учитывая, что программа знает более миллиона слов в каждом языке (словарный запас среднестатистического человека составляет всего 20 тысяч), она является прекрасной отправной точкой для будущих универсальных коммуникаторов. Прогресс в этой области приведет к тому, что перевод будет осуществляться у человека в мозге без необходимости использования внешнего устройства. Если коммуникация между мозгами продолжит развиваться по ожидаемой траектории, то это будет происходить практически мгновенно. Вы начнете слышать, как кто-то говорит у вас в голове (пока это звучит весьма пугающе). Если вы пока не готовы к голосам в голове, не переживайте. Возможно, следующие поколения переводчиков будут интегрированы в какие-нибудь портативные устройства, например очки или наушники. Но перспектива объединения НКИ с языковыми переводчиками не может не восхищать.

Как бы здорово ни было разговаривать друг с другом, люди уже давно мечтают научиться общаться с животными.

Компания Zoolingua считает, что разработает способ разговаривать с собаками менее чем через 10 лет. Ученые, наблюдающие за собаками по видеозаписям, считают, что смогут перевести лай на язык человека. Учитывая, что 70 % владельцев домашних животных утверждают, что четко понимают способы коммуникации своего питомца, устройства для перевода с языка животных могут появиться относительно скоро. Тем не менее в настоящее время мы многого не знаем о коммуникации между животными, особенно об их языковых центрах мозга. Центры языка и речи в мозге человека очень развиты, и перенос наших знаний о них на мозг животных весьма ненадежен.

Поскольку собаки в основном общаются с помощью языка тела и используют более простые формы коммуникации, чем люди, исследователи из Университета Северной Каролины разработали специальный компьютер, который находится в шлейке животного и имеет датчики, отслеживающие и расшифровывающие его эмоциональное состояние. Хотя устройство не очень полезно для обычных владельцев питомцев, есть вероятность, что эти наработки пригодятся в обучении служебных собак, а также собак-спасателей и собак-саперов. Если наука и технологии продолжат развиваться, портативные устройства станут крепкой основой для установления связи между разумом человека и животного. Возможно, это будет не прямая коммуникация, а обмен основными эмоциональными реакциями.

Здоровье и болезни

Органоиды

Раньше, чтобы узнать, как работают разные области мозга и почему они важны, нейробиологи наблюдали за последствиями черепно-мозговых травм. Такие травмы приводили к некоторым ограничениям в работе этого органа, и ученые иногда даже повреждали определенные области в мозге животных, чтобы узнать, к чему это приведет. Да, этические нормы в XX веке были сомнительными. Другие экспериментальные методы основывались на изменении работы клеток мозга путем применения препаратов, улучшающих или ухудшающих его функционирование.

Будущие исследования зависят от научного вклада в более совершенные модели болезней. Эти модели представляют собой лабораторные эксперименты, которые позволят протестировать метод лечения, прежде чем он будет применен на пациенте.

Конечно, ученые и сегодня в своих исследованиях полагаются на модели, но сейчас им действительно необходимы эксперименты, показывающие, как начинается болезнь.

Это чрезвычайно трудно изучать на людях. К моменту появления неврологических симптомов болезнь успевает спрогрессировать, поэтому ученые ищут новые способы моделирования ранних стадий. Поняв патогенез (как развивается заболевание) той или иной болезни, врачи в будущем смогут сосредоточиться на маркерах ее начала, например, таких, как специфические белки. Именно эти биомаркеры могут изменить существующие скрининги и способствовать ранней диагностике. Хотя ученые могут обнаружить множество изменений в крови пациента (обычно биомаркеры ищут именно в ней), они не всегда хорошо коррелируют с ранней стадией болезни. Поэтому нужно внимательнее наблюдать за тем, что происходит с пациентом, и искать новые способы диагностики.

Благодаря достижениям в создании моделей органов под названием «органоиды», о которых мы скоро поговорим, ученые вступят в новую эру открытия специфичных биомаркеров, которые помогут определять и лечить болезни с беспрецедентной точностью.

Мозговые органоиды[44] – это группы стволовых клеток, выращенных в лаборатории, которые преобразуются в разные типы клеток и образуют что-то вроде трехмерного мини-мозга. Они позволят лучше понять заболевания, и ученые уже используют их, чтобы больше узнать об этом органе и о патогенезе болезней. Сегодня органоиды слишком примитивны, чтобы напоминать человеческий мозг, поскольку у них отсутствуют кровеносные сосуды и иммунная система, однако они все же обладают некоторыми важными особенностями, необходимыми для его изучения. Например, чтобы получить лучшее представление о клеточных системах, ученые могут посмотреть, как взаимодействуют отдельные типы клеток. Наблюдая за их жизненным циклом, исследователи получают более полное представление о развитии заболеваний.

Например, исследователи из Гарвардской медицинской школы создали органоид, имитирующий болезнь Альцгеймера. Они наблюдают, как внутри клеток вырабатываются и накапливаются бета-амилоиды, играющие ключевую роль в развитии болезни[45]. Исследователи считают, что этот тип органоидов может привести к открытию биомаркеров других генетических заболеваний и разработке новых тестов для их диагностики.

Органоиды особенно важны для изучения психических расстройств, например шизофрении, поскольку результаты исследований, в которых были использованы животные модели, плохо применимы к людям.

Созданные на данный момент органоиды не настолько хороши, чтобы результаты исследований можно было применить к человеческому мозгу, однако ученые приближаются к созданию его модели. Это относительно новый аспект нейробиологии, но будущие органоиды, сочетающие тканевую инженерию и синтетическую биологию, благодаря которым нанотехнологии могут быть внедрены в живые клетки, очень перспективны.

Ученые могли использовать это сочетание технологий для наблюдения за процессами, происходящими в клетках. Например за развитием и нарушением работы транспортных механизмов в клетках мозга или клеточными изменениями, способствующими формированию долговременных воспоминаний. Если бы, скажем, запрограммированные вирусы могли применяться, чтобы помочь одним нейронам образовывать связи с другими, улучшенная система органоидов могла бы использоваться для изучения того, как это выглядит. Так, исследование 2020 года показало, как вирус герпеса способен непосредственно производить новую органоидную систему болезни Альцгеймера, которая имеет множество характеристик настоящего заболевания. Возможно, в следующий раз вы с большим уважением отнесетесь к простуде на губах.

Эти исследования, несомненно, помогут найти новые способы защиты от потери нейронов при инсульте, деменции и раке. На самом деле данная технология уже постепенно проникает в нашу жизнь, поскольку наномедицина теперь использует трехмерные модели расположения клеток, чтобы настроить их конфигурацию в соответствии с желаниями ученых. Для этого используется метод DPAC (ДНК-запрограммированное собрание клеток). По сути, это долгий путь объяснения того,