Игры с разумом: польза космического излучения и пересадка мозга в США
Байкальский нейтринный телескоп будет работать точнее, космическая радиация делает умнее лабораторных животных, а пациент с нейрочипом Маска сыграл в шутер силой мысли. Об этом, а также о том, как российские ученые хотят победить старость с помощью вакцины и для чего США выделяет деньги на исследование возможности пересадки мозга, читайте в рейтинге новостей науки за неделю, подготовленном «Известиями».
Нейтринный телескоп станет чувствительнее
Российские ученые разработали нейросетевые алгоритмы, которые помогут специалистам улучшить разрешающую способность телескопа Baikal-GVD — обсерватории мирового уровня, предназначенной для изучения нейтрино — элементарных частиц, прилетающих из космоса. Внедрение разработки позволит получить новые сведения о космических объектах — источниках нейтрино. Нейросети опробованы на моделях, но, по мнению экспертов, главные сложности возникают при обучении искусственного интеллекта на реальных данных.
Фото: Лаборатория ядерных проблем им. В. П. Джелепова Института объединенных ядерных исследований Сборка Baikal-GVD— Особый интерес представляют нейтрино сверхвысоких энергий. Они образуются в таких объектах, как активные ядра галактик (черные дыры в центрах галактик. — «Известия») или сливающиеся нейтронные звезды. Изучая эти частицы, ученые получают значимую информацию и об их источниках, и о процессах, которые в них происходят, — пояснил «Известиям» один из создателей нового программного комплекса, научный сотрудник лаборатории обработки больших данных в физике частиц и астрофизике ИЯИ РАН преподаватель МФТИ Иван Харук.
По его словам, в процессе исследования были разработаны алгоритмы машинного обучения, которые помогают анализировать события, регистрируемые детекторами нейтринного телескопа. Предложенные программы охватывают все этапы — от очистки данных от шумов до реконструкции энергии нейтрино. Также они позволяют изучать низкоэнергетические нейтрино, которые сейчас остаются за пределами чувствительности телескопа.
В дальнейшем программы будут адаптированы и для других исследовательских установок.
Космическое излучение делает крыс более активными и любопытными
Кратковременное воздействие космического излучения увеличивает количество белков, поддерживающих жизнеобеспечение нейронов в сенсомоторной коре мозга крыс. А это зона, которая отвечает за контроль движений. Более того, оно стимулирует развитие нейронов и влияет на центральную нервную систему животных, делая их вдвое активнее и стимулируя у них исследовательское поведение. Такие выводы сделали ученые из НМИЦ психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского, проведя эксперименты на 28 животных.
Авторы исследования разделили животных на четыре группы (в каждой по семь крыс): две контрольные и две экспериментальные. Одна пара групп — контрольная и экспериментальная — была нужна для исследования поведения, а вторая — для получения данных о содержании нейротрофинов — белков, которые поддерживают жизнеобеспечение и развитие нейронов.
Чтобы воссоздать эффект радиационного воздействия, с которым столкнутся космонавты в ходе дальних космических миссий, исследователи в течение 24 часов облучали крыс экспериментальной группы γ-квантами (поглощенная доза 400 мГр была набрана за 24 часа непрерывного облучения). Это повысило чувствительность нервной ткани к излучению. Затем головы животных облучили потоком высокоэнергетических ядер углерода-12 (в этом случае поглощенная доза достигла 140 мГр). Суммарная эквивалентная доза оказалась примерно в три раза больше, чем та, которую получают космонавты за год пребывания на МКС.
— Хотя в условиях космоса мы наблюдаем уменьшение объема всех структур мозга, кроме сенсомоторной коры, есть предположение, что эти изменения происходят из-за микрогравитации, а не воздействия ионизирующих излучений. Космическое излучение, вероятно, не обязательно влечет за собой функциональные нарушения центральной нервной системы. Более того, нам удалось открыть феномен развития нейронов, вызванный радиационным излучением. Возможно, он может быть использован как физиотерапевтический подход в лечении некоторых заболеваний центральной нервной системы: болезни Паркинсона, инсульта, эпилепсии и других. Проверить эту гипотезу — наша первостепенная задача на будущее, — рассказал руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, старший научный сотрудник лаборатории психофармакологии НМИЦ психиатрии и наркологии им. В.П. Сербского Виктор Кохан.
Пересадка мозга для победы над смертью
Проект по пересадке мозга, направленный на «победу над смертью», получил значительное финансирование в США. Агентство передовых исследовательских проектов в области здравоохранения (ARPA-H) выделило $110 млн на инициативу Жана Эбера по замене тканей мозга, чтобы продлить жизнь и здоровье. Эбер, биолог из Медицинской школы Альберта Эйнштейна, исследует возможность постепенной замены старых участков мозга на молодые, выращенные в лаборатории. Проект направлен на продление жизни и может помочь восстановить функции после аварий.
Как описал Жан Эбер в своей книге 2020 года «Замена старения», для того, чтобы жить вечно, люди должны найти способ заменить все части своего тела молодыми, подобно тому, как автомобиль с большим пробегом продолжает работать,когда происходить замена запчастей, пишет издание MIT Technology Review.
Агентство ARPA-H, созданное по образцу DARPA, организации Министерства обороны, занимающейся перспективными военными разработками, предоставляет руководителям своих проектов беспрецедентную свободу действий при заключении контрактов на разработку новых технологий. Среди его первых программ — разработка домашних тестов на рак и лечение слепоты с помощью пересадки глаз.
Пациент с нейрочипом Маска сыграл в шутер силой мысли
Neuralink Илона Маска объявила о значительных достижениях второго пациента по имени Алекс, которому в прошлом месяце вживили мозговой чип. Согласно отчету на сайте компании, он смог управлять курсором мыши с помощью силы мысли и сыграть в шутер Counter-Strike 2.
Фото: NeuralinkРаньше ему приходилось использовать для этого управляемый ртом контроллер, но такой джойстик позволял выбрать только одно действие за раз — либо перемещение по карте, либо прицеливание. Теперь же он может целиться силой мысли и одновременно двигаться, используя контроллер. «Просто бегать так приятно, потому что я могу смотреть по сторонам, и мне не нужно двигать Quadstick влево и вправо», — рассказал Алекс Neuralink.
Сооснователь Neuralink Илон Маск выразил оптимизм по поводу будущего компании, прогнозируя широкое распространение технологии вживления мозговых чипов. По его мнению, через десять лет на Земле будут миллионы людей с подобными имплантами.
В России создают вакцину от старости
Специалисты университета «Сириус» приступили к созданию вакцины, продлевающей период здоровой жизни. Такой препарат будет удалять из организма старые нефункциональные клетки с нарушенным метаболизмом. Именно их накопление ученые связывают с возрастной дисфункцией органов и тканей, а также с хроническим воспалением, которое нарастает с возрастом. С помощью активации адаптивного иммунитета ученые хотят обучить организм самостоятельно бороться со стареющими клетками, тем самым продлив период активной жизни. Пока исследование находится на начальном этапе, его завершение запланировано на 2026 год.
— Разрабатываемый нашей командой подход отличается от общемировых тенденций. Его суть состоит в том, чтобы восстановить способность организма удалять старые клетки из тканей. Для этого мы планируем использовать механизмы адаптивного иммунитета и хотим научиться помогать иммунной системе удалять сенесцентные клетки, как это происходит в молодом возрасте, — рассказал «Известиям» руководитель проекта старший научный сотрудник направления «Медицинская биотехнология» университета Даниил Шевырев.
По его словам, это сложная и нетривиальная задача, на пути решения которой множество преград и подводных камней. Даже частичное решение этих проблем создаст потенциал для разработки персонифицированных подходов для продления здоровой старости, добавил он.