Лебедев про мозг

Так выглядит Зеленоград. Да, довольно зелено.

Исследователи разработали нейропротез с системой Double Neural Bypass (DNB), или двойным нейронным обходом, предназначенной для восстановления двигательных и сенсорных функций при тяжелых травмах спинного мозга.

Термин «двойной обход» обозначает искусственный «мост», позволяющий сигналам миновать поврежденный участок позвоночника. Обход двойной, так как он работает в двух направлениях: передает команды от мозга к мышцам для движения и возвращает сигналы от датчиков на руке в мозг для восстановления осязания.

Примечательно, что авторы прибегли к изобретению новой терминологии для того, что в научном сообществе уже давно известно как brain-machine-brain interfaces (интерфейсы мозг-машина-мозг).

Несмотря на странный ребрендинг, результаты хорошие, вполне стандартные и ожидаемые.

Концепция замыкания сенсомоторной петли, объединяющая декодирование двигательного намерения с сенсорной обратной связью, активно развивалась на протяжении последних десятилетий.

Эксперименты на животных предоставили ранние доказательства того, что приматы могут эффективно интегрировать искусственную сенсорную обратную связь от протеза в собственную нейронную схему (Romo et al., 1998; O’Doherty et al., 2011; Tabot et al., 2013).

Клинические приложения на людях доказали возможность восстановления контроля над парализованными конечностями через интерфейсы мозг-мышцы (Bouton et al., 2016; Ajiboye et al., 2017) и возвращения тактильных ощущений с помощью прямой стимуляции соматосенсорной коры (Raspopovic et al., 2014; Flesher et al., 2016).

Таким образом, текущая работа представляет собой эволюционное развитие уже устоявшихся методик.

https://www.nature.com/articles/s41591-026-04498-0

Глянул на обложку Nature Medicine. По сути, это все то же самое, что мы делали когда-то в Дюке на обезьянах. (Были, так сказать, пионерами. И, кстати, я лично написал этот грант.) Казалось бы — нам флаг в руки для последующего воплощения всего этого в клинике. Но судьба распорядилась иначе — другие люди рапортуют об успехах, а лаборатория в Дюке вообще перестала существовать. (Здесь помогли конкуренты, блокировавшие финансирование. А председатель департамента нейробиологии, возможно, был только рад избавиться от затмевавших его ярких личностей.) Впрочем, я здесь высказал лишь какое-то свое субъективное личное мнение.

Нейроны, отвечающие за термочувствительность задней лапы у мышей, расположены в спинномозговых ганглиях (в частности, в L4-ганглии). Исследование показало, что температурная чувствительность здесь основана на популяционном кодировании: мозг считывает информацию не по активности отдельных специализированных клеток, а по суммарному паттерну всей группы нейронов, где большинство рецепторов двунаправленно реагируют как на холод (активация), так и на тепло (подавление активности). Таким образом, ощущение температуры формируется не раздельной работой анатомически различных типов нейронов, а градиентным изменением активности единой функциональной популяции, что, вероятно, объясняется вариативностью проводимости ионных каналов TRPM8.

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(26)00489-7?rss=yes&utm_source=dlvr.it&utm_medium=twitter

При всем, что называется, уважении к участникам конференции, никаких тестов на наличие сознания не существует.

С другой стороны, я ярый сторонник времяпрепровождения «маяться дурью». С этой точки зрения конференция очень и очень правильная.

https://scientificrussia.ru/articles/mladency-pcely-i-boty-ili-kak-izmerit-soznanie

«Трудная проблема сознания», сформулированная Дэвидом Чалмерсом как нечто новое, представляет из себя пережевывание банальных рассуждений, которые воспроизводились до него множество раз.

«Трудная проблема» утверждает, что физические и функциональные процессы в мозге не объясняют «субъективный опыт» — то, что чувствуется как нечто изнутри при восприятии красного цвета или боли. (Ну и заодно то, что формирует наши представления об объективной физической реальности.)

Далее следуют рассуждения для дураков: легкие проблемы касаются механизмов обработки информации, памяти и поведения, а вот трудная проблема касается качественных состояний, называемых квалиа.

Чалмерс утверждает, что сознание не вытекает логически из физических фактов. (Полная демагогия, поскольку «физические факты» — это сознательные представления.) Это иллюстрируется через мысленный эксперимент с философским зомби — функционально идентичной человеку сущностью, лишенной внутреннего опыта (под «опытом» имеются в виду ощущения).

Это создает объяснительный разрыв, который, по мнению автора, требует либо дополнения физики психофизическими законами, либо признания независимости опыта от субстрата. (В действительности теории другого демагога, Канта, прекрасно справляются с любыми разрывами.)

Критики, включая Дэниела Деннета и сторонников иллюзионизма, утверждают, что трудная проблема — это следствие концептуальной ошибки. Они полагают, что нет скрытых метафизических сущностей, а интроспекция ошибочно представляет когнитивные процессы как некие невыразимые свойства. Иллюзионисты полагают, что мозг моделирует свои состояния таким образом, что это делает их кажущимися фундаментально иными, чем физические процессы.

Теории внимания и глобального рабочего пространства предлагают материалистические объяснения (непонятно только, объяснения чего).

Еще более идиотская теория схемы внимания Грациано предполагает, что мозг создает упрощенную модель своих механизмов внимания, и эта модель интерпретируется как осознание.

Таким образом, сознание в функциональном смысле — это «предсказательная и контрольная репрезентация», а не мистическая субстанция. (Что???)

Для ИИ и нейротехнологий эти споры имеют решающее значение. Если сознание — это результат определенной каузальной организации, то имитация такой структуры в других субстратах может привести к созданию сознательных систем. Если же сознание требует специфической биологии или не поддается функциональному объяснению, цифровое сознание может оказаться невозможным.

Современная наука, не имея возможности обнаружить метафизические сущности, фокусируется на эмпирических показателях доступа, связности и сложности систем, однако принципиальный философский спор о том, что именно делает систему осознающей, остается открытым.

https://medium.com/@timventura/what-if-david-chalmerss-hard-problem-of-consciousness-isn-t-real-7cc278cf1546

Отключение астроцитов нарушает формирование памяти

Экспериментальные подходы к изучению этой проблемы варьируются от высокоточных методов на срезах тканей до комплексных исследований на живых организмах, в каждом из которых используются специфические методики для подавления функций глиальных клеток.

На срезах мозга (ex vivo) проводятся прецизионные электрофизиологические эксперименты, позволяющие напрямую изучать синаптическую пластичность. Исследователи применяют методику патч-кламп для прямого внутриклеточного манипулирования астроцитами. В таких работах, как исследование (Henneberger et al., 2010), кальциевые хелаторы, например, BAPTA, вводятся непосредственно в тело астроцита через пипетку. Это предотвращает возникновение кальциевых волн и последующее кальций-зависимое высвобождение глиотрансмиттеров.

В условиях, когда астроциты не могут выделять модуляторы, такие как D-серин, нейроны теряют способность поддерживать долгосрочную потенциацию, что также подтверждается более ранними базовыми работами по синаптической модуляции (Perea and Araque, 2007).

Также на срезах исследуют пластичность, зависящую от времени спайков, где было показано, что сигнализация астроцитов критически важна для настройки временных окон активации нейронов (Min and Nevian, 2012).

Исследования на культурах клеток, включающих совместное выращивание нейронов и астроцитов, позволяют детально анализировать биохимические каскады в контролируемой среде. Хотя такие модели лишены естественной архитектуры мозга, они эффективно используются для изучения молекулярных механизмов. Например, именно в клеточных моделях было детально охарактеризовано, как астроциты выделяют D-серин и как его отсутствие нарушает работу нейрональных NMDA-рецепторов (Yang et al., 2003).

Эти работы помогают понять тонкую химическую регуляцию глутаматергической передачи, которая ложится в основу более масштабных сетевых процессов.

Наиболее репрезентативные поведенческие данные получают в ходе экспериментов на целом организме (in vivo), где используются методы оптогенетики и хемогенетики на свободно перемещающихся животных.

В современных работах, таких как (Adamsky et al., 2018), исследователи применяют вирусные векторы для доставки светочувствительных белков или хемогенетических рецепторов (DREADDs) под специфическими глиальными промоторами. Это позволяет временно инактивировать или активировать астроциты в строго определенные временные интервалы — например, непосредственно в моменты обучения или последующей консолидации памяти в гиппокампе.

Оптогенетическое или хемогенетическое вмешательство в работу астроцитов у живых грызунов приводит к выраженным когнитивным дефицитам и невозможности зафиксировать след памяти (энграмму), доказывая ключевую роль астроцитарной сети в системной консолидации.

Список литературы

Adamsky, A., Dorfman, K., Hardwick, S. O., et al. (2018). Astrocytic activation generates context-specific memories. Nature Neuroscience.

Henneberger, C., Papouin, T., Oliet, S. H. R., and Rusakov, D. A. (2010). Long-term potentiation depends on release of D-serine from astrocytes. Nature.

Min, R., and Nevian, T. (2012). Astrocyte signaling controls spike timing-dependent plasticity in the hippocampus. Journal of Neuroscience.

Perea, G., and Araque, A. (2007). Astrocytes potentiate transmitter release at single hippocampal synapses. Science.

Yang, Y., Ge, W., Chen, Y., et al. (2003). Contribution of astrocytes to hippocampal long-term potentiation through release of D-serine. PNAS.

Нейрон — это специализированная клетка, передающая электрохимические сигналы на большие расстояния (в пределах мозга), тогда как астроцит — глиальная клетка, обеспечивающая метаболическую и регуляторную поддержку нейрональной сети.

Отростки астроцитов (их тысячи, длиной десятки микрон) плотно окружают синапсы, формируя «трехсторонний синапс» (Araque et al., 1999).

Именно на дендритах и вблизи постсинаптических мембран происходит высвобождение нейромодуляторов и факторов пластичности, которые локально воздействуют на синаптическую передачу (Volterra & Meldolesi, 2005).

Эти сигналы запускают внутриклеточные каскады, ведущие к изменению экспрессии генов и перестройке хроматина в ядре, что обеспечивает синтез AMPA-рецепторов и структурных белков для стабилизации дендритных шипиков (Perea et al., 2009; Miftakhov et al., 2026).

Временная динамика процесса варьируется от минут для первичной модуляции синапсов до часов, требуемых для транскрипционного ответа, и длительного периода для поддержания устойчивых следов памяти (Kandel, 2001).

Благодаря такому взаимодействию астроциты переводят активность нейрональных ансамблей в долговечную архитектуру.

Таким образом, память формируется как результат интеграции локальных событий на дендритах с регуляцией ядерного аппарата клеток.

Список литературы:

Araque A., Parpura V., Sanzgiri R. P., Haydon P. G. — 1999 — Trends in Neurosciences — doi.org/10.1016/S0166-2236(99)01452-9

Kandel E. R. — 2001 — Science — doi.org/10.1126/science.1067407

Volterra A., Meldolesi J. — 2005 — Nature Reviews Neuroscience — doi.org/10.1038/э

Perea G., Navarrete M., Araque A. — 2009 — Trends in Neurosciences — doi.org/10.1016/j.tins.2009.05.006

Miftakhov A. V., et al. — 2026 — Scientific Reports (in press) — nature.com/srep/

Из рубрики «Хит парад»

В процессе бега от Альцгеймера слушал советских исполнителей, пришла в голову мысль открыть хит-парад.

Открываю.

Когда это услышал — купился. Но оказалось, что дело здесь не совсем чисто…

Тем не менее открываю хит-парад этим.

#хитпарад #беготальцгеймера

Близ Бауманской