*Вычисления с помощью суперкомпьютеров будущего, производительностью на порядок превосходящих существующие.
Отдельное спасибо The Royal Society of Medicine за предоставление доступа к необходимым материалом.
Орган весом около 3 фунтов, известный как самая целостная часть человеческого тела, контролер нашего поведения, инициатор движений тела или истолкователь чувств. Укрытый в своей костяной ракушке и погруженный в защитную жидкость, этот орган стал основой разума и источником всех качеств, которые определяют человечество. Это венчающая жемчужина человеческого тела, всемогущий человеческий мозг.
Тысячелетиями философы и ученые восторгались «магией» человеческого мозга и до недавнего времени простая мыль о вмешательстве в него казалась рискованным предприятием. К счастью, мозг начал выдавать свои секреты.
Неврологи за последние 10 лет выяснили больше о мозге человека, чем за все предыдущие века вместе взятые, и все благодаря значительным подвижкам в неврологии и поведенческих исследованиях. Идея трансплантации или переноса сознания больше не сцена из фантастического фильма Роберта Хайнлайна «Не убоюсь я зла», а доступная реальность.
Эта подборка - не более чем введение в познание человеческого мозга, от ранних «исследовательских» попыток до открытий 21 века и этико-философских проблем, с которыми человечество столкнулось в качестве последствия этих открытий: бессмертие, умирание религий, псевдо-реальность и так далее.
Мозг гоминида развился и вырос в размерах от приблизительно 600 граммов (Homo habilis) 2-3 миллиона лет назад до 1500 граммов. Занимательно, что последние 28 тысяч лет существования человека на самом деле уменьшили наш мозг примерно на 150 граммов, но ведь размер не имеет значения, так? По крайней мере, я такое слышал…
Как мы сюда попали? (от 4000 до н.э. до 20 века)
4000 до н.э. — Первое известное упоминание человеческого мозга найдено в древней шумерской записи. Неизвестный автор подробно описывает стадии изменения сознания после употребления в пищу частей макового растения.
2000 до н.э. — Трепанация — форма примитивной операции на мозге, широко практикуется доисторическим человеком, которая включает сверление дыры в черепе. Трепанированные черепа со свидетельствами исцеления найдены в различных местах, предполагается, что пациенты выжили. Трепанацией лечат головные боли, эпилепсию и ментальные заболевания.
450 до н.э. — Алкмеон Кротонский, древнегреческий ученый, заключает, что мозг — это главный мыслительный и чувственный орган. Он также предполагает, что оптические нервы — это проводники света к мозгу и что глаз также содержит свет. Интересная теория о том, что глаза — это «комната света», поддержана множеством неврологов вплоть до середины 18 века.
170 до н.э. — Гален, врач солдат Римской империи, считает, что мозг — это большая железа, которая содержит 4 важнейших жидкости. Кровь, слизь, желчь и черную желчь. Он также уверен, что главные ментальные способности (мышление, память, чувства и эмоции) находятся в желудочках мозга. Теория Галена относительно «физических способностей» имеет огромное влияние и остается доминирующей теорией более чем тысячеление.
1543 — Андреас Везалий, анатом, публикует «О строении человеческого тела» (De Humani Corporis Fabrica), одну из первейших книг по неврологии. Везалий оспаривает теорию Галена, что высшие функции мозга находятся в желудочках. Он открыл, что мозг животных имеет абсолютно идентичные органы. “Поскольку у животных нет души, желудочки не могут быть «разгадкой эмоций и памяти», аргументирует он.
1791 — Луиджи Гальвани, итальянский физиолог, вводит понятие «животного электричества». Он выяснил, что нервная система посылает информацию с помощью электроимпульсов. Его работа становится важным шагом навстречу современному пониманию нервной деятельности на базе электричества.
1862 - Поль Брока, исследователь-невролог, определяет местоположение разговорного центра мозга. Работа Брока с пациентами с повреждениями мозга убедила его, что целостность левой фронтальной доли важна для речи и повреждение этой части ведет за собой афазию. Он также указывает, что речевой центр находится в третьей извилине префронтальной коры головного мозга, сейчас известной как зона Брока.
1906 — Сантьяго Рамон-и-Кахаль и Камилло Гольджи получают Нобелевскую премию за работу по исследованию структуры и функций нервных клеток. Кахаль был первым, кто изолировал клетки возле поверхности мозга — они получили имя клеток Кахаля. Исследование подробно описывает механизмы соединительных процессов нервных клеток и рассказывает об основных изменениях, которые претерпевают нейроны в ходе работы всей нервной системы.
1929 — Ганс Бергер создает первый инструмент для записи и измерения электрической активности человеческого мозга — электроэнцефалограф. Известное также как ЭЭГ, изобретение Бергера сейчас распространено в исследованиях мозга и постоянно используется сегодня в неврологии и психиатрии.
1932 — Лорд Эдгар Адриан и Сэр Чарльз Шеррингтон получают Нобелевскую премию по медицине за исследование механизмов передачи сообщений между нервами.
1953 — Натаниэль Клейтман и Евгений Азеринский описывают фазу сна с быстрыми движениями глаз (БДГ), феномен, открытый в ходе исследований процессов сна у детей. До этого момента ученые исходили из того, что мозг просто пассивен и неподвижен во время сна. Но используя ЭЭГ для записи мозговой активности, Клейтман и Азеринский выяснили, что их электрические сигналы очень похожи на сигналы бодрствующего человека.
Проект Человеческий Мозг - HBP (2013)
Human Brain Project — это огромное десятилетнее научное исследование, начавшееся в 2013 под руководством Генри Макрама (École Polytechnique Fédérale в Лозанне) и финансируемое в основном Европейским союзом. Его цель - создать беспрецедентный сборник нейронных данных, интерфейс для визуальной навигации по этим данным и как возможность — ранее не реализованная — сделать заключения о живом человеческом мозге, все это за срок субсидирования. Проект базируется в Женеве, Швейцария.
Если смотреть глубже, HBP ставит двенадцать целей, а не одну, из которых шесть очень меня интересуют, но я остановлюсь на предмете моей следующей статьи:
• Симуляция мозга — разработать ИКТ-инструменты, чтобы производить высокоточные цифровые реконструкции и симуляции мозга мыши, а в итоге и мозга человека.
• Разработка интерактивного супервычисления — Создать архитектуру аппаратной части и системы программного обеспечения для визуально интерактивного, многоуровневого вычисления на суперкомпьютерах и двигаться в сторону работы с экза-компьютерами.
• Разработка и управление шестью ИКТ-платформами — Создать инструменты HBP, методы и данные, доступные для научного сообщества, разработать и управлять шестью специализированными платформами, посвященными соответсвенно нейро-информатике, мозговой симуляции, вычислению с высокой производительностью, медицинской информатике, нейроморфному вычислению, нейроробототехнике, а также единый портал, предоставляющий общую точку доступа ко всем платформам.
• Разработка вычисления и робототехники по образу мозговой деятельности - Создать ИКТ-инструменты, поддерживающие внедрение экзогенных (восходящих) и эндогенных (нисходящих) моделей мозга в нейроморфное вычисление и нейро-автоматизированные системы.
• Формирование карты мозговых заболеваний - Создать ИКТ-инструменты, чтобы объединять и распределять по группам анонимные данные пациентов.
• Управление образованием и знанием - Внедрить программу междисциплинарного образования молодых ученых, чтобы развивать конвергенцию ИКТ и неврологии, а также создать новые возможности для Европейской академии и индустрии.
Сознательная коммуникация brain-to-brain (2014)
В документе, опубликованном Journal PLOS One, неврологи и компьютерные инженеры из Университета Вашингтона в Сиэттле описали интерфейс для коммуникации между двумя человеческими мозгами, который позволяет двум людям вместе играть в простую видео-игру. Ранее в том же году компания из Барселоны под названием Starlab описала передачу простых слов вроде «чао», закодированных в бинарные единицы, между мозгами двух человек, находящихся на разных континентах.
Проектирование памяти при помощи LTD и LTP или копируемых эмоций (2014)
Роберто Малинов, доктор медицины и философии Университета Калифорнии, со своими коллегами смог включать и выключать память страха у генетически выведенных мышей с помощью световых вспышек. Онтогенетическая технология произвела первое причинно-следственное доказательство того, что воспоминания формируются прочными связями между нейронами.
Массачусетский технологический институт вывел онтогенетику на новый уровень. Там научили мышь бояться определенной зоны своей клетки, где она получает электрический заряд - и таким образом смогли изолировать не просто память, но и сам компонент страха. Потом они заново активировали этот страх, когда мыши начали заигрывать с женскими особями - и грызуны нашли спасение в терроре. Представьте возможности удаления страха, созданного травматическими моментами, при сохранении самих воспоминаний нетронутыми.
Донорские клетки для дегенеративных заболеваний? (2014)
Доктор Стивен Голдман, профессор неврологии и нейробиологии, отмеченный Медицинским центром Университета Родчестера, и его команда исследователей из того же центра ввели неразвитые глиальные клетки человека (мозговые вспомогательные клетки, которые формируют развитие нейронов) мышатам. Когда они выросли, введенные клетки развились в астроциты и взяли на себя их функции.
Глиальные клетки контролировали рост нейронов в мозгу мыши, улучшали эффективность собственной нервной сети грызуна и в итоге «создали» более развитый мозг. Это показывает не только что возможно вывести более умных мышей, просто вводя им человеческие вспомогательные клетки — что само по себе вызов, — но также и что мы, вероятно, сможем «чинить» мозги молодых людей, страдающих, к примеру, от дегенеративных заболеваний.
3D-печать структур, аналогичных мозговым (2015)
Исследователи из Университета Уоллонгонга в Австралии выяснили, что используя специальные био-чернила они могут успешно воспроизвести человеческий мозг с помощью 3D-принтера. Чернила создали, собирая неразвитые кортикальные нейроны из эмбрионов мышей и «упаковывая» их в гидрогель из биополимера, а затем заправляя полученную субстанцию в ручной принтер. Их работа также доказала, что гидрогель способствует росту нейронов и совмещению тканей в куски размером в тысячи микронов, что образует структуру, похожую на кору головного мозга.
«… наш мозг лежит в основе целого ряда человеческих переживаний. К примеру, криминальность. Что это значит, быть способным на преступление? Экономическое поведение. Что заставляет нас влюбляться? Почему мы становимся друзьями? Почему объявляем войну людям, которых даже не встречали? С развитием нейробиологии мы сможем понять все это с точки зрения механизмов мозга». Сэм Вонг, отдел молекулярной биологии Принстонского института нейробиологии.
Дополненная реальность - «божий шлем» (2015)
Наконец, что такое сознание? Высшие состояния нашего сознания вроде внетелесного опыта, ситуаций на пороге смерти, психоделических состояний, нарушения артикуляции, состояния транса (иногда также называемого спиритическим или религиозным) — все они до определенного момента объясняются современной медициной.
Шлем, изначально названный Корен в честь его изобретателя Стэнли Корена, а сейчас более известный как «божий шлем» — это устройство, разработанное нейробиологами Лаврентийского университета для изучения креативности, религиозных состояний и эффектов незначительной стимуляции височных долей.
Устройство работает при помощи изоляции определенных частей активности головного мозга при помощи слабых магнитных полей, которые стимулируют полушария атипичными способами. Шлем использовали в исследовании в области нейро-теологии, работе о нейтральных корреляциях между религией и духовностью.
Подобные устройства для массового потребления уже вышли на рынок, и игровая индустрия очень интересуется этой технологией. Представьте «божий шлем” в паре с очками дополненной реальности. Не нужны даже тактильные перчатки или специальные костюмы. Совмещение этих двух технологий даст каждому смертному возможность испытать самые сакральные переживания человечества, переживания избранных, в простой компьютерной игре. Неужто физический мир, в который мы верим, — это просто иллюзия? Конец религий, расшифровка человеческого мозга, объяснение происхождения всего сущего?
По информации http://www.4cio.ru/news/view/5404
