Лебедев про мозг

Из рубрики «Художественная фотография» Вид из окна накануне грозы. #художественнаяфотография

Из рубрики «Художественная фотография» Вид из окна накануне грозы. #художественноефото

Как и было обещано, рассказ о конференции в Самаре. Первая презентация там была моя: https://youtu.be/NwKscGpqryk?is=YugSdErqrkjtExx_ И это было о нейрональной доктрине против нейросетевой доктрины, что иногда изображают как некое реальное противостояние. Здесь могут возразить, что проблема выеденного яйца не стоит, но все же до сих пор эти вопросы обсуждаются в разных формах, с привлечением ИИ в том числе. За 30 минут я привел некоторые примеры и набросал схемы. Но этот доклад нужно дальше оттачивать, чем я и буду заниматься в ближайшие недели. #bcisamara

Из рубрики «Марсианские хроники» #марсианскиехроники

Оценили

Как тебе такое, Том Оксли?

Между тем в телевизоре

Прибыл на мероприятие

Из рубрики «Марсианские хроники» #марсианскиехроники

Сергей Шишкин был прав. Том Оксли, сооснователь и глава компании Synchron, разработавшей эндоваскулярный нейроинтерфейс Stentrode, использует eye tracking в качестве элемента управления. Более того, в официальных критериях отбора пациентов для клинических испытаний Synchron прописано требование: у пациента не должно быть нарушений движений глаз, которые могли бы помешать использованию систем айтрекинга. Эндоваскулярный интерфейс Stentrode вводится через яремную вену и располагается внутри кровеносного сосуда рядом с моторной корой. Так как он не внедряется напрямую в ткань мозга, качество сигнала значительно ниже, чем у внутрикорковых матриц. Нейроинтерфейс с горем пополам считывает попытку совершить движение, но им невозможно вести курсор по экрану. Оксли подчеркивает, что трекинг глаз идеален для быстрого и плавного перемещения курсора в нужную точку экрана. Однако по его утверждению глазами крайне тяжело кликать, скроллить или перетаскивать иконки; ведь для этого приходится долго задерживать взгляд или неестественно моргать, что быстро утомляет пользователя. Поэтому пользователям впаривают «гибридную» систему. Пациент переводит взгляд на нужную иконку или букву на экране смартфона или планшета, за что отвечает внешняя камера eye tracking. Затем «силой мысли», например, пытаясь сжать руку в кулак, он совершает нажатие, и за этот ментальный клик уже отвечает имплантированный Stentrode. Так водят за нос не только нас, но и всякие там Apple и т.п., которые вкладывают в эту ерунду миллионы. #шишкинбылправ

Сергей Шишкин был прав. Том Оксли, сооснователь и глава компании Synchron, разработавшей эндоваскулярный нейроинтерфейс Stentrode, использует eye tracking в качестве элемента управления. Более того, в официальных критериях отбора пациентов для клинических испытаний Synchron прописано требование: у пациента не должно быть нарушений движений глаз, которые могли бы помешать использованию систем айтрекинга. Эндоваскулярный интерфейс Stentrode вводится через яремную вену и располагается внутри кровеносного сосуда рядом с моторной корой. Так как он не внедряется напрямую в ткань мозга, качество сигнала значительно ниже, чем у внутрикорковых матриц. Нейроинтерфейс с горем пополам считывает попытку совершить движение, но им невозможно вести курсор по экрану. Оксли подчеркивает, что трекинг глаз идеален для быстрого и плавного перемещения курсора в нужную точку экрана. Однако по его утверждению глазами крайне тяжело кликать, скроллить или перетаскивать иконки; ведь для этого приходится долго задерживать взгляд или неестественно моргать, что быстро утомляет пользователя. Поэтому пользователям впаривают «гибридную» систему. Пациент переводит взгляд на нужную иконку или букву на экране смартфона или планшета, за что отвечает внешняя камера eye tracking. Затем «силой мысли», например, пытаясь сжать руку в кулак, он совершает нажатие, и за этот ментальный клик уже отвечает имплантированный Stentrode. Так водят за нос не только нас, но и всякие там Apple и т.п., которые вкладывают в эту ерунду миллионы. #шишкинбылправ

«Классическое» представление о локализации функций в мозгах опровергли в сотый раз. На этот раз исследовали вокальную коммуникации игрунок. Оказалось, что за взаимосвязь слухового восприятия, принятия решений и речевой моторики отвечают бегущие по коре волны, два типа волн: вращательные и поступательные. Частота — в тета-диапазоне. Поступательная волна непосредственно перед вокализацией модулирует высокочастотную активность в префронтальной и слуховой зонах. Зачем? А чтобы «обеспечить точное сенсорное предсказание и превратить разрозненные нейронные ансамбли в единый динамический интерфейс общения» (что бы это ни значило). https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.15.725341v1

В современной клинической нейрофизиологии ключевой задачей является восстановление двунаправленного обмена информацией между мозгом и телом, нарушенного из-за инсульта или травм спинного мозга. Для этого используются методы «считывания» (декодирование намерений из нейронной активности) и «записи» (целевая электростимуляция или механическая поддержка) на кортикальном, спинальном и периферическом уровнях. Объединение декодирования и актуации в замкнутые системы с обратной связью позволяет не только повысить точность управления и чувство воплощения протеза, но и задействовать активность-зависимую нейропластичность для долгосрочного восстановления нарушенных функций. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138824572600413X

Из рубрики «Философские притчи» Однажды голуби ориентировались по солнцу, когда строили свой маршрут. И поэтому у них всегда получалась правильная траектория из любой точки домой. Правда, они не учли, что расположение солнца на небе разное в зависимости от времени суток. Поэтому их результат несколько напоминал фальсификацию результатов. А вот другой группе голубей было не до фальсификаций, потому что ученые уничтожили в их организме все макрофаги, выполнявшие важные физиологические функции. Эти голуби решили никуда не лететь и лишь только мастурбировать напоследок. Вот так же и сознание. В нем есть перемещения во времени и пространстве. Но это все лишь иллюзии. На самом деле ни времени, ни пространства нет, хотя они и присущи сознательному восприятию. И, значит, в самом деле можно никуда не летать. #философскиепритчи

Картинка дня: Вот так по мнению ИИ образуется магнитное поле мозга. Если не согласны (или согласны), комментируйте.

Из рубрики «Для эрудитов» Принцип работы магнитно-резонансной томографии основан на свойствах атомов водорода, которые в огромном количестве содержатся в тканях человека в составе воды и жиров. Ядро каждого атома водорода представляет собой протон, обладающий собственным магнитным моментом, то есть ведет себя как крошечный магнит. В обычных условиях эти протоны ориентированы хаотически, но при помещении пациента в сильное постоянное магнитное поле томографа их магнитные моменты выстраиваются вдоль силовых линий поля, подобно стрелке компаса. Это создает суммарную намагниченность тканей. Затем аппарат генерирует радиочастотный импульс, точно настроенный на резонансную частоту протонов. Этот импульс подается перпендикулярно постоянному полю и заставляет часть протонов синхронно перевернуться, отклонившись от оси основного поля. После окончания импульса протоны начинают возвращаться в исходное состояние, процесс, называемый релаксацией. При этом они отдают поглощенную энергию, испуская собственный радиочастотный сигнал. Время релаксации различается для разных тканей, например, для жира и воды, а также меняется при патологических изменениях. Градиентные катушки создают дополнительные слабые магнитные поля, которые линейно меняются в пространстве, что позволяет протонам в разных точках тела прецессировать, то есть вращаться, с разной частотой. Компьютер анализирует полученные сигналы, определяя их происхождение по частоте и фазе, и строит трехмерное изображение среза тела. Так получают классические анатомические снимки МРТ. Функциональная МРТ, или фМРТ, использует тот же физический принцип, но измеряет не структуру, а активность мозга. Ее работа опирается на эффект, известный как BOLD, что расшифровывается как контраст, зависящий от уровня оксигенации крови. Когда какой-либо участок мозга активно работает, его нейроны потребляют больше кислорода и глюкозы. Сосуды в этом месте расширяются, и приток свежей, богатой кислородом крови возрастает значительно сильнее, чем это нужно для покрытия потребления. В результате концентрация оксигемоглобина, то есть гемоглобина, связанного с кислородом, в активной зоне оказывается выше, чем в покое. Оксигемоглобин является диамагнитным веществом, он почти не искажает локальное магнитное поле. В отличие от него, дезоксигемоглобин, или гемоглобин без кислорода, обладает парамагнитными свойствами и создает микроскопические неоднородности магнитного поля, которые ускоряют потерю сигнала МРТ. Таким образом, когда активность нейронов повышает соотношение оксигемоглобина к дезоксигемоглобину, неоднородности магнитного поля уменьшаются, и сигнал МРТ на этом участке становится чуть сильнее. Компьютер сравнивает серии быстрых снимков, сделанных с интервалом в несколько секунд, и выявляет области, где сигнал систематически возрастает во время выполнения определенного задания. На карте мозга эти зоны отображаются как цветные пятна, показывая, какие участки вовлечены в процесс мышления, движения или восприятия. #дляэрудитов

Из рубрики «Для эрудитов» Функциональная магнитно-резонансная томография, или фМРТ, это метод нейровизуализации, который позволяет отслеживать активность различных областей мозга в реальном времени, хотя и с некоторыми ограничениями. Принцип работы основан на кровоснабжения мозга. Нервные клетки, когда они активно работают, потребляют больше кислорода и глюкозы. В ответ на это кровеносные сосуды локально расширяются, и приток крови к активной зоне увеличивается. Оксигемоглобин (с кислородом) является диамагнитным, то есть почти не влияет на магнитное поле, а дезоксигемоглобин (без кислорода) парамагнитен и создает локальные неоднородности поля. фМРТ регистрирует именно изменение соотношения окси- и дезоксигемоглобина в каждом маленьком объеме мозга, или вокселе. Этот контраст называется BOLD, что расшифровывается как уровень оксигенации крови, зависящий от магнитных свойств. Когда активность нейронов возрастает, приток свежей крови приносит избыток оксигемоглобина, магнитное поле становится более однородным, и сигнал от этой области на фМРТ увеличивается. Разновидности фМРТ определяются тем, как именно организуется измерение сигнала. Самая распространенная разновидность это BOLD-фМРТ, которая используется для картирования зон мозга, задействованных в конкретных задачах. Существует также перфузионная фМРТ, или ASL, которая измеряет абсолютный кровоток, а не только оксигенацию: она метит воду в артериальной крови с помощью радиочастотного импульса и отслеживает, как эта меченая кровь поступает в ткани. Этот метод дает более количественную информацию, но имеет гораздо более низкое соотношение сигнал-шум. Другой вид фМРТ это диффузионно-взвешенная фМРТ, которая реже применяется для отслеживания активации и чаще связана с диффузионной МРТ, но существуют протоколы для изучения быстрых изменений в микросреде нейронов. Кроме того, существует так называемая парадигмальная фМРТ, где пациенту дают задания в виде блоков задач или событий. Блоковый дизайн предполагает чередование периодов активности и покоя, что дает высокую статистическую мощность. Событийный дизайн позволяет показывать отдельные стимулы в случайном порядке, что даёт возможность разделять реакции на разные типы событий, но требует более сложного анализа. Пространственные и временные характеристики фМРТ являются ключевыми для понимания её сильных и слабых сторон. Пространственное разрешение фМРТ довольно высокое по сравнению с другими функциональными методами, такими как электроэнцефалография. Обычно в клинических и исследовательских протоколах размер воксела составляет от двух до четырёх миллиметров в каждом измерении, что позволяет различать области мозга размером в несколько кубических миллиметров. В очень мощных томографах с полем 7 Тесла и выше можно достичь субмиллиметрового разрешения и видеть слои коры или функциональные колонки, но это скорее исследовательская экзотика. За высокое пространственное разрешение приходится платить низким временным разрешением. Временная характеристика фМРТ определяется скоростью гемодинамической реакции, которая очень медленная по сравнению с самими нейронными событиями. Нейроны генерируют потенциалы действия за миллисекунды, но пик BOLD-сигнала наступает только через четыре-шесть секунд после начала активности, а возвращается к базовому уровню через двенадцать-шестнадцать секунд. Типичное время повторения, то есть интервал, за который сканируется весь объём мозга, для фМРТ обычно составляет от одной до трёх секунд. Это позволяет отслеживать изменения активности в масштабе секунд, но не миллисекунд. #дляэрудитов

Первая имплантация устройства, предназначенного для восстановления слуха, была выполнена в 1957 году во Франции хирургом Шарлем Эйрисом и инженером Андре Джурно. Настоящий прорыв произошел в 1961 году, когда американские врачи Уильям Хаус и Джон Дойл провели первые операции по вживлению в улитку уха электрода, который стимулировал слуховой нерв. Тем не менее, эти ранние устройства были одноканальными и могли лишь помогать пациенту ощущать ритм речи и окружающие шумы, не обеспечивая разборчивости слов. Ключевым этапом стало создание многоканальных имплантов, способных передавать гораздо больше информации. В 1964 году Блэр Симмонс из Стэнфордского университета впервые имплантировал шестиканальный электрод. Затем в 1977 году состоялись два события. В Австрии команда под руководством Эрвина и Ингеборг Хохмайр создала первый в мире микроэлектронный многоканальный кохлеарный имплант, который был успешно имплантирован пациенту. Почти одновременно в Австралии профессор Грэм Кларк начал разработку собственной многоканальной системы. Именно работа этих ученых легла в основу устройств, которые используются сегодня. Признание эффективности технологии пришло в 1977 году с отчета Билгера, который подтвердил безопасность и пользу кохлеарной имплантации. В 1984 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило первый имплант для использования у взрослых, а в последующие годы разрешило применение и для детей. Современный рынок кохлеарных имплантов является высокотехнологичным и концентрированным, где доминируют три основные компании, чьи корни уходят в пионерские разработки прошлого. Крупнейшим игроком является австралийская компания Cochlear, основанная на базе разработок профессора Грэма Кларка, которая занимает почти 60 процентов мирового рынка. Вторым ключевым производителем выступает австрийская компания MED-EL, основанная супругами Хохмайр, которая продолжает оставаться лидером во многих технологических инновациях. Третьим участником «большой тройки» является американская компания Advanced Bionics, чьи исследования берут начало в работах ученых из Сан-Франциско, и которая сейчас входит в состав швейцарского концерна Sonova, одного из мировых лидеров в области слуховых аппаратов. Помимо этих гигантов, на рынке также присутствуют датская компания Oticon Medical (часть William Demant), а также китайские производители, такие как Nurotron Biotechnology, которые постепенно наращивают свое присутствие. #дляэрудитов

Из рубрики «Для эрудитов» Реабилитация против замещения: в чём разница? Реабилитация — это когда мы помогаем нервной системе восстановить свои же утраченные пути. Замещение — когда восстановить уже нельзя, и мы даём мозгу постоянный обходной канал. В основе настоящей восстановительной терапии лежит принцип Хебба. Простыми словами: нейроны, которые срабатывают одновременно, начинают дружить и укреплять связь. Нейроинтерфейс как раз создаёт такую одновременность: мозг подумал «сжать руку» — устройство тут же вызвало реальное сжатие мышцы или включило поддержку экзоскелета. Но есть третий, критичный ингредиент — дофамин. Он ставит на действии отметку «это было правильно, запомни». Без дофамина даже идеальная синхронизация не даст долгого эффекта. По компаниям — кто что делает? CorTec с системой Brain Interchange работает как замкнутая петля. Считал команду мозга — простимулировал мышцу. Пациент тренирует руку после инсульта, а потом устройство убирают. Brain Spine Digital Bridge (Куртин и Блох) — это временный цифровой мост между корой и спинным мозгом. Человек ходит через мост, мозг и спина заново учатся общаться. Через пару месяцев мост снимают — ходьба остаётся. Precision Neuroscience кладёт на поверхность мозга плёночку с электродами без всякого проникновения в ткань. Постояла три месяца, помогла восстановиться — удалили без следа. Cyberdyne HAL — экзоскелет, который ловит с кожи самые слабые сигналы попытки движения и тут же их усиливает. Чистый принцип Хебба в действии. Клинически доказано: пациенты, которых считали безнадёжными, снова начинали ходить. Другие экзоскелеты тоже не отстают. Берлинская ЭЭГ-система с окулографией учит руку открывать банку и застёгивать молнию — точность под 100%, настройка за 20 минут. А проект NeuroExo доказал, что такими штуками можно пользоваться дома: 60 сессий, сигнал держится у четырёх из пяти пациентов. #дляэрудитов