1. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера Виявляється, те, що мозок працює...
2. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера
3. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера
4. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера
5. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера
6. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера
7. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера
8. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера
9. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера
10. Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com

Як влаштований мозок людини і звідки береться хвороба Альцгеймера

Виявляється, те, що мозок працює всього на 10%, - це міф

Головний мозок - один з найголовніших і найскладніших органів людини. Але до сих пір не до кінця вивчений, а його приховані можливості постійно висуваються різні гіпотези. Про таємниці мозку, перспективи лікування хвороби Альцгеймера і майбутньому інтерфейсів «мозок - комп'ютер» ми поговорили з головним редактором порталу «Нейроновості», науковим редактором порталу Indicator.ru, письменником Олексієм Паєвським. Інтерв'ю взяв Дмитро Горчаков для рубрики «Теорема Горчакова» передачі «Радиолаборатория» радіо «Срібний дощ - Єкатеринбург» . Запис можна послухати за посиланням .

- Людський мозок дуже складний і досі приховує багато таємниць. Що вчені на поточний момент про нього знають, а що залишається загадкою до цих пір?

- Була така не надто цензурна карикатура про психологів, з двох частин. На першій джентльмени в циліндрах дивляться на мозок і говорять (перефразовуючи більш пристойними словами): «Офігєть, який він складний!» І на другий - вже сучасні психологи говорять те ж саме.

За 150 років нейронаука дізналася про мозок дуже багато, шалено багато, зараз це сама розвивається область наукового знання. Але тим не менше залишається дуже багато загадок. Ми до цих пір не розуміємо, чому виникають багато хвороб, пов'язані з мозком, і що з ними робити.

Ось та сама картинка

- А що ми все-таки знаємо про мозок?

- Що він складається з великої кількості клітин. Але відбулася важлива зміна в парадигмі розуміння мозку - в мозку важливу роль відіграють не тільки нейрони, яких у нас 86 мільярдів. Приблизно рівну роль у функціонуванні і навіть мисленні грають ще й так звані клітини глії (вони знаходяться в центральній нервовій системі і на периферії, підтримують форму головного і спинного мозку, а також постачають його поживними речовинами. - Прим. Ред.). Їх дуже довго вважали допоміжними. Цих клітин три або чотири типи: є астроцити, є мікрогліальні клітини, є олігодендроціти і інші менш відомі і менш важливі. Ось ці клітини, як з'ясувалося, теж відіграють важливу роль і в передачі сигналу від нейрона до нейрона в синапсі (то, де з'єднуються нейрони, називають синапсом, там відбувається хімічна передача електричного струму від нейрона до нейрона), і в формуванні цих самих синапсів, а також в їх руйнуванні. Зараз в патогенезі багатьох захворювань - як неврологічних, так і психіатричних - бачать роль, часом навіть ключову, цих самих гліальних клітин.

Також потрібно розуміти, що найважливіше в мозку - це не те, скільки в ньому нервових клітин. 86 мільярдів - це дуже багато. Але ще важливіше те, що, швидше за все, наша здатність мислити і то, як ми це вміємо робити, пов'язані не з кількістю нейронів, а з тим, як вони між собою пов'язані. Кожен нейрон може утворювати до 150 тисяч зв'язків. Зазвичай менше, але є нейрони, у яких по 150 тисяч синаптичних входів.

- Значить, число варіантів зв'язків нескінченно ...

- Божевільна кількість.

- Зараз в розвинених країнах тривалість життя зростає, і можна сказати, що люди стали доживати до тих захворювань, про які раніше і не замислювалися. Таких як рак або нейродегенеративні захворювання: хвороби Альцгеймера, Паркінсона і так далі. Це дійсно так? Наскільки вони зараз поширені?

- Потрібно сказати, що 90% всіх нейродегенеративних захворювань - це хвороба Альцгеймера. Перша пацієнтка з хворобою Альцгеймера серпня Д. (детер) була знайдена самим Альцгеймером трохи більше 100 років тому.

Так. Ми стали доживати до Альцгеймера, тому що ця хвороба найчастіше стартує після сімдесяти. Зараз у нас епідемія, число випадків захворювання збільшилася (від хвороби Альцгеймера страждає 47% людей старше 85 років. У Росії офіційно хворі 1,8 млн. Всього ж в світі хворіє 44 млн чоловік. - Прим. Ред.). Є величезна кількість теорій його виникнення, нам відомі різні фрагменти мозаїки, але ми не розуміємо, як вони складаються. Тому величезна кількість препаратів, які проходили успішне тестування на тваринах, в клініці на людях з тріском провалюються.

- З чим це пов'язано?

- Мабуть, наш мозок влаштований дещо складніше, ніж мишачий. Це по-перше. По-друге, у мишок немає Альцгеймера. Ми спеціально створюємо мишок з якоїсь моделлю хвороби Альцгеймера, але це означає, що модель невірна і неточна, і треба шукати ще щось.

- Тобто Альцгеймер досі залишається невиліковним захворюванням?

- Так. Поки ніяк. Без шансів.

Олексій Паєвський - співавтор книг «Взагалі чума! Історія хвороб від лихоманки до Паркінсона »про історію відкриття і лікування ряду відомих небезпечних захворювань і« Смерть чудових людей », яка описує сучасний медичний погляд на таємниці і особливості смерті і хвороб відомих людей, від Тутанхамона до Пушкіна

- А з іншими захворюваннями є якісь успіхи?

- Є прогрес з Паркінсоном. Буквально менше місяця назад вже на людину почалося клінічне випробування абсолютно нової, принципово нової методики. У чому її суть. При Паркінсона гинуть нейрони в чорній субстанції, це нейрони, які виділяють дофамін (при цьому у пацієнтів порушується м'язовий тонус: рухи стають скутими, незграбними, повільними, з'являється тремор, виникають когнітивні розлади. - Прим. Ред.).

І ідея така: ми беремо клітини шкіри здорової людини, перетворюємо їх в плюрипотентні стовбурові клітини (неспеціалізовані клітини, здатні перетворюватися на клітини різних органів і тканин, крім клітин плаценти. - Прим. Ред.), Стовбурові клітини перетворюємо в свіженькі нейрони і потім пересаджуємо їх хворій людині. Було зрозуміло, що це допоможе, донорські нейрони працюють. Але була інша небезпека. Коли ми створюємо плюрипотентні стовбурові клітини з якихось диференційованих клітин, наприклад клітин шкіри (у 2012 році Сін'я Яманака отримав за це Нобелівську премію), а потім отримуємо з них набір потрібних нам інших диференційованих клітин, в даному випадку нейронів, то важливо в цьому наборі вимкнути всю плюріпотентность, тобто здатність перетворюватися в інші клітини. Інакше у нас буде пухлина.

Нейрони, отримані зі стовбурових клітин

У вересні минулого року завершилося дворічне клінічне випробування цієї методики на макаках. У макак немає хвороби Паркінсона, її моделювали, вбивали «чорну субстанцію» і потім вводили дофаминергические нейрони, отримані зі стовбурових клітин. 23 місяці тестували і спостерігали поліпшення симптомів, але також дивилися, чи не з'явиться пухлина. Ні в одній з 11 мавпочок не з'явилася. Зараз перша людина отримав 2,5 мільйона нейронів, і начебто поки все йде добре.

- Якщо ми не можемо поки лікувати хворобу Альцгеймера, наскільки ми добре розбираємося в тому, як вона виникає? Чи можна її якось запобігти або займатися профілактикою?

- Коли ми бачимо Альцгеймер, коли він починає проявлятися в симптомах, робити щось вже пізно. Наш мозок дуже пластичний, він до останнього компенсує втрачені нейрони, до останнього компенсує функції. Важливо навчитися діагностувати Альцгеймер до симптомів, щоб хоч якось тестувати профілактику.

І в цьому є дійсно серйозні успіхи, причому на різних фронтах. Нещодавно з'явилася нейромережева програма, яка дозволяє заздалегідь діагностувати Альцгеймера по позитронно-емісійної томографії. Але це дорого і зовсім не годиться для скринінгу.

Судячи з усього, проміжна причина Альцгеймера - утворення бляшок білка амілоїду на нейронах, чому вони гинуть. Як з'ясувалося, ці бляшки утворюються і в сітківці. І рядові сучасні офтальмологічні дослідження при огляді очі дозволяють, швидше за все, запідозрити Альцгеймер за кілька років до симптомів. В цьому є успіхи.

Як хвороба Альцгеймера вбиває нейрони. На знімку, зазначеному журі конкурсу Nikon Small World, ми бачимо нейрони гіпокампу щура (зелені), «атаковані» олигомерами амілоїду бета (червоні), токсичними для нейронів. Саме це викликає загибель нейронів гіпокампу і втрату пам'яті

- Ви згадали нейромережі. Успіхи зі створення штучних аналогів мозку якось засновані на вивченні людського мозку? Або це непов'язані речі?

- Частково. Ми в полоні мови: якщо назва чогось має в складі «нейро», здається, що має відношення до мозку. Нейросети майже не мають ніякого відношення до мозку за одним невеликим винятком - так звані згорткові нейромережі, або конволюціонние нейромережі, дуже потужно просунули нас в розпізнаванні образів. Архітектура цих нейромереж трошки копіює те, як влаштована робота зорової кори головного мозку. Виключно біонічна штука. Ми копіюємо процес обробки інформації нашим оком, який ми досить непогано знаємо.

- Чи можемо ми в майбутньому покращити наш мозок за рахунок додаткових гаджетів, технологій? Наскільки перспективно поява інтерфейсів, безпосередньо пов'язаних зі спілкуванням з мозком?

- Дивіться, наш мозок прекрасно працює, немає сенсу покращувати його, треба використовувати те, що є! Типу: а чи можна зробити так, щоб наші очі бачили «в рентгені»? А навіщо, у нас же є рентгенівський апарат ?! Смартфон - теж частина нашого мозку.

- Але тут є проміжна ланка у вигляді рук, комп'ютерів, поганий зір, поганого слуху ...

- Слух чи зір можна поліпшити. Є прилади: телескопи, мікроскопи. Сітківка ока - це теж мозок, тільки винесений «на аутсорс». Первинна обробка зорового сигналу, способу відбувається вже в оці. У зорову кору відправляється образ, вже оброблений гангліонарний клітинами сітківки.

З інтерфейсами «мозок - комп'ютер» така історія. У нас є три способи зчитування активності головного мозку. Перший - традиційний, інвазивний, коли ми вставляємо в мозок електроди і зчитуємо активність. Це найточніший спосіб дізнатися, яка активність мозку. На жаль чи на щастя, повне управління сигналами мозку можливо тільки такими інтерфейсами - коли ми занурюємо електроди в мозок. Це обмежує його використання людьми, у яких є свідчення. Наприклад, повністю паралізованим людям можна вмонтувати електроди і вони зможуть управляти протезами і, скажімо, випити кави, керуючи силою думки.

Інший варіант, коли нам не можна розкривати черепну коробку, тому що сама операція по трепанації черепа і інвазії небезпечна ...

- Та й мало приємного.

-Так. Тому, коли Ілон Маск обіцяє «нейрокружева» (проект Маска, мета якого - створити пристрої на основі імплантуються нейрокомп'ютерних інтерфейсів для лікування серйозних захворювань головного мозку, а потім і для його удосконалення. В даний час компанія набирає співробітників. - Прим. Ред.) , сто тисяч електродів вживити, це дуже дивно сприймається фахівцями.

Інший варіант, коли нам потрібно зчитувати з головного мозку невелика кількість команд. Ми можемо зчитувати їх за допомогою електроенцефалографії - це коли ми надягаємо на голову шапочку або гарнітуру з електродами. Тут є серйозні успіхи, причому і в нашій країні. У грудні перша серійна (недосвідчений, а серійна!) Партія в 500 гарнітур - пристроїв, які називаються «Нейрочат», - надходить в тестування в різні клініки. Пристрій дозволяє повністю паралізованому людині, яка навіть не може говорити, досить швидко набирати текст на комп'ютері і спілкуватися з іншою людиною. Ще варіант, наприклад, управління інвалідним візком силою думки. Стандартно це три команди - вперед, вправо - вліво, стоп. У «Нейрочате» з'являється клавіатура на екрані, людина досить швидко вчиться вибирати стовпець, рядок, команди.

Система «Нейрочат», що дозволяє спілкуватися силою думки

Є ще один спосіб - за допомогою томографії, коли людина лежить в томографі, управляє роботом, наприклад. Але тут є невелика проблема в зчитуванні - затримка в кілька секунд. І, крім того, томограф - немобільні штука.

Потрібно застерегти, до речі, наших слухачів і читачів. Зараз дуже модно захоплюватися стимуляцією головного мозку електричним струмом - так званої транскраніальної стимуляцією постійним струмом, tDSC. На відміну від магнітної стимуляції, яка використовується виключно в дослідницьких і медичних цілях (це великий і дорогий прилад), інтернет рясніє кустарними схемами для стимуляції постійним струмом на основі батарейки «Крони» або чогось ще.

Я застерігаю всіх - не треба так робити! Нещодавно навіть з'явився лист дослідників, які займаються стимуляцією мозку: так, можна на якийсь невеликий час на невеликий відсоток (30-40) збільшити цій стимуляцією робочу пам'ять, увагу, але тільки якщо ця стимуляція буде правильною. Якщо електроди будуть розташовані правильно, якщо ви потрапите в потрібні зони, а у вас вони можуть бути індивідуальні. У разі, якщо ви помилитеся, ефект може бути зворотним.

- А що можна порадити для безпечної стимуляції мозку?

-Спать! Нічого нового, але тим не менше мало хто розуміє всю важливість сну. Сон шалено важливий для правильної роботи мозку. Якщо ви спите стільки, скільки потрібно (стандартний варіант 7-8 годин, не більше і не менше), за цей час в мозку відбувається дуже багато процесів. Є гіпотеза, що під час сну відбувається консолідація пам'яті. Ви формуєте спогади, запам'ятовуєте. Під час сну відбувається очищення мозку від продуктів метаболізму, в буквальному сенсі промивання мозку. Розкривається канал спинномозкової рідини і відбувається більш активна циркуляція рідини, яка вимиває продукти метаболізму.

Проводилися експерименти. У людини, який недоспав, знижується увага і все інше так само, як у людини, який пристойно випив.

І плюс, як не дивно, в плані когнітивних речей мозок являє собою прекрасну м'яз, яку можна накачувати. Тренуйте, і все буде працювати. Серед інструментів з прокачування мозку є і прекрасні мнемонічні способи, і правила запам'ятовування, і інтелектуальні ігри, все це добре тренує мозок - в тій області, в якій ви його тренуєте.

- Ви читаєте багато лекцій, їздите на семінари. Є якийсь найпопулярніший і стійкий міф про нашому мозку?

- Так! І я підозрюю, звідки взявся цей міф. З введення до книжки Дейла Карнегі, написаного якимось психіатром або психологом, який, швидше за все, просто його вигадав. Це міф про те, що наш мозок працює на 10 відсотків. Про це запитують майже на кожній лекції. Відповідаю - мозок завжди працює на 100 відсотків! Інша справа - як його можна натренувати або підготувати.

У нашій рубриці «Вчені проти міфів» ми також розвінчували популярні стереотипи про роботу мозку. Разом з дослідником з УрФУ ми з'ясували, чи правда, що мозок може вирішувати кілька завдань одночасно, і від чого залежить кількість звивин .

Текст: Дмитро ГОРЧАКОВ
Фото: Олександр ДЕМ'ЯНЧУК / ТАСС; ndipi.ru; neuronovosti / vk.com; nature.com