К электричеству подключенный. Как нейротехнологии позволяют мозгу общаться с компьютером

В основе предложенной учеными технологии «глаз – мозг – компьютер» (ИГМК) лежит выявление намерения отдать команду во время короткой задержки взгляда.
Компьютер анализирует электрические потенциалы мозга и решает, действительно ли пользователь хочет совершить с объектом действие, или же он задержал взгляд на объекте для того, чтобы просто внимательнее его рассмотреть. ИГМК позволяет человеку взаимодействовать с компьютером без механических устройств ввода.

«Это актуально как для людей, которые не могут пользоваться клавиатурой и мышью, так и для обычных операторов — в целях улучшения иммерсивности процесса», — пояснил лаборант-исследователь Отдела нейрокогнитивных наук, интеллектуальных систем и робототехники Курчатовского института Дарисий Чжао.

#РОЗ_наука #РОЗ_технологии

В Курчатовском институте запустили уникальную термоядерную установку

Российский премьер Михаил Мишустин принял участие в церемонии пуска термоядерной установки токамак Т-15МД в Курчатовском институте.

Михаил Мишустин сегодня принял участие в церемонии пуска термоядерной установки «токамак» в Курчатовском институте, которая прошла в рамках Года науки и технологий. Премьера встретил глава института Михаил Ковальчук, он рассказал главе правительства об установке, не имеющей аналогов в мире. Она предназначена для решения ряда инженерных задач, непосредственно связанных с созданием термоядерного реактора.

Токамак, или тороидальная камера с магнитными катушками, Т-15МД – мегаустановка управляемого термоядерного синтеза, которую создали в Курчатовском институте. Проект входит в госпрограмму «Развитие атомного энергопромышленного комплекса».

Это – не имеющая аналогов в мире установка, позволяющая получить высокие параметры плазмы в компактных размерах. На момент пуска Т-15МД станет крупнейшим отечественным токамаком с современной магнитной конфигурацией плазмы.

Установка станет новым инструментом исследований и позволит разрабатывать технологии термоядерных и гибридных реакторов, а также готовить научные и инженерные кадры для этой сферы.

Михаил Ковальчук рассказал премьеру и о других перспективных направлениях работы. В частности, об ионной терапии, а конкретно – об установке по лечению онкозаболеваний с помощью ядерной медицины, сообщает «Россия 24».

Михаил Мишустин отметил, что на программы синхротронных и нейтронных исследований выделено серьезное финансирование, и подчеркнул, что нужно обеспечить ускорение разработок.

В курчатовском институте расширили возможности управления компьютером с помощью взгляда

Сотрудники лаборатории молекулярной иммунологии и вирусологии проводят анализ показателей клеточного иммунитета у больных шизофренией. Фото: Юрий Макаров, пресс-служба НИЦ «Курчатовский институт»

— Считалось же, что мозг — это изолированная система, отделенная от остального организма.

— Сейчас нам ясно, что это не совсем верно, так называемый гематоэнцефалический барьер (некая преграда, которая защищает мозг. — Прим. авт.) преодолим. Мозг отвечает на различные инфекции, на вакцины через различные пути нейроиммунных взаимодействий. Также системное воспаление оказывает существенное влияние на мозг и на проницаемость гематоэнцефалического барьера.

Не каждая кошка — причина бреда

— Не так давно на Западе объявили источником шизофрении токсоплазмоз, который переносят кошки. Вы этот фактор проверяли?

— Инфекция, вызванная простейшим организмом токсоплазмой, вызывает у самих кошек изменения поведения, но ее четкая связь с шизофренией у людей не доказана. Ряд ученых находили токсоплазмы в клетках крови больных шизофренией. Надо отметить, что токсоплазмоз у человека — серьезное заболевание, которое нередко возникает с резким снижением защитных сил, например при СПИДе. Мы планируем исследовать инфекционные факторы шизофрении. Работа уже начата. Предварительно уже можно сказать, что мы нашли повышение частоты выявления вирусов герпетической группы в крови больных шизофренией.

— Каким же путем инфекционные агенты проникают в мозг?

— Механизмы зависят от конкретного возбудителя. Некоторые вирусы способны попадать в мозг по нервным окончаниям. Например, вирус простого герпеса, который вызывает лихорадку на губах. Вирус после заражения пожизненно сохраняется в нервных узлах, откуда у части людей он со временем может попадать в мозг.

— Какие инфекции особо опасны для мозга?

— Во многих случаях опасность исходит не столько от самой инфекции, сколько от затяжного хронического воспаления в мозге, возникающего в ответ на нее. Считается, что такое воспаление в мозге, особенно если оно развилось на ранних этапах жизни (например, внутриутробно, из-за реакции на инфекцию у матери), может повышать риск шизофрении. Повышенный риск связывался разными исследователями с герпетической, хламидийной и другими инфекциями. В одном из зарубежных исследований выяснилось, что от 40 до 60% больных шизофренией имели хламидии. Но что больше способствует болезни — сам возбудитель или реакция на него? И что первично — снижение иммунитета вследствие основного заболевания и последующее присоединение инфекции или наоборот? И вообще, не ложная ли это связь? Мы планируем оценить это в своем исследовании.

— Что происходит в мозге с проникновением инфекции?

— Меняется состояние клеток и нейронные связи. При этом активируются определенные гены, организм борется за жизнь. Но эта экстренная экспрессия мешает нормальной экспрессии генов, отвечающих за общение, память, нормальные эмоции. Если воспаление в мозге продолжается длительно, оно способствует ускоренной гибели нервных клеток, повышает риск психических заболеваний, включая шизофрению, депрессию и болезнь Альцгеймера. Например, обнаружено, что в мозге при заболевании определенной формой шизофрении (она может проявляться кататонией, при которой человек на несколько часов как бы застывает в одной позе) в части случаев действуют антитела, направленные против клеток мозга. Предполагают, что именно они провоцируют воспалительные процессы и развитие болезни.

В нашей лаборатории показано, что практически во всех случаях на раннем этапе шизофрении (первый эпизод психоза) есть выраженные признаки воспаления и активации иммунной системы.

— Вы говорили еще, что признаки шизофрении можно определить по МРТ…

— Да, при жизни человека стало возможным увидеть как структуру мозга, так и нарушение его функций. В отделе нейрокогнитивных наук, интеллектуальных систем и робототехники ведущим научным сотрудником Вадимом Ушаковым и его коллегами была создана уникальная методика и система исследований с использованием функциональной МРТ. Предварительно для каждого пациента подбираются вопросы и заносятся в специальную компьютерную программу, которая позволяет выделять активные зоны мозга, реагирующие на актуальные для больного темы, например, погони, мании преследования.

— С таким МРТ можно обойтись и без генетики?

— Просто увидеть признаки шизофрении в стадии обострения в ближайшее время станет возможно. Но суть в том, что к ней могут приводить разные причины, о которых я говорила выше, существуют разные формы болезни, а в зависимости от них можно подобрать соответствующее лечение. Поэтому без остальных методов диагностики не обойтись.

Детям из группы риска особенно нужна любовь

— Когда вы говорите о различных подходах к лечению, вы имеете в виду, что шизофрения лечится не только таблетками?

— По данным научной литературы, в ряде случаев помогает электроимпульсная терапия или транскраниальная магнитная терапия (в России также исследуется эффективность этих методов). Очевидно, что в тех случаях, где психоз возник на фоне инфекции, важно одновременно проводить противоинфекционную терапию. Если выявлены антитела, повреждающие мозг, может понадобиться специальное лечение, временно угнетающее их выработку. Чрезвычайно важен поиск препаратов, воздействующих на конкретные измененные при заболевании молекулярные процессы. Успешный результат в разработке методов терапии подобных заболеваний можно достичь только на основе конвергенции наук и технологий.

— Приведите, пожалуйста, пример комплексного обследования пациента психиатрической клиники.

— Молодой человек 23 лет поступил с первым психотическим приступом. Наследственность у него нормальная, но оказалось, что до приступа он в течение нескольких лет чувствовал недомогание, повышенную утомляемость, в конце концов, все это вылилось в навязчивую идею внешних причин этого состояния. Мы обнаружили выраженную активацию всех звеньев иммунитета, показатели крови отражали какой-то острый инфекционный процесс. При дальнейшем обследовании оказалось, что у пациента острый мононуклеоз, вызванный сразу двумя вирусами, с увеличением печени и селезенки. Естественно, начата терапия острой вирусной инфекции. Эта инфекция могла спровоцировать изменения психики; возможно, комплексная терапия приведет к выздоровлению данного пациента.

У практикующих врачей нет полного представления о роли инфекции в развитии шизофрении. Мы надеемся, что наше исследование поможет создать ряд рекомендаций в этом смысле. Вот почему, например, у больного шизофренией возникает ярко выраженный иммунный ответ, повышение температуры? Может, при шизофрении что-то происходит с клетками, которые должны вовремя отключать его избыточную активность?

Согласно одной из гипотез, клетки иммунной системы в мозге обладают большой чувствительностью к инфекциям и другим воздействиям на ранних этапах жизни, особенно во внутриутробном периоде. Если в это время микроглиальные клетки подвергаются частой или выраженной активации, они могут на всю жизнь сохранить способность избыточно, бурно реагировать на последующие инфекции и другие стимулы.

В формировании такой повышенной активности воспалительных клеток важную роль может играть и генетика. Ряд исследований косвенно подтверждают это, а мы надеемся изучить более углубленно.

— По каким признакам можно определить предрасположенность к шизофрении, чтобы заранее предупредить все возможные последствия?

— Пока, как я уже говорила, идет поиск генов. Возможно, из тех 8 тысяч мутировавших «кандидатов», в конце концов, отберут десятки или сотни генов, характерных именно для шизофрении. Сейчас отобрано более 20 генов, часть из них имеет отношение к иммунной системе. Потом надо будет понять, они определяют наследственную предрасположенность или в большей степени течение болезни и ответ на лечение.

Функциональная МРТ показывает, что при шизофрении (справа) по сравнению с нормой (слева) реакция зон мозга на эмоционально значимые для человека стимулы (показана красным и синим цветом) значительно ослаблена. Фото: Юрий Макаров, пресс-служба НИЦ «Курчатовский институт»

— Что является факторами риска для развития нарушений функций мозга, повышающих риск шизофрении?

— Важный фактор риска — острые инфекционные заболевания во время беременности, сильный стресс или продолжительный голод беременной женщины. Все это влияет на развитие мозга ребенка, где могут неправильно развиваться все нужные ему связи. Часто у таких мам ребенок рождается уже с чрезмерной активацией иммунной и нервной систем. Но если ребенок из группы риска развивается в благоприятных условиях, в любви, внимании, то болезнь может не развиться.

— У него каким-то образом исправляются мутации?

— Социальная среда влияет на активность того или иного гена.

— Что еще способствует развитию шизофрении и острого психоза?

— Злоупотребление алкоголем, прием наркотиков многократно увеличивают риск развития шизофрении или шизофреноподобного состояния. Спровоцировать психоз может и многочасовое пребывание на солнцепеке. Длительное нахождение в транспортных пробках, где человек подвергается действию выхлопных газов, содержащих соединения свинца и других тяжелых металлов, также способно увеличивать риск.

— По каким признакам выявляют шизофрению у детей и во сколько лет?

— К счастью, шизофрения до 18 лет встречается редко: распространенность менее 5% от всех случаев болезни. До 13 лет болезнь начинается еще реже (не более 1:30 000). Следует помнить, что изменения поведения у ребенка и подростка могут иметь много причин: психологические проблемы, стресс, переутомление, соматические заболевания и т.д. Но раннее начало шизофрении может сопровождаться особенно резкими и вычурными изменениями поведения подростка, необычной, ранее нехарактерной для него замкнутостью и сужением круга общения, снижением интереса и способности к учебе, апатией. В целом установление диагноза при ранней шизофрении сложнее, чем у взрослых. Каждый случай требует индивидуального подхода, ведь нередко изменения характера связаны с переходным возрастом и не имеют ничего общего с психическими заболеваниями.

— Недавно в Москве мама потеряла сбежавшего в лес ребенка 6 лет, после его нашли с пакетом на голове. По одной из версий, женщина пыталась наказать ребенка, в которого, по ее мнению, вселилась нечистая сила, так как он проявлял жестокость к животным. Как вы прокомментируете этот случай? Что это — шизофрения?

— У нас нет точной медицинской информации. Тут, по-видимому, диагноз в первую очередь следует ставить маме мальчика. Проявление его жестокости к животным может быть неосознанной передачей той жестокости, которую он видит в семье. А вот навязчивая идея мамы по поводу нечистой силы вселяет более серьезные опасения. Что с мальчиком, скажут обследования.

ТАЙНЫ ШИЗОФРЕНИИ, РАСКРЫТЫЕ УЧЕНЫМИ НИЦ «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»

Наиболее резкие нарушения возникают при первом эпизоде психоза — они по силе напоминают иммунный ответ на пневмонию или другие инфекционные заболевания.

В отличие от нормы, у больных нет асимметрии в работе двух полушарий мозга (известно, что в норме каждое полушарие отвечает в основном за свою область деятельности: левое — чаще за логические задачи, а правое — за творческое мышление). Также у больных шизофренией ослаблен ответ на эмоционально значимые стимулы.

В-третьих, на первом этапе генетических исследований установлено, что при шизофрении повышается частота многообразий гена IL28B, который ассоциируется со снижением уровня одного из белков семейства интерферонов, важных для противовирусной защиты.

В ЧЕМ РАЗНИЦА МЕЖДУ ПСИХИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНЬЮ И ОСОБЕННОСТЯМИ ЛИЧНОСТИ

Комментарий младшего научного сотрудника лаборатории молекулярной иммунологии и вирусологии Курчатовского института Сергея КРЫНСКОГО:

— Мы называем таких людей эксцентриками, у них присутствует та или иная акцентуация личности — усиление отдельных личностных черт. Это может быть, например, страсть к уединению, чтению книг или работе на компьютере в ущерб общению с людьми (так называемый шизоидный, или замкнуто-углубленный, тип акцентуации личности). Такая обособленность не опасна ни для человека, ни для его окружения, не имеет ничего общего с шизофренией и с возрастом не прогрессирует. Кстати, многие такие индивидуумы имеют ярко выраженные таланты в математике или искусстве, возможно, за счет частой для них оригинальности и независимости мышления.

Следующий тип личности — с ярко выраженными сверхценными идеями, которым придается большое значение (так называемый параноидный тип акцентуации личности). Это может быть навязчивая идея вреда со стороны каких-то политических сил, идея улучшения жизни общества. Такие люди чаще всего сами знают, от чего их надо лечить, и любят диктовать врачу, что ему делать. К этому же типу относятся все сутяги, которым нравятся бесконечные процессы в судах. Характеризуются эти типажи большой личностной силой, им удается навязывать свои взгляды, они обладают даром убеждения. Наблюдающие их поведение со стороны склонны путать подобные убеждения с шизофреническим бредом. Но это разные понятия. Главное отличие сверхценных идей от бреда — в их логичности. Если вы замечаете у ребенка или подростка подобное поведение, важно как можно раньше мягко корректировать, смягчать его при помощи психолога, чтобы оно не помешало его дальнейшей полноценной жизни.