В NEJM вышли две статьи, которые никак не связаны, но обе они соприкасаются с одной глубокой темой. Первая статья сообщает о речевом нейропротезе у мужчины с прогрессирующим БАС. Введенные в мозг матрицы электродов плюс машинное обучение позволили пациенту обрести членораздельную речь — 32 слова в минуту, да еще своим же “здоровым” голосом (сеть обучили на его ранних записях).

К таким работам мы стали привыкать, но кольнула одна ремарка в репортаже NY Times: после того как мужчина “заговорил”, ухаживающие за ним медработники стали иначе к нему относиться. До того он в основном мычал, и они считали, что он умственно слаб и плохо слышит. Как только зазвучал его голос, нормальная речь, они ‘признали’ в нем полноценную личность. Его злит, что для этого потребовалась операция на мозге.

Вторая статья о том, как неврологи искали людей в неподвижных живых телах. В клиниках Бельгии, Франции, Британии и США снимали фМРТ и ЭЭГ у пациентов, не реагирующих на вопросы, просьбы, обращения. По стандартным тестам это “овощи”. Но 60 из 241 выполнили задания в уме, изменив активность своего мозга, хотя внешне это никак не проявилось в поведении. Они не могут двигаться, но слышат, понимают и думают.

Этот метод (“воображайте игру в теннис”) в 2006 году придумал Адриан Оуэн, и он в числе авторов новой статьи. Как и Стивен Лорейс из знаменитой Coma Science Group. Неоднократно писал про того и другого. У Оуэна есть прекрасная книжка “Into the gray Zone: A Neuroscientist Explores the Border Between Life and Death” — на русском “В серой зоне” — где он подробно рассказывает историю своих исследований "пациентов-овощей".

В моей интерпретации обе статьи затрагивают вопрос “что есть человек?”, или кого мы готовы признать таковым. Вопрос этот встанет с новой остротой в 21 веке, из-за развития технологий, которые показывают, как ненадежны наши интуиции и практики.

Якобы ARPA-H запускает программу по технологии замещения старого мозга молодыми клетками. Уже выбран руководитель, Jean M. Hébert, о чем в качестве инсайда сообщает Technology Review. На сайте ARPA-H таких сведений пока нет.

Hébert известен радикальным подходом к проблеме старения: он предлагает постепенно заменять все клетки тела, включая мозг, новыми клетками, полученными из стволовых. Сегодня разные группы успешно пересаживают нейроны в мозг грызунам. Главный вопрос уже не в том, приживутся ли они, а в том, как им встроиться в рабочие схемы и взять на себя нужные функции. Пока это сложно представить для памяти, психики.

Клеточная терапия может стать решением при инсультах, травмах, удалении опухолей и даже при нейродегенерации. Думаю, деньги выделят на это, и вряд ли на проблему старения. Хотя такая технология себя не ограничивает — ведь клетки можно добавить и в здоровый мозг, например, чтобы усилить его. Дождемся хода от ARPA-H.

Очень наглядно: как мозг исцеляет сердце. По сути, на картинке прообраз медицины нового типа.

Мы видим сердца мышей спустя 15 дней после инфаркта. Те, что справа, сохранились гораздо лучше — сердечной ткани больше, фиброзной меньше. В чем дело? В том, что правым мышам ежедневно стимулировали участок мозга, дофаминовые нейроны вентральной области покрышки (VTA). Это снизило воспаление и усилило заживление в сердце. Это также повлияло на печень — она стала вырабатывать больше белка, который помогает формировать новые кровеносные сосуды в поврежденной сердечной ткани. Сердце никто не лечил, только активировали клетки в мозге.

🔗 Статья в Nature Cardiovascular Research (полный текст, через vpn)
🔗 Пресс-релиз

Конечно, мыши не люди, и об этом стоит помнить. Но основания для оптимизма есть, поскольку тут мы не упираемся в различия молекул, генов и проч. [Продолжение] 👇

Это возвращает нас к посту о психической регуляции здоровья. Там я упоминал Асю Роллс из Техниона, которая открыла “иммунноцепцию” в мозге. Конечно, работа про VTA и сердце — тоже её. В ноябре она выступит с докладом на Neuroscience 2024, крупнейшей конференции нейронаук, где представит те самые контуры медицины будущего, о которых я здесь пишу периодически. См. также ее небольшое интервью прошлого года.

Такие исследования (а их все больше) намекают на то, что многие процессы иммунной защиты, заживления, регенерации можно запускать напрямую из мозга. Это избавляет нас от необходимости микроуправления, превращая лечение в своего рода “высокоуровневое программирование”. Все инструменты здоровья в организме есть — их нужно научиться включать.

Вопрос, почему они не включаются у больных сами по себе. Ответ лежит в области биологии и, возможно, психологии. И это нужно изучать.

Все это также связано с эффектом плацебо, который на протяжении веков служит медицине, пусть даже большую часть истории врачи об этом не задумывались. Сегодня уже задумываются, и даже учатся его искусственно формировать.

Тема “Mind-Body” явно растет, обещая преобразовать способы лечения, и в то же время она глубоко фундаментальна, так как указывает на слепые пятна и пробелы в понимании биологической регуляции. Ближайшие годы будут в этом отношении захватывающими. Stay tuned.

У Стэнфордского университета есть подкаст про изучение мозга и психики “From Our Neurons to Yours”, куда приходят ученые Стэнфорда, часто лидеры в своей области. На мой вкус, у подкаста оптимальный уровень сложности. Ведущий хоть и старается пояснять трудное, но откровений вроде “мозг состоит из нейронов” вы там не услышите. Самое то.

Выпусков уже 40+, к каждому есть транскрипт. Отличное погружение в передовые исследования. Гости излагают важные детали, и лучше понимаешь контекст, даже если ранее читал их статьи. Для примера:

💥 “How the brain helps cancers grow” с блестящей Мишель Монже, открывшей тесные взаимодействия нервной системы и опухолей (писал об этом здесь и здесь).

💥 “Unraveling Timothy Syndrome: the new science of human brain development” с Серджиу Пашка, главным в мире подсаживателем органоидов мозга человека в мозги живых крыс. Есть и другой выпуск с ним же.

💥 “Brain-Machine Interfaces” с Джейми Хендерсоном, возглавляющим NPTL в Стэнфорде, где разрабатывают нейроинтерфейсы с рекордным быстродействием (писал об этом здесь).

Там все выпуски весьма содержательны. Рекомендую.

Женщине с диабетом пересадили ее же клетки после перепрограммирования, и вот уже год она не нуждается в инъекциях инсулина. Китайские медики превратили ее клетки в инсулин-продуцирующие — теперь ее организм сам вырабатывает инсулин. Это прорыв в клеточной терапии.

Логика “клетки как лекарства” (или “клетки вместо лекарств”) будет врастать в медицину и изменять само понятие лечения. Но перепрограммирование — лишь один из сценариев.

Уже сегодня в UC Davis создают 'клетки-киборги', инициируя в живых E.сoli сборку синтетической полимерной сети. В этом случае обычные клетки преобразуются в метаболически активные устройства с управляемой функцией, от биосенсоров до доставки и синтеза нужных молекул в организме.

Еще радикальнее — сборка синтетических клеток или их подсистем с требуемыми функциями, используя инженерные принципы, с нуля. Так можно реализовать ‘синтетическую иммунологию’, где иммунную реакцию проектируют индивидуально и с высокой специфичностью.

Первый сценарий уже входит в практику через клинические испытания, второй сейчас в стадии первых экспериментов, третий — на уровне концепции. По сути, клеточная терапия охватит весь континуум от ‘естественности’ до ‘искусственности’, включая разные гибридные решения.

Скотт Александер предлагает AI Art Turing Test: он подобрал 50 “художественных” картин, и нужно угадать, какие из них созданы ИИ, а какие человеком. Тест повисит неделю, затем он выложит сведенные результаты. Подборка не так проста, есть шанс обмануться.

А как насчет художественной прозы? Недавно NY Times устроили эксперимент: попросили писательницу сочинить рассказ на тысячу слов, оговорив тему, жанр, детали, и тот же промт скормили ChatGPT, чтобы ИИ создал текст в стиле этой писательницы. Оба рассказа опубликованы в NY Times, один за другим, без указания авторства. Тут отличить человека от машины оказалось очень легко.

Так может ли ИИ по-настоящему творить? В августе Тед Чан поднял шум своим эссе “Why A.I. Isn’t Going to Make Art”, где настаивает, что ИИ никогда не сможет в искусство. Чан известный писатель-фантаст, мыслит оригинально и глубоко, а его публицистика обычно бьет в суть вещей. Но в эссе он показался не столь убедителен, и ему возражают. См. “Ted Chiang Is Wrong About AI Art”, а также доводы Эрика Хоэла или Томми Бланшара, который восхищается Чаном-писателем, как и я.

Спор вроде бы не принципиален, в силу условности понятия ‘искусство’. На деле же сталкиваются взгляды на суть GenAI, а именно, каково пространство генерации, где его границы.

Факты всегда противоречивы: LLMs креативнее людей vs. LLMs не способны рассуждать. Взгляды стабильнее и зависят от руководящей метафоры. Если вслед за Чаном считать ИИ “размытым JPEG сети”, то искусства ждать неоткуда. В той же логике рассуждал Хомский: GenAI заучивает шаблоны и экстраполирует наиболее вероятный токен; люди же создают объяснения, а они бывают крайне невероятны, как теории в физике.

Из известных мне самую интересную метафору обучения нейросетей предложил Джарон Ланье — он отождествил процесс с ростом дерева. Его эссе в New Yorker дает наглядный образ ИИ как леса, что помогает увидеть и возможности, и ограничения. Ланье не покупает версию “размытого JPEG” или “стохастического попугая”, отмечая, что GenAI делает неявные соответствия в обучающих данных явными. Это уже сродни творчеству.

Но у творчества есть предел. ИИ может “вырастить новое дерево”, но не выше тех, на которых был обучен. В этом смысле вершины искусства, вероятно, останутся за людьми.

В свежем Science про потенциал ‘биогибридной медицины’ — идею лечить болезни, имплантируя в пациентов клетки, производящие лекарство, вместе с биоэлектроникой, которая будет эти клетки контролировать.

Ровно под эту идею агентство ARPA-H год назад запустило программу REACT (What if your body could make its own medicine?), а в этом месяце объявило четыре команды из Mayo Clinic, Carnegie Mellon и Columbia, которые получат финансирование на разработку технологии.

Это как дополнение к недавнему посту. Подход “клетки как лекарства” будет набирать силу, так как появляются все более точные инструменты для контроля клеток in vivo. И все больше ученых работают над этой стратегией.

Константин Анохин на симпозиуме БРИКС упомянул странный феномен, когда незадолго до смерти к людям, давно пребывающим в глубокой деменции и беспамятстве, вдруг возвращается ясность сознания. Они начинают узнавать родных, беседуют с ними, прекрасно соображают, шутят, все помнят. Внезапно “пробуждается” когнитивно полноценная личность, которая, казалось, давно разрушена дегенерацией.

Словно разбитая ваза собирается вновь.

Феномен получил название ‘terminal/paradoxical lucidity’, и он длится недолго. Часто спустя часы или дни после эпизода человек умирает, иначе говоря, внезапная ясность сознания может служить признаком того, что конец близок. Никто не знает, как и почему это происходит.

Но это схоже с тем, как порой тяжелые паркинсоники на время “приходят в себя” после леводопы или услышав музыку. Или как те пациенты, кто годами едва двигались, в миг опасности встают, бегут, ловко хватают предметы, ловят (парадоксальная кинезия).

Вопрос здесь в том, как сохраняется [или возвращается] личность на фоне тяжелого нейродегенеративного расстройства. Как это соотносится с состояниями мозга, и как бы научиться управлять этим процессом. Пока не ясно, но первое клиническое исследование уже идет.

Макс Ходак загорелся идеей “живых электродов”, и уже представил первый результат: нейроны, выращиваемые в микро-лунках, положили на кору мозга мыши, они проросли вниз и связались с нервной тканью грызуна. И эти связи функциональны — мыши обучались на сигналах от привитых клеток (а те активировались светом). Поскольку BioRxiv глючит, выкладываю препринт в комментарии. Вкратце описание их подхода см. здесь.

Про концепцию “живых электродов” я писал давно, еще до этого канала (затем и в канале). Реализации бывают разные, но общее в том, что вы используете максимально природную технологию — умение клеток направлять отростки и создавать связи — и не ломаете голову над разработкой электродов, которые бы не травмировали мозг. У этой идеи, как и у любой, есть изъяны, но их кроет “уникальное предложение”: вы сможете запустить в мозг свыше миллиона живых аксонов, столько же включает зрительный нерв, и это огромный поток данных (а Ходак еще и делает зрительный протез). Вероятно, можно дойти и до десятка миллионов. — Такой BCI не под силу электронике, ни сегодня, ни завтра.

Не менее безумна идея команды из USC-UC Irvine. Они хотят через компьютер подключить к мозгу пациентов… органоиды мозга. Замысел в том, чтобы обучить 3D культуру клеток правильно интерпретировать активность мозга конкретного пациента. Такой органоид будет расти in vitro и развиваться в ответ на сигналы от ЦНС человека, когда тот будет проходить тесты, например, двигать руками по заданию. По мысли авторов, “обученный” органоид лучше приживется в мозге и легче встроится в функциональные цепи. То есть это замах на заместительную клеточную терапию.

В гранте NSF см. краткое описание проекта. Идея явно не ближайшего будущего, а по мне весьма сомнительная, но команда очень опытная как в области BCI, так и в нейрохирургии (включая того самого Чарльза Лю). — Еще безумнее: эти бы органоиды подключить к мозгу через “живые электроды”, получится второй мозг человека, как внешний диск. Не удивлюсь, если они уже думают об этом. 😉

The Brain Prize, премию в размере €1.3 млн, присудили в этом году за ‘Cancer Neuroscience’ — область, о которой я упоминал уже не раз (например). Лауреаты, Мишель Монже и Франк Винклер, показали, что нервные клетки активно взаимодействуют с опухолями, образуя с ними синаптические контакты и прямо влияя на развитие рака.

Подробнее про их исследования и автобиографии см. здесь. Область эта растет, накоплена критическая масса результатов, издана книга, а в январе прошла первая конференция. Учитывая, что в ту же сторону движется нейроиммунология, нас ждет переосмысление картины болезней, здоровья и многих подходов к лечению. Одно из следствий: больше терапевтических воздействий пойдут через нервную систему.

За Монже рад отдельно, так как отметил ее давно, ее идея изначально была нетривиальной и очень смелой. Кстати, ее муж, Карл Дейссерот, один из создателей оптогенетики, получил Brain Prize еще в 2013 году. Мощная нейро-пара из Стэнфорда.

Почему долго не писал сюда — ждал регистрации в РКН. Мера вынужденная, в первую очередь, чтобы не подставлять тех, кто захочет сделать репост или дать ссылку на канал. Теперь он включен в реестр, вот подтверждающая ссылка: https://gosuslugi.ru/snet/67ac57a375b36e054efe938b

Рекламы на канале нет, сборы не провожу, а репосты можно делать свободно. Продолжаем!