Узнать, о чем думают животные, предотвратить страшные болезни и восстановить утраченные функции организма — сегодняшняя наука уже в состоянии все это делать. Ростовские ребята 10-14 лет смогли убедиться в этом лично 22 июля. Во Всемирный день мозга в научных лабораториях Центра Нейротехнологий Южного федерального университета в рамках национального проекта «Образование» прошла экскурсия для учеников ростовского технопарка «Кванториум».
Сыр или колбаса?
Исследователи признаются, что мозг — самая таинственная структура организма человека, которая наименее изучена до сих пор. При этом он контролирует весь организм.
«Нейроны мозга генерируют биоэнергетическую активность, которая различается в зависимости от того, о чём мозг думает. В лаборатории мы научились регистрировать потенциал такой активности», — говорит ведущий научный сотрудник лаборатории «Нейротехнологии восприятия и распознавания» НИТЦ нейротехнологий ЮФУ Пётр Косенко.
Это так называемые биогибридные системы, некие биороботы. Подопытным крысам вживляют в обонятельную луковицу регистрирующие электроды, с помощью которых можно узнать, о чём думает животное.
«Если мы ей дали сыр, то возникают определённые специфические паттерны, по которым мы можем понимать, что крыса думает о сыре», — добавил Пётр Косенко. Предполагается, что такие исследования помогут лучше изучить и человеческий мозг.
Умные протезы
Чипы пока нам не грозят — людям электроды в голову вживлять нельзя, но это не значит, что человеческий мозг не изучают. Для этого учёные используют неинвазивные, или же нетравмирующие методы.
«Мы занимаемся полным биотическим циклом исследований, начиная от изучения нейронных клеток мозга и заканчивая биологически правдоподобными моделями. Наша цель — понять, как работает мозг, как он видит, слышит», — рассказал ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского центра нейротехнологий ЮФУ Дмитрий Лазуренко.
Устройство для измерения активности мозга имеет усилитель биопотенциалов. Благодаря ему учёные могут понять, не только о чём подумал человек, но и адекватно ли он воспринял информацию. На голову надевается специальная шапочка с электродами, которые контактируют с кожной поверхностью. Усилитель потенциалов передаёт активность в компьютер.
«Мы стараемся распознать намерения, например, какой рукой человек собирается совершить движение —правой или левой», — рассказывает Дмитрий Лазуренко.
Основная задача разрабатываемых систем — восстановление утраченных функций для людей с ограниченными возможностями. Речь идет о соединении электрической активности мозга с внешними устройствами, иными словами, получается взаимодействие человека и устройства по беспроводным каналам связи.
Технология позволят фиксировать намерения как команду для устройства, например, для гальванического протеза.
«Откуда такие протезы берут питание?», — поинтересовались ребята. Выяснилось, что для этого используются аккумуляторы, встроенные в гильзоприёмную капсулу.
Однако управлять можно не только протезами, но и, например, инвалидным креслом, да и в целом, любым устройством, к которому можно подключиться по Bluetooth или Wi-Fi.
Не за горами время, когда можно подумать о том, что в помещении жарковато — и тут же включится сплит. Сотрудники Центра Нейротехнологий ЮФУ также разрабатывают системы нейрокоммуникаций, к примеру, усилитель биопотенциалов.
«Такие модели могут позвонить управлять мобильным устройством, переключая музыкальные треки, приборами „умного дома“, контролировать температуру в помещении. Важный момент: вся инфраструктура должна иметь беспроводной канал связи», — добавил Дмитрий Лазуренко.
Что мощнее, мозг или ПК?
Лаборатория имеет изолированную от радиочастот и сигналов мобильной связи Камеру Фарадея, где учёные улавливают электрическую активность мозга. После этого они обрабатываются математическими методами. Исследования позволяют различить участки мозга, связанные с патологиями или опухолями, и даже увидеть признаки начинающейся эпилепсии.
Также школьников познакомили с методами флюоресцентной микроскопии, представив 3-D фотографии микроструктур мозга.
«Во время экскурсии узнал много интересного, — рассказал 14-летний Егор Кузьмин. — Например, выяснилось, что мозг не располагает такими мощностями, как компьютеры. Зато он может обрабатывать информацию параллельно, что даёт ему преимущество. Думаю, что в будущем IT-технологии и биотехнологии будут переплетаться. А сам я хотел бы заниматься разработкой искусственного интеллекта, которому будут доступны большие объёмы данных».
«Мы со старшим братом увлекаемся нейробиологией, — поделилась 11-летняя Мария Кузьмишкина. — Очень рада, что попала сюда. Больше всего понравился микроскоп для исследования микроструктур мозга и рассказ об изучении мозговой активности крыс. Мне хотелось бы, чтобы такими исследованиями занималось больше людей. Это здорово, что можно узнать о происходящем в нашем мозге, и лечить людей еще до того, как они узнают, что больны».
