флешка на основе клеток мозга

«Живой» процессор из 16 органоидов мозга успешно функционирует

Компания FinalSpark объявила о запуске онлайн-платформы для доступа к необычному процессору, сделанному из 16 органоидов человеческого мозга. Фактически речь идёт о «живом» процессоре, а его элементы умеют самостоятельно обучаться и обрабатывать информацию. В сравнении с обычными центральными процессорами такая разработка требует в миллион раз меньше энергии. В её основе лежит до четырёх живых органоидов человеческого мозга, подключённых к кремниевым чипам. Один такой органоид содержит примерно 10 000 живых нейронов, выращенных из стволовых клеток. Диаметр органоида — 0,5 мм. Каждый хранится в инкубаторах при температуре, близкой к температуре человеческого тела. Все они снабжаются водой и питательными веществами, а также защищены от бактерий и вирусов. Органоиды подключены к электрической цепи посредством крошечных электродов. 

Такие двусторонние электроды умеют посылать и принимать электрические импульсы в органоиды. Этого достаточно, для базовых функций при работе процессора. Сейчас доступ к платформе имеют сотрудники девяти научных учреждений.

Технология открывает двери для новых исследований в сфере нейровычислений. Но если в будущем компании захотят коммерциализировать такие нейропроцессоры, им нужно будет решить проблему долговечности компонентов. Потому что, в отличие от кремниевых чипов, такие процессоры «живут» только 100 дней. 

история на миллион)

Тромбоциты восстановили когнитивные способности стареющего мозга

Ученые из Австралии обнаружили необычные свойства вещества, которое вырабатывается тромбоцитами после занятий физкультурой. Интересно, что им можно воспользоваться даже без спорта.

Гиппокамп мыши. Микроскопическое изображение в искусственных цветах

Многие исследования показывают, что регулярные физические упражнения замедляют возрастное ухудшение когнитивных способностей, а также служат хорошей профилактикой болезни Альцгеймера. Эксперименты на животных подтвердили, что физическая активность приводит к возникновению новых клеток в гиппокампе (участвует в формировании памяти) — части мозга, отвечающей за обучение, долговременную и кратковременную память — и выработке экзеркинов (сигнальные молекулы, которые несут пользу для здоровья).

Однако о молекулярных механизмах того, как физкультура улучшает мозг, и о том, что именно выступает источником выработки экзеркинов, было мало что известно.

Несколько лет назад группа ученых из Квинслендского университета (Австралия) в экспериментах на молодых мышах выяснила, что при физических нагрузках у животных вырабатывается особый хемокин — тромбоцитарный фактор 4 (PF4), авторы называют его экзеркином PF4. Исследователи также узнали, что за выработку PF4 отвечают тромбоциты — безъядерные клетки, которые, как считалось ранее, ответственны лишь за свертывание крови при кровотечениях. Когда этот экзеркин доставлялся в мозг мышей, он способствовал образованию новых клеток (нейрогенез) в гиппокампе.

Теперь же ученые провели новые эксперименты, уже на пожилых мышах. В частности, они попытались выяснить, как тромбоциты и экзеркины повлияют на мозг этих грызунов и сможет ли PF4 «запустить» нейрогенез в гиппокампе, а также замедлить снижение когнитивных способностей. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Для эксперимента ученые взяли две группы старых мышей. Первой вводили физраствор, а второй — вещество PF4, после чего смотрели, как изменятся их способность к обучению и память, то есть функции, связанные с работой гиппокампа.

Грызуны, которым вводили PF4, показали лучший результат в тестах на память и обучение, чем мыши, которым вводили физраствор. Ученые пришли к выводу, что у старых животных из второй группы произошло омоложение мозга, «запустился» нейрогенез и улучшились когнитивные способности.

«Наше исследование показало, что экзеркин PF4, который вырабатывается тромбоцитами после тренировок, омолаживает мозг и улучшает когнитивные способности у пожилых особей», — объяснил Одетт Лейтер, ведущий автор исследования.

Лечение на основе вещества PF4 не станет полноценной заменой физическим упражнениям, подчеркнули ученые. Однако для пожилых, не способных заниматься спортом из-за проблем с подвижностью, как и для более молодых людей, ленящихся упражняться, это открытие может быть весьма полезно. Пусть экзеркин PF4 — лишь суррогат нормальных упражнений, который не может омолодить организм так же, как спорт, для тех, кому недоступен полноценный аналог, интерес может представлять и такой заменитель.

В будущем австралийские ученые планируют провести испытания на людях, но прежде они намерены выяснить, как мыши с болезнью Альцгеймера реагируют на PF4.

Статья спизжена отсюда

Учёные вырастили крошечный человеческий мозг с подключением к ПК — он быстро научился решать уравнения и различать людей по голосу

Новая работа с живыми клетками человеческого мозга показала перспективность объединения живых тканей с компьютером. Колония живых нейронов обучалась быстрее искусственных моделей с почти таким же результатом. Если отбросить вопрос с этикой, до проблем с которой пока далеко, живые клетки человеческого мозга могут превзойти современные и будущие нейронные сети, работающие на кремниевых чипах, как по производительности, так и по экономическим соображениям.

С помощью стволовых клеток учёные вырастили так называемый органоид мозга — объёмную колонию клеток, повторяющих структуру нейронов и их связей в мозге. Это не первый и наверняка не последний эксперимент с живыми клетками, позаимствованными у человека. Ранее органоид мозга, например, научили игре в «Понг», с чем он успешно справился. В таких исследованиях самым сложным бывает донести информацию до «мозга» и считать её.

Группа профессора Го Фэня из Университета штата Индиана в Блумингтоне (США) предложила достаточно простое решение — они вырастили органоид на высокоплотном массиве электродов. Электроды, а это, по сути, компьютерный интерфейс, вносили данные в клетки «мозга» и считывали результат его последующей активности. Тем самым на практике была реализована такая архитектура спайковой (импульсной) нейросети, как резервуарная. Что происходило в массиве нейронов, учёным было неизвестно, но условно живая модель показала способность к быстрому обучению и расчётам.

Живой искусственный «мозг» был не такой точный, как искусственные нейронные сети с длинной цепью элементов краткосрочной памяти, но каждая из этих сетей прошла 50 этапов обучения. Сеть Brainoware достигла почти таких же результатов менее чем за 10 % времени обучения, потраченного на обучение искусственных цепей.

«Могут пройти десятилетия, прежде чем будут созданы универсальные биокомпьютерные системы, но это исследование, вероятно, даст фундаментальное представление о механизмах обучения, развитии нервной системы и когнитивных последствиях нейродегенеративных заболеваний»,— мечтают авторы работы,опубликованнойв журналеNature Electronics.

"Маск получил разрешение на вживление чипа в человеческий мозг"

Десятимесячный мини-мозг оказался похож по нейронной активности на мозг недоношенных детей

Исследователям удалось увидеть в органоидах коры головного мозга электрическую активность, очень похожую активность мозга недоношенных детей. На исходе двух месяцев культивации в них органоидах зафиксировали вспышки нейронной активности: поначалу сигналы были синхронизированы, но потом их паттерн усложнился по мере взросления органоидов. Ученым удалось поддерживать рост клеток органоида мозга в течение десяти месяцев, говорится в статье, опубликованной в журнале Cell Stem Cell.

Технология выращивания органоидов позволяет перепрограммировать клетки таким образом, что из них при делении вырастает крохотная модель эмбрионального мозга. Несмотря на очень скромный размер (обычно с горошину) эти мини-мозги ведут себя во многом как настоящие: в них могут бытьхарактерные для настоящего мозга слои нейронов и деление на отделы, а активность генов оказывается похожа на активность мозга на 8–16 неделях после зачатия. Обычно органоиды растут не очень долго и начиная с определенного момента — он наступает в разное время для разных классов органоидов — перестают достоверно воспроизводить мозговые процессы. Отчасти это связано с тем, что при достижении определенного размера им становится тяжело расти вне обычного окружения, например без снабжающих их обычно кислородом сосудов. Из-за этого до недавнего момента исследования на органоидах воспроизводили только начальные этапы роста мозга.

Сотрудникам из Лаборатории Элисона Миотри (Alysson R. Muotri) Калифорнийского Университета в Сан-Диего удалось поддерживать рост клеток органоида мозга в течение десяти месяцев. За такое долгое время нейроны органоидов успевают не только дифференцироваться в сложные структуры с большим числом разных клеток, но и начать общаться и формировать нейронную сеть. Модели со зрелыми формирующими синапсы нейронами научились делать еще в 2015 году, но в новом исследовании удалось сделать их настолько аккуратно, что их электрическая активность оказалась удивительно похожа на таковую у недоношенных детей.

Оптимизация протоколов выращивания привела к тому, что органоиды оказались удивительно похожи на человеческий мозг как в плане разнообразия нейронов, так и их электрической активности. Четыре раза за десять месяцев ученые отбирали образцы для РНК-секвенирования отдельных клеток, чтобы найти в них активность, специфичную для разных типов нервной ткани. Всего исследователи проанализировали 15990 клеток, относящихся к одному из пяти основных классов: клетки-предшественники, промежуточные клетки предшественники, глиальные летки, глутаматергические нейроны и ГАМК-ергические нейроны, которые обычно встречаются в коре головного мозга только у приматов. В зависимости от возраста органоида соотношение этих клеток менялось.

Чтобы замерить электрическую активность в органоидах, их выращивали на мультиэлектродных чипах, которые улавливали электрические импульсы и записывали их в виде электроэнцефалограммы. У людей по мере развития паттерн ЭЭГ меняется: чем старше мозг, тем меньше промежутки между вспышками активности нейронов. Ученые получили аналогичную динамику для своих органоидов, а в качестве верификации сравнили электрические паттерны органоидов с ЭЭГ 39 недоношенных детей.

Дополнительно они попытались научиться предсказывать возраст органоидов по ЭЭГ — такая проверка дала бы дополнительную уверенность, что развитие органоидов идет по такому же пути что и в настоящих мозгах и может служить адекватной моделью для их исследования. Они обучили нейронную сеть предсказывать возраст на обычных образцах ЭЭГ, а затем попробовали этой сетью предсказать возраст органоидов. Оказалось, что нейросеть хорошо справляется с этим заданием, — особенно в случае органоидов постарше.

В своей прошлой работе исследователи из той же лаборатории вырастили органоиды с мутациями, характерными для неандертальцев. Чем они отличались от обычных органоидов, можно прочитать тут.

Источник: https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fnplus1.ru%2Fnews%2F2019%2F08%2F30%2Forganoidslikebabies&promo=navbar&utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com

https://lenta.ru/news/2019/09/01/brain/?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com%2F%3Ffrom%3Dspecial&utm_source=YandexZenSpecial

Ученые подтвердили способность коронавируса вызывать некроз мозга

Не знаю, стоит ли доверять "Известиям", но новости такие.

"Российские вирусологи предупредили, что патоген, вызывающий пневмонию COVID-19, способен проникать через гематоэнцефалический барьер и напрямую разрушать ткани головного мозга.

Профессор Санкт-Петербургского​ политехнического университета Петра Великого,​ руководитель​ исследований в области молекулярной вирусологии и онкологии Андрей Козлов рассказал «Известиям», что вирусы гриппа и герпеса способны приводить к отмиранию целых участков мозга. Похожая картина наблюдается и с новым коронавирусом.

По его словам, в нескольких статьях было отмечено, что у некоторых пациентов не было нарушений работы легких, но наблюдалось рассеянное сознание или эпилептические признаки. Вместе с уже отмечавшейся ранее потерей вкуса и обоняния такие симптомы могут указывать на инфицирование коронавирусом тканей мозга.

В конце марта врачи из Детройта описали случай некротической энцефалопатии у сотрудницы одной из американских авиакомпаний. Женщина в возрасте около 50 лет была госпитализирована с лихорадкой и кашлем, но у нее также наблюдалось спутанное сознание. Позднее у нее подтвердился диагноз CОVID-19. Однако из-за нетипичных для коронавируса симптомов женщине было решено сделать КТ и МРТ.

На полученных изображениях стали видны очаговые поражения в различных областях головного мозга, в частности, были повреждены височные доли, функции которых связаны с восприятием, анализом и синтезом речи, а также со способностью чувствовать вкусы и запахи. Врачи диагностировали у пациентки острую некротическую энцефалопатию — редкое заболевание, которое развивается на фоне вирусных инфекций, чаще всего гриппа.

Энцефалопатия (дистрофическое поражение тканей мозга) может развиваться на фоне того, что клетки иммунной системы зараженного коронавирусом человека начинают активно выбрасывать в кровь цитокины. К этому классу веществ относятся около сотни сложных белков, которые участвуют во многих иммунных и воспалительных процессах человеческого организма.

«В избытке эти вещества способны повреждать стенки сосудов и вызвать кровоизлияния в мозг, что и приводит к развитию тех или иных неврологических симптомов (в зависимости от пораженного отдела). Также не исключено, что вирус может проникать сквозь гематоэнцефалический барьер непосредственно в мозговую ткань», — рассказал «Известиям» сотрудник Института биологии ТюмГУ Николай Карпов.

Теперь понятно почему многие заразившиеся ведут себя как зомби-долбоёбы.

Кетчуп

Статья "Известий" по сабжу.

Женский мозг отстает в развитии от мужского на 3 года (журналист с ученым сделал это) ^_^

Южная Корея будет бороться со старением

Одновременно с Саудовской Аравией худшая Корея тоже объявила о начале борьбы со старением на государственном уровне.

14  университетов, научно-исследовательских институтов и медицинских учреждений, основанных на финансируемых государством научно-исследовательских институтах, принадлежащих Национальной ассоциации научных и технологических исследований, запустили "Центр исследования конвергенции" который займется разработкой технологий диагностики, лечения и замедления старения

Национальное научно-техническое исследовательское общество (NST, председатель Ким Бок Чхоль) объявило 2-го мая об официальном открытии Исследовательского центра конвергенции, в который входят 3 научно-исследовательских института, 4 больницы, 3 университета и 4 компании. NST планирует инвестировать в этот исследовательский центр конвергенции 45 миллиардов вон в год в течение шести лет.

Ученые будут разрабатывать технологии, направленные на точную диагностику биологического (а не хронологического) возраста, на отсрочку и лечение старения, чтобы увеличить продолжительность здоровой жизни пожилых людей и решить проблему старения и ухудшения качества жизни в пожилом возрасте.

Участие приняли 14 учреждений, включая Академию наук: Корейский научно-исследовательский институт биологических наук и биотехнологий, Корейский институт восточной медицины, Корейский институт науки и технологий, Университетская больница Инха, Женская университетская больница Ихва, Университетская больница Аджу, Больница национального университета Чунгбук, Корейский передовой институт науки и технологий, Корейский университет, Kyunghee University, Eurotech, LAS, Life Semantics, Korea Sports Policy. 

Корейский научно-исследовательский институт биологических наук и биотехнологий отвечает за сбор больших данных о геномах корейцев, производство наборов молекулярной диагностики на основе машинного обучения для измерения старения и разработку оригинальных технологий для групп высокого риска. Одобрение на первые клинические испытания планируют получить в течение 6 лет.

Корейский институт восточной медицины, ответственный за детальную задачу, будет разрабатывать интеллектуальное обучающее решение для замедления старения, а Университетская больница Инха разработает цифровое лечебное устройство для комплексного управления факторами риска старения.

Квон Ын Су, глава исследовательского центра, сказал: "Мир начал признавать старение излечимой болезнью. Наша конечная цель - найти решение".