Утратившие способность говорить пациенты могут вернуться к активному речевому общению, если новая технология перевода мысленных слов в голосовую трансляцию будет доведена до клинического использования. Эксперименты с новым имплантатом и методом преобразования мысленно произнесённых слов в речь показали хорошие перспективы, буквально вернув голос пациентке, которая утратила способность говорить 20 лет назад.

Источник изображения: Nature Neuroscience 2025

Новый имплантат и технологию обучения нейросети для распознавания активности речевых центров мозга разработали учёные Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF). Главной особенностью платформы стало сканирование активности мозга каждые 80 мс. Предложенный метод устраняет раздражающую задержку, обычно свойственную подобным решениям.

Система обычно сначала распознаёт активность мозга, затем подключает обучаемую модель, анализирует (как правило) большой фрагмент текста и лишь после этого воспроизводит мысленно произнесённую речь. Живое общение в таком случае затруднено, поскольку постоянно прерывается паузами. Учёные из Калифорнии предложили решение, которое позволяет воспроизводить речь сразу в процессе мысленного произнесения слов пациентом с имплантатом.

Также в новом исследовании учёные обошли проблему обучения модели (интерфейса) с помощью воспроизведения звуков и слов пациентом. Не все потерявшие речь способны на это, поэтому исключение данного этапа позволит расширить круг потенциальных пользователей технологии.

Эксперимент был проведён с 47-летней пациенткой, которая в 30 лет из-за болезни потеряла способность разговаривать. В процессе обучения нейросети она мысленно произносила 100 уникальных предложений из словаря, насчитывающего чуть более 1000 слов. Также использовалась вспомогательная схема для общения, основанная на 50 фразах с использованием меньшего набора слов.

В отличие от предыдущих методов, в новом процессе участница не пыталась произносить слова вслух — она просто проговаривала предложения про себя. Система успешно декодировала оба способа коммуникации, причём среднее количество переводимых в речь слов в минуту почти вдвое превышало показатели предыдущих методов. А при использовании метода прогнозирования мысли переводились в речь на лету в восемь раз быстрее, чем в случае альтернативных способов трансляции.

Для достижения большей естественности звучания использовались старые записи голоса пациентки, что позволило ей говорить фактически своим голосом. Более того, когда процесс распознавания мыслей запустили в автономном режиме без ограничения времени, система смогла перевести в слова даже ту активность мозга, которой интерфейс не обучали.

Авторы отмечают, что метод ещё нуждается в доработке, прежде чем его можно будет считать клинически применимым.

На днях первый пациент с имплантатом Neuralink в голове сообщил об отсутствии каких-либо побочных эффектов от устройства — как физических, так и психологических. Зонды находятся в его голове около года, чего достаточно для первой серьёзной оценки этой нейронной платформы. Практика показала, что Neuralink помогает людям с параличом конечностей обрести самостоятельность в работе с компьютером и начать общение в социальных сетях.

Источник изображения: Neuralink

Ноланд Арбо (Noland Arbaugh), неспособный двигать руками и ногами, поделился своим самочувствием в соцсети X. В частности, он отметил, что за всё время со дня установки имплантата Neuralink «не было никаких негативных побочных эффектов, ни физических, ни психологических, если не считать ненасытного желания заполучить женский конец штекера» — шутку о подключении имплантата к внешней платформе. Судя по всему, имплантат Neuralink имеет разъём типа «папа», а «маму» подключают родственники или специалисты.

Главная проблема Neuralink в том, что тонкие иглы-зонды, углублённые в ткани головного мозга, могут постепенно смещаться из-за подвижности нервных тканей внутри черепа. Часть зондов способна покинуть своё место или серьёзно сдвинуться уже через несколько часов после операции. Это требует постоянной калибровки нейроимплантата. У первого пациента (Арбо) 85 % зондов вышли из зоны установки, поэтому он регулярно работает с командой Neuralink, чтобы улучшить и упростить процесс неизбежных калибровок.

Тем не менее год ежедневного использования имплантата показал его высокую степень надёжности и безопасности. С его помощью пациент смог отказаться от джойстика, которым управлял ртом, и стал перемещать курсор исключительно силой мысли, освоив гонки и стратегии, включая легендарную «Цивилизацию». По его словам, он мог бы даже управлять своей коляской мысленно и постоянно просит у команды Neuralink роботизированную руку для повседневных дел. Пока это остаётся в планах, но Neuralink открыт для усовершенствований и стремится расширить число пользователей, чтобы имплантат стал привычной частью жизни.

Издание eWeek сообщило, что на конференции Nvidia GTC 2025 лидерам отрасли вживую показали работу малоинвазивного нейронного интерфейса на базе ИИ. Демонстрацию провела компания Synchron, которая заявляет о превосходстве своей технологии интерфейса «мозг-компьютер» над конкурирующими проектами, включая разрекламированный Neuralink Илона Маска.

Источник изображений: Synchron

Мозговой датчик Synchron устанавливается без хирургического вмешательства в головной мозг. Он напоминает стент для расширения сосудов и вводится в яремную вену в районе шеи. Операция простая: стент по вене подводится к моторной зоне коры головного мозга, где считывает её активность. Передатчик сигналов устанавливается под кожу на груди пациента, откуда данные по беспроводной сети передаются на компьютер. Такие имплантаты установлены четырём гражданам Австралии и шести гражданам США.

На GTC компания Synchron продемонстрировала бесшовную интеграцию нескольких новых технологий: Apple Vision Pro, мультимодальной платформы обработки данных Holoscan от Nvidia и Sentrode — запатентованного компанией Synchron интерфейса, который устанавливает связь мыслей человека с физической средой. Данные о желаниях пациента (его мозговой активности) считывались имплантатом-стентом и передавались в систему AssistiveTouch гарнитуры Vision Pro.

«Мы создаём модель мозга, используя методы предварительного генеративного обучения, которые обучаются непосредственно на нейронных данных, абстрагируясь от основ человеческого разума, чтобы создавать функции, улучшающие жизнь наших пользователей, — сказал генеральный директор и основатель Synchron Том Оксли (Thomas Oxley). — Это возможно благодаря нашей способности масштабировать большие наборы данных, обещая сделать [интерфейс] BCI таким же распространённым, как установка [обычного] стента».

Во время демонстрации пользователь по имени Родни с помощью имплантированной системы силой мысли настроил температуру, освещение и музыку в своём доме, что компания демонстрировала в процессе экспериментов задолго до мероприятия.

Согласно целям компании, её интерфейс может помочь людям с параличом и другими серьёзными физическими нарушениями управлять технологиями без помощи рук и лучше взаимодействовать с окружающим миром. Данные, собранные в реальных условиях, помогут обучить «когнитивный ИИ», предназначенный как для медицинских целей, так и для более широкого использования. Для этого, в частности, Synchron вместе с Nvidia работают над концепцией Chiral. Это будущая система интерфейса «мозг-компьютер», которая сочетает в себе нейронную обработку в реальном времени с передовым искусственным интеллектом. Чтобы реализовать эту концепцию, необходимо будет достичь трёх ключевых целей.

Во-первых, разработать систему нейронного декодирования двигательных функций в реальном времени, что позволит пользователям управлять цифровой средой напрямую с помощью мозговых имплантатов с минимальной задержкой. Во-вторых, добавить информацию о реальном мире с помощью среды Nvidia Cosmos для составления карты окружения и понимания реалистичной физики. В-третьих, создать модель ИИ на основе анонимных пользовательских данных. Всё это станет основой Chiral — «самосовершенствующейся универсальной» модели как для медицинского, так и для общего использования.

Компания Synchron называет эту развивающуюся модель «когнитивным ИИ». Конечная цель — выйти «за рамки распознавания намерений, заложив основу для перехода от намерений к действиям в реальном времени» и создать «полномасштабную базовую модель мозга». Смелая идея, но в компании признают, что эта концепция пока остаётся гипотетической.

Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) создали платформу, способную вернуть парализованным людям возможность самостоятельных действий с помощью роботизированных рук. Управлять манипулятором можно силой мысли, представляя себе нужное действие. Ключевую роль в этом процессе играет искусственный интеллект.

Источник изображений: UCSF

Разработанная учёными платформа опирается на электрокортикографию (ЭКоГ) — систему выявления активных участков коры головного мозга. Обычно её применяют перед операциями на мозге, чтобы хирург не затронул критически важные зоны. Система и имплантаты ЭКоГ достаточно дорогие, но в данном случае они продемонстрировали высокую эффективность.

Пациент с полной парализацией всех конечностей был подключён через ЭКоГ к компьютеру с ИИ, который, в свою очередь, передавал команды на роботизированную руку. Алгоритм на основе машинного обучения распознавал активность участков мозга, отвечающих за движения рукой, и передавал соответствующие команды манипулятору. Пациент наблюдал за процессом и в режиме реального времени мысленно корректировал движения руки, что тут же передавалось на роборуку.

Исследователи отмечают, что такой метод обучения алгоритма с моментальной коррекцией ошибок на основе желаний пациента показал высокую эффективность. Более того, ИИ научился отслеживать смещение активности ответственных за движения участков мозга в соседние области коры.

В целом рисунок активности не изменялся, но зона активности «дрейфовала» по коре, отметили учёные. Обычно это потребовало бы перекалибровки имплантатов каждые несколько дней. Однако разработанная платформа на основе ИИ смогла самостоятельно учитывать этот сдвиг и оставалась работоспособной более семи месяцев без существенного вмешательства в настройки. Уже одно это делает проект многообещающим.

С помощью роборуки пациент смог брать и опускать предметы, пользоваться посудой и наполнять стакан жидкостью из диспенсера. Учёные также считают, что могут усовершенствовать платформу, например, снабдив роборуку машинным зрением. Это позволит машине помогать пациенту точнее выполнять действия, а также улучшит процесс обучения ИИ.

«Я полностью уверен, что теперь мы знаем, как создать систему, и сможем заставить её работать», — поделился мыслями один из участников исследования, результаты которого опубликованы в журнале Cell.

Исследователи из Пенсильванского университета и Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса разработали технологию аудиоанклавов — персональных и защищённых от подслушивания областей звука. Для прослушивания индивидуальных сообщений наушники не потребуются. Технология создаёт локальные зоны слышимости, которые следуют за конкретным человеком и предназначены исключительно для него.

Источник изображения: University of Pennsylvania

Идея разработки основана на использовании ультразвука в качестве носителя звука слышимого диапазона. Сам по себе ультразвук с частотой выше 20 кГц не воспринимается человеческим ухом. Однако, согласно законам физики распространения волн, при пересечении двух волн с разными частотами образуется новая волна с частотой, равной разности исходных частот. Это позволяет снизить частоту сигнала до уровня слышимого звука.

Исследователи использовали два ультразвуковых излучателя: один работал на частоте 40 кГц, а другой — на 39,5 кГц. В месте их пересечения возникала область с частотой 500 Гц, которая хорошо различается человеческим ухом.

Сами излучатели также имели уникальные свойства. Их поверхность обладала эффектом линзы для звуковых волн, что позволяло направлять ультразвук и изгибать его в пространстве. Благодаря этому исследователи смогли точно формировать персональный аудиоанклав вокруг человека.

Учёные предупреждают, что технология аудиоанклавов всё ещё находится на ранней стадии разработки, и для её коммерциализации потребуется ещё несколько лет. В случае успеха персональная звуковая адресация повысит уровень безопасности в бизнесе и силовых структурах, а также откроет новые возможности для бытового применения.

Например, пассажиры автомобиля смогут слушать разную музыку без наушников, не мешая водителю. В общественных местах технология позволит обращать внимание на важные звуки, не повышая общий уровень шумового загрязнения.

Астероид Бенну намного меньше астероида, погубившего динозавров. Но размеры Бенну достаточны, чтобы в случае падения на Землю вызвать похолодание и ощутимое сокращение растительного покрова. Согласно оценкам, этот астероид может столкнуться с Землёй в сентябре 2182 года. Учёные из Южной Кореи оценили возможный ущерб для земных экосистем, если это произойдёт.

Источник изображения: IBS Center for Climate Physics

Вероятность столкновения астероида Бенну с Землёй оценивается как 1 к 2700, или 0,04 %. Размеры астероида достигают 500 м в поперечнике, и его падение будет иметь для планеты серьёзные последствия. Поэтому человечеству лучше заранее знать об угрозах для подготовки ответных мероприятий.

На Земле множество ударных кратеров от столкновений с крупными метеоритами и астероидами. Но все они стёрты эрозией, что затрудняет не только анализ последствий, но часто даже скрывает сами следы от ударов. Глубже всего учёные изучили следы от падения «астероида динозавров» 66 млн лет назад — кратера Чиксулуба (Chicxulub), на месте которого сейчас находится Мексиканский залив. Частицы от этого ударного воздействия можно найти по всей планете в той или иной концентрации. Но чего до сих пор не делали, так это моделирования изменений в наземных и морских экосистемах, что просчитали в случае падения Бенну.

Сильнее всего на экосистему планеты повлияет не сам удар 500-м астероида, а последствия удара. Моделирование показало, что при таком столкновении в атмосферу планеты будет выброшено от 100 до 400 млн тонн пыли. Это нарушило бы химический состав атмосферы и настолько сильно затмило бы Солнце, что помешало бы фотосинтезу и ударило по климату. Также на 32 % разрушился бы озоновый слой, что усилило бы опустошительное воздействие на животный и растительный миры.

«Согласно нашим моделям, средняя глобальная температура упадет на 4 °C, а количество осадков в мире уменьшится на 15 %. Более холодные зимы создали бы неблагоприятные климатические условия для роста растений, что привело бы к первоначальному сокращению фотосинтеза в наземных и морских экосистемах на 20–30 %, — поясняют исследователи. — Это, вероятно, вызовет массовые проблемы в сфере глобальной продовольственной безопасности».

Изменение температуры, осадков, растительности и морской экосистемы в первые 24 месяца после удара

Но есть и хорошие новости. Морские экосистемы восстановятся на удивление быстро. Этому поспособствует «засев» морей и океанов минеральными удобрениями — частицами пород и, особенно, железа, выброшенными в атмосферу и осевшими в воде. Особенно это касается водорослей для питания зоопланктона, которые также могут стать основой пищевого рациона для выжившей человеческой цивилизации. Водоросли разрастутся до объёмов, намного превышающих сегодняшние.

В целом человечество переживёт столкновение с астероидом Бенну и, похоже, так уже бывало в прошлом. По некоторым оценкам, астероиды подобных размеров падают на Землю раз в 100–200 тыс. лет, так что наши предки уже сталкивались с последствиями таких катастроф и смогли выжить в сложившихся после них условиях.

Чем меньше хирургическое вмешательство, тем легче последствия операций. Это особенно актуально, когда речь идёт об операциях на мозге. Было бы заманчиво и целесообразно устранять повреждения сосудов и тканей мозга изнутри, без рассечения, с помощью крошечных роботизированных механизмов. Во Франции придумали один из таких, который может быть испытан на людях уже в 2026 году.

Источник изображений: Robeauté

О разработке сообщила молодая компания Robeauté, основанная в 2017 году Бертраном Дуплатом (Bertrand Duplat) и Джоаной Карточи (Joana Cartocci). Бертран десятилетиями проектировал роботизированные системы для работы в экстремальных условиях. Личные обстоятельства побудили его переключиться на разработку миниатюрных хирургических роботов.

Представленный робот имеет размеры примерно с рисовое зерно. Он предназначен для помощи нейрохирургам при проведении операций на мозге. На первом этапе робот будет использоваться для взятия биопсии — образцов тканей из труднодоступных мест. В дальнейшем он сможет доставлять лекарства в заданные участки мозга и выполнять другие задачи.

Робот был испытан на мёртвых животных ещё в 2021 году. Сейчас компания готовится к испытаниям на человеческих трупах и живых животных. После получения разрешения от регуляторов начнутся испытания на живых людях, что должно произойти уже в следующем году. По словам разработчиков, предварительные проверки технологии получили высокую оценку среди нейрохирургов. Новый инструмент имеет все шансы стать востребованным в клиниках по всему миру.

В преддверии ежегодной встречи в Давосе эксперты Всемирного экономического форума (WEF) опубликовали отчёт о вероятных последствиях внедрения искусственного интеллекта в рабочие процессы. Впервые эффект от внедрения ИИ перестали считать положительным фактором. До 2030 года сокращения рабочих мест под влиянием ИИ произойдут в 41 % крупнейших мировых компаний. Теперь ИИ считают также угрозой интеллектуальному труду человека.

Источник изображения: ИИ-генерация Kandinsky 3.1

Опрос WEF — это свежие данные, которые отражают невероятную скорость смены парадигмы в восприятии ИИ работодателями. Ранее искусственный интеллект воспринимался как помощник или своеобразный усилитель навыков человека. Отчасти так и произойдёт, однако способность ИИ решать ряд интеллектуальных задач в производственном процессе также сделает ненужным вовлечение в труд определённых масс людей. В частности, к граничной черте приблизились графические дизайнеры и юрисконсультанты. Эти две профессии, отметили в WEF, идут сразу за десятью наиболее подверженными риску стать автоматизированными.

В общем случае в ближайшие годы рабочие места начнут терять люди, связанные с оформлением почтовых отправлений, на секретарских должностях и в сфере расчётов заработной платы (учёта рабочего времени). Таким специалистам придётся сменить деятельность или пройти курсы повышения квалификации, например, чтобы уметь работать совместно с ИИ.

Опрос руководителей крупнейших мировых компаний показал, что 77 % из них планируют провести в период с 2025 по 2030 годы переподготовку сотрудников, чтобы они могли использовать в своей работе ИИ. В то же время впервые в отчёте было указано, что теперь от ИИ и других технологий не ждут, что они «положительно скажутся» на количестве рабочих мест.

В то же время более востребованными становятся навыки использования ИИ в повседневной работе. Ещё в прошлом году было выяснено, что около 70 % компаний планируют нанять новых сотрудников, обладающих навыками разработки инструментов и усовершенствований приложений с ИИ, а 62 % намерены привлечь больше людей, обладающих навыками более эффективной работы с ИИ. Остаётся надеяться, что человек будет «усилен» внедрением ИИ, а не вынужден будет смотреть на плоды его труда со стороны улицы.

Исследователи из Техасского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали экспериментальный метод 3D-печати «татуировок» на голове из проводящих полимеров. Эти «татуировки» работают как традиционные электроэнцефалографические (ЭЭГ) электроды, которые применяются для интерфейсов мозг-компьютер (BCI) и обеспечивают управление роботизированными конечностями, компьютерами, а также объектами в среде виртуальной реальности.

Источник изображений: Cell Biomaterials

Мозг постоянно генерирует электрические сигналы, которые меняются в зависимости от разных мыслей и движений. Инвазивные (имплантируемые) интерфейсы BCI позволяют точно считывать сигналы мозга. Однако такой подход к реализации интерфейсов мозг-компьютер создают возможность заражения или отторжения имплантата, да и в целом не слишком безопасен. Печатать электроды на коже головы куда проще.

Электроды, размещённые на коже головы по одному или с помощью ЭЭГ-колпачков, также могут считывать сигналы мозга, пусть и не с такой точностью, как имплантаты. Последующая обработка полученных сигналов с помощью алгоритмов искусственного интеллекта позволяет улучшить точность считывание сигналов мозга, но без дополнительного обширного изучения этого направления, напечатанные ЭЭГ-электроды по точности будут сопоставимы с традиционной энцефалографией.

Разработанные исследователями из Техасского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе электроды выполнены из проводящего полимера PEDOT:PSS, который наносится на голову в виде жидкости с помощью микроструйного 3D-принтера. «Чернила» просачиваются через волосы к коже головы, так что брить голову не придётся. После полимер можно просто смыть. Учёные отмечают, что PEDOT:PSS остаётся эластичным после застывания, так что его также можно использовать как для создания растягивающейся электроники, так и для растягивающихся дисплеев.

Процесс создания электродов начинается со сканирования головы пациента. После этого на компьютере подбирается необходимый дизайн ЭЭГ-электродов. Для печати десяти ЭЭГ-электродов требуется всего десять минут, а также пять минут для последующей калибровки. Это значительно меньше, чем обычно занимает процесс установки традиционных ЭЭГ-электродов. Кроме того, 3D-напечатанные электроды исключают необходимость в использовании специального влажного состава для лучшего контакта электрода с кожей. Обычно это вещество быстро высыхает, делая процесс традиционной энцефалографии неэффективным. Тесты на добровольцах показали потрясающие результаты. В то время как обычные электроды перестают быть эффективными через 6 часов, электронные «тату» продолжают считывать сигналы мозга в течение 24 часов и даже дольше.

О своём экспериментальном методе 3D-печати «татуировок» на голове из проводящих полимеров исследователи поделились в статье журнала Cell Biomaterials.

Не секрет, что электропроводность кожи зависит от степени её потоотделения и отражает также динамику эмоционального состояния человека. Когда-нибудь носимые гаджеты смогут предугадывать эмоции и начнут морально поддерживать владельцев, но этому предстоит научное изучение вопроса, как эмоции соотносятся с проводимостью кожного покрова. Японские учёные впервые провели изучение динамики влияния эмоций на скорость и сохранность проводимости кожи.

Источник изображения: Tokyo Metropolitan University

Команда Токийского столичного университета привлекла группу добровольцев, которым последовательно показывала фрагменты из фильмов-ужасов, сцен о семейной жизни и выступления стендап-комиков. В каждом случае проводились точные измерения электропроводности кожи рук (ладоней) и динамики проявления сигналов от начала до затухания. На основе измерений были построены графики, которые дали достаточно пищи для размышлений и организации новых экспериментов.

Например, было отмечено, что связанные со страхом сигналы продолжались дольше всего, что, вероятно, обусловлено эволюционным развитием человека — чем сильнее напуган, тем больше вероятность спастись. Эмоции от наблюдения семейных сцен имели самую пологую наклонную роста. Учёные объяснили это смесью эмоций, которые мешают друг другу в процессе ощущения момента. Также было определено, что отклик в проводимости кожи наступал с задержкой от 1 до 3 секунд после выражения эмоции.

В любом случае, собранные данные позволяют считать, что эмоции можно определять с помощью датчиков на коже человека. Пока говорить об этом рано, но в перспективе предложенное решение позволит убрать из уравнения определения эмоции человека камеры слежения, и сделает эту операцию доступной умным часам или фитнес-браслетам. Правильное определение текущего эмоционального состояния человека поможет оказать ему автоматическую поддержку, что в ряде случаев может сыграть решающую роль в его судьбе.

Учёные из Оксфордского университета представили технологию изготовления логических схем, полностью совместимых с биологией человека. Вместо электронов «человеческая электроника» использует ионный обмен. Это тоже перенос зарядов, который поддаётся программированию и контролю. Из мельчайших капель гидрогеля можно создавать диоды, транзисторы, память и логические элементы, которые будут воспринимать электрические сигналы тела человека и транслировать их обратно.

Источник изображений: University of Oxford

Исследователи даже придумали название для новой электроники — каплетроника (dropletronic). Каждая капля имеет объём в несколько нанолитров и, в зависимости от состава, может обладать катионной (p) или анионной (n) проводимостью, аналогично переходам в полупроводниках. Таким образом, из капель с различной проводимостью можно создавать диоды, транзисторы и логические схемы. В качестве примера исследователи разработали электронную схему, способную подсчитывать сердечные ритмы, используя сигналы непосредственно от сердечной мышцы.

Ранее учёные уже применяли ионную проводимость для создания логических элементов, но все предыдущие работы базировались на твёрдых подложках. Разработка британских учёных отличается тем, что она полностью мягкая — ведь что может быть мягче капли гидрогеля? Это даёт новое преимущество: такая электроника будет полностью совместима с биосистемой человеческого тела как на физическом, так и на сигнальном уровне. Организм можно будет модернизировать, вживляя электронные устройства как для медицинских целей, так и для повышения качества жизни.

Отдельно исследователи выразили надежду, что предложенная ими каплетроника поспособствует развитию нейроморфных вычислений, наиболее близко имитирующих работу мозга человека. Если же вживлённому вычислительному устройству будет не хватать питания, учёные уже предусмотрели решение — капельный литиево-ионный аккумулятор. Но это будет уже другая история.

Наука многое узнала о работе нервных тканей мозга, но тайн от этого меньше не становится. На самом деле учёным не хватает тонких инструментов, чтобы без вреда для человека или животного следить за мозговой активностью и процессами на субклеточном уровне. Исследователи из Массачусетского технологического института попытались устранить этот пробел и представили платформу, которую назвали «носимыми устройствами для клеток».

Источник изображения: Pablo Penso, Marta Airaghi

С появлением фитнес-браслетов, умных часов и подобных гаджетов жизнь многих людей изменилась в лучшую сторону. Появилась возможность постоянно следить за своим здоровьем, качеством сна и получать стимул к физической активности. Нечто подобное учёные придумали для клеток нервной ткани. Крошечные плёночные устройства микронного масштаба вводятся в область мозга и обволакивают нервные окончания нейронов — аксоны и дендриты.

Источник изображения: Nature 2024

Обволакивание — сворачивание в трубочку вокруг этих клеточных структур нейронов происходит при активации плёнок светом, что выглядит предпочтительнее хирургического вживления. В своей работе учёные освещали материал зелёным светом в диапазоне 545–555 нм. Обволакивание вдоль или поперёк и до заданного диаметра осуществляется посредством изменения интенсивности и поляризации. Иными словами, это полностью управляемый процесс. Вопрос проникновения вглубь мозга остаётся открытым, но наверняка решаемым, если подобрать диапазон излучения, проникающего сквозь живые ткани.

В качестве материала для искусственных оболочек нервных тканей был испытан азобензол. Он показал полную биосовместимость (в экспериментах на мышах) и может быть использован для работы с нервной тканью человеческого мозга. Поскольку азобензол — это изолятор, его обволакивание нейронных отростков способно повысить их проводимость, что, например, может помочь в лечении таких заболеваний, как атеросклероз, когда живая ткань не может самостоятельно восстановить электроизоляцию.

Исследователи также разработали техпроцесс массового производства азобензольных микронных плёнок относительно простыми методами, не прибегая к использованию чистых комнат, известных в производстве полупроводников. Азобензол наносится на водорастворимую основу и формируется микроштампом, после чего основа растворяется. Это обещает сделать технологию массово доступной.

В перспективе на азобензольной плёнке можно будет создавать гибкие наноэлектронные схемы для управления активностью нейронных отростков или её фиксации. Тогда они станут настоящими фитнес-браслетами для клеток. У нас появится возможность следить за субклеточной активностью и ещё лучше понимать работу мозга и лечить поражающие его заболевания.

Десять лет кропотливой работы привели к появлению первой в мире объёмной карты фрагмента человеческого мозга с субклеточным разрешением. В одном кубическом миллиметре серого вещества женского мозга обнаружено 57 тыс. клеток и 150 млн синапсов. Карта раскрыла детали всех хитросплетений нервной ткани во всём многообразии обнаруженных там клеток, среди которых нашлись неизвестные науке, что вывело изучение топологии мозга на новый уровень.

Источник изображения: Harvard and Google

Ещё в 2014 году женщине с диагнозом эпилепсия была сделана операция по удалению крошечного участка cortex cerebri — ткани серого вещества головного мозга, покрывающей оба полушария тонким слоем. Группа учёных из Гарвардского университета взялась восстановить как можно более точную объёмную карту образца. Для этого ткани насытили тяжёлыми металлами, которые связались с липидным слоем мембран нервных клеток и проявили их для считывания электронным микроскопом. Затем ткани напитали отвердевающим раствором и нарезали на пластинки толщиной по 34 нм, после чего начали сканирование и составление карты.

Объём сырых данных по 2D-срезам составил 1,4 Пбайт. Для обработки информации по сшиванию изображений в один 3D-объект учёные запросили помощи у компании Google. Последняя предоставила ресурсы на основе систем машинного обучения. Кроме этого, учёные вручную раскрашивали ткани в самых сложных случаях и проверяли точность работы модели. Для лучшей визуализации самые маленькие клетки окрасили в синий цвет, а самые большие — в красный. Клетки промежуточных размеров получили свои цвета из обычной спектральной палитры.

На выходе получилась самая подробная на сегодня интерактивная карта объёма ткани мозга человека с субклеточным разрешением. Она выложена в открытый доступ, чтобы любой научный коллектив мог использовать карту для собственных исследований. Карта проявила много удивительного и даже неожиданного. Например, учёные обнаружили расширения нервных клеток в виде яйцевидных клеток-отростков неизвестного назначения, которые раньше науке не были известны. Обнаружены также зеркальные по форме клетки и нейроны, опутавшие нервной тканью сами себя.

Изучение карты нервной ткани позволит прояснить топологию сети и работу её отдельных участков. Это важно не только для понимания работы мозга, что поможет лечить множество связанных с ним заболеваний, но также обещает оказать влияние на развитие технологий искусственного интеллекта. А развить их можно только понимая основы — работу человеческого мозга, которая пока полна загадок.

По сообщению Reuters, подконтрольная Саудовской Аравии компания планирует в начале 2025 года начать строительство в новой столице Египта первой в своём роде 55-этажной офисной башни. Львиную долю энергии небоскрёб станет получать с помощью утилизации чистого водорода, который будет подаваться туда в жидком виде. Стоимость проекта достигает $1 млрд. Он станет примером устойчивой экономики, жизни и производства.

Источник изображения: Forbes

Рамочное решение о реализации проекта было подписано в последний день 53 Всемирного экономического форума в Давосе в январе 2023 года. Строительные работы будет контролировать саудовская компания Magnom Properties — дочка саудовской промышленной группы Rawabi Holding. Заказчик башни — медиагруппа Forbes. Рабочее название проекта — Forbes International Tower. Это будет первая коммерческая башня Forbes. Медиагруппа рассчитывает зарабатывать на аренде офисов в новой административной столице Египта, которая несколько лет назад начала возводиться к востоку от Каира.

Солнечные панели будут встроены в фасад башни и смогут обеспечивать её потребности в электричестве на 25 %. Остальное электричество будет получаться из поставляемого в башню водорода. Проект не предусматривает никакого сотрудничества с коммунальными службами Египта, который время от времени сталкивается с перебоями в подаче энергии. Для Magnom Properties это станет пробным камнем. Затем по данному проекту планируется построить аналогичные башни в Дубае и Эр-Рияде.

В здании будет два сверхскоростных VIP-лифта и вертолётная площадка на крыше. Безопасность обеспечат новейшие системы предотвращения вторжений как физических, так и кибернетических. Автоматика, искусственный интеллект, новые подходы в организации офисного пространства и так далее — будет всё самое лучшее, что обойдётся заказчику в изрядную сумму. Для сравнения, около 20 похожих башен рядом построили китайцы — фактически целый квартал, что обошлось властям Египта всего в $3 млрд.

Детальная проработка здания поручена архитектурной группе AS+GG из Чикаго (архитектор Адриан Смит (Adrian Smith) и компания Gordon Gill Architecture). Строительство объекта должно стартовать в начале 2025 года и обещает завершиться к 2030 году.

Учёные давно подозревают, что с высшей умственной деятельностью что-то нечисто, что она может опираться не только на обычную биохимию, но также на квантовые явления. Интуиция, спонтанность принятия решений и другие малопонятные умственные процессы оставляют простор для спекуляций на тему квантовой природы человеческого сознания. Новая работа китайских учёных показывает, что нервная ткань человеческого мозга совместима с квантовыми явлениями.

Источник изображения: Pixabay

Исследователи из Шанхайского университета в журнале Physical Review E опубликовали статью, в которой изучили возможности протекания квантовых химических реакций в нервных клетках человеческого мозга. Подчеркнём, учёные не открыли и не зафиксировали квантовых процессов в мозге. Они лишь определили физическую осуществимость квантовых явлений в живой нервной ткани.

Как поясняют учёные: «Сознание в мозге зависит от синхронизированной активности миллионов нейронов, но механизм, ответственный за организацию такой синхронизации, остаётся неуловимым. В этом исследовании мы используем квантовую электродинамику резонатора для изучения генерации запутанных двойных фотонов посредством каскадного излучения в спектре колебаний С-Н-связей в хвостах липидных молекул».

Углерод-водородные связи, о которых говорят исследователи, находятся в изолирующей оболочке аксонов (в «хвостах» нейронов, передающих нервный импульс другим нейронам). Эта миелиновая оболочка может быть представлена в виде условного полого цилиндра. Цилиндр может служить резонатором, который способен усиливать рождённые в нейронах инфракрасные фотоны. Этим учёные обосновывают возможность перехода от квантового микроуровня (от молекул и атомов) до макроуровня живых клеток и клеточных процессов (биохимии).

Источник изображения: Physical Review E

Импровизированные резонаторы в виде миелиновых оболочек способны не только усиливать, но также запутывать пары фотонов — придавать им одну и туже волновую функцию. Затем плазма и протекающие в мозге биохимические реакции разносят связанные фотоны по всему мозгу, что может создавать механизм глобальной синхронизации мыслительных процессов. Это ещё не открытие этого неуловимого механизма, но вполне объясняющая его работу концепция. Разгадав тайну сознания, человек шагнёт на путь к его бессмертию. Пугающая и бесконечно привлекательная перспектива. Вполне в духе квантовых явлений.