Создан мини-мозг - органоид, который поможет победить шизофрению и аутизм

Учёные из Университета Джонса Хопкинса создали новый тип мини-модели мозга - целый "органоид мозга", который включает разные части мозга и даже примитивные кровеносные сосуды. Раньше обычно делали органоиды, имитирующие только отдельные области мозга, например кору или мозжечок. Этот новый органоид объединяет сразу несколько областей, которые связаны между собой и работают вместе как единая сеть.

В мини-модели содержится примерно 6-7 миллионов нейронов - это гораздо меньше, чем в настоящем взрослом мозге, где их десятки миллиардов, но соответствует мозгу 40-дневного человеческого эмбриона. В этом органоиде присутствуют около 80% всех типов клеток, которые обычно есть на ранних этапах развития мозга человека. Учёные также наблюдали образование ранних элементов кровеносного барьера - защитного слоя, который регулирует, какие вещества могут проходить в мозг.

Для создания такого органоида учёные сначала вырастили клетки из разных областей мозга и кровеносных сосудов отдельно, а потом "склеили" их специальными белками, которые служат биологическим клеем. Эти части начали соединяться, формировать связи, проявлять электрическую активность и работать как единая сеть.

Такая модель даёт возможность изучать развитие заболеваний мозга - например, шизофрении, аутизма и болезни Альцгеймера - на человеческих клетках в лаборатории, а не на животных. Это важно, потому что у человека мозг устроен сложнее, и животные модели не всегда точно отражают человеческие болезни.

Кроме того, использование органоидов может помочь проверять новые лекарства. Сейчас около 85-90% препаратов не проходят первую стадию клинических испытаний, а для лекарств от психических заболеваний этот показатель достигает 96%. Это связано с тем, что раньше испытания в основном проводились на животных. Новая модель мозга ближе к человеческому настоящему мозгу, что может повысить эффективность тестирования и ускорить создание эффективных лекарств.

#медицина

На The Guardian вышла статья, бьющая тревогу о том, что человечество за последние 200 лет утратило связь с природой на 60%.

Падение почти точно совпадает с исчезновением природных слов вроде "река", "мох" и "цветение" из книг. Моделирование прогнозирует, что этот разрыв будет расти, если не предпринять масштабные изменения в политике и образе жизни. Наиболее эффективными мерами названы раннее приобщение детей к природе и радикальное озеленение городов.

Почему это является проблемой, указывать автор не стал. Пещерные попытки романтизировать природу так же глупы, как и искренняя любовь к ней. Вам нравится среда, которая спроектирована таким образом, чтобы вас уничтожить? Вам нравятся законы естественного отбора? Землетрясения, цунами? Разумеется, нет. Но перечисленное - неотъемлемая часть природы, так что симпатию к ней имеет смысл либо выражать во всем, либо ни в чем.

Природа - главный враг человечества. И лишь благодаря тому, что человечество научилось отказывать ее правилам, ему удалось возвыситься в пищевой цепи.

Автор утверждает, что дети изначально рождаются с интересом к природе, и задача общества - не допустить утраты этого интереса в процессе взросления. Может, и так. Но это лишь потому, что дети видят эту породу на расстоянии, находясь в безопасной ИСКУССТВЕННОЙ среде.

Тренд на спад интереса к природе более чем положительный, особенно в контексте трансгуманизма. В идеале он должен трансформироваться в неприязнь, ибо блага, которыми пользуется наш вид - искусственные (или антропологические, как вам угодно).

Если бы любители природы не были лицемерами и жили в ней, играли по правилам естественного отбора, то нам бы спустя какое-то время пришлось внести этих интеллектуальных банкротов в красную книгу. Подумайте над этим хорошенько.

Учёные из MIT вместе с психологом Элизабет Лофтус выяснили, что искусственный интеллект способен внушать людям ложные воспоминания значительно эффективнее, чем это делают другие люди. Даже если человек знает, что общается с ИИ, эффект всё равно срабатывает.

В одном эксперименте участникам показали видео ограбления, а затем ИИ-чатбот задал наводящие вопросы, например: "А была ли камера наблюдения рядом с местом, где грабители припарковали машину?" Машины в видео не было, но многие позже "вспомнили", что видели её. В группе с ИИ таких ложных воспоминаний оказалось в 1,7 раза больше, чем у тех, кому те же вопросы задали в письменном виде.

В другом тесте ИИ пересказывал участникам историю, добавляя мелкие вымышленные детали. Это не только создавало новые ложные воспоминания, но и ухудшало запоминание реальных фактов, снижая уверенность в них.

Отдельно проверили влияние изображений и видео. Добровольцам показали 24 фотографии, среди которых были их личные снимки. Потом часть людей увидела слегка изменённые версии этих фото, а другая - полностью сгенерированные ИИ видео по мотивам поддельных снимков. Любая степень вмешательства ИИ приводила к росту ложных воспоминаний, а наибольший эффект был у тех, кто видел видео, созданное на основе фальшивых фото. Причём людей заранее предупредили, что всё это - искусственные материалы, но память всё равно обманулась.

Учёные предупреждают, что это может стать опасным в судах, где важны показания свидетелей, и в политике, где ИИ способен массово формировать общественное мнение. Особенно уязвимыми оказались молодые люди, при этом образование не снижало риск попадания под влияние.

#искусственный_интеллект

Учёные из Института машиностроительных технологий и формовки Fraunhofer (IWU) разработали персонализированные экзоскелеты для руки, которые помогают восстанавливать подвижность после травм сухожилий, инсультов или врождённых параличей. Эти устройства надеваются как "второй скелет" и помогают контролированно двигать запястьем и пальцами, облегчая реабилитацию.

Ключ к успеху - индивидуальная подгонка. У каждого человека руки отличаются не только по размеру, но и по пропорциям, причём даже правая и левая кисть могут заметно различаться. Для точного соответствия используют 3D-сканирование и параметрическое CAD-моделирование, а затем печатают детали на 3D-принтере методом селективного лазерного спекания (SLS). Это позволяет быстро создавать точные "негативы" руки и при необходимости легко вносить изменения.

Особое внимание уделено приводу, так как сила хвата и допустимый диапазон движений у разных людей сильно различаются. Для женщин и детей важен лёгкий и компактный механизм. Разработанный в Fraunhofer IWU привод сочетает двухсторонний шаговый двигатель с искусственными сухожилиями из сплавов с памятью формы (SMA). Для сгибания и разгибания кисти и пальцев используется всего два таких сухожилия, управляемых мотором. Это позволяет удерживать разные положения и точно дозировать усилие, например при захвате мягкого пластикового стаканчика или бутылки.

Принцип работы прост: при нагреве электрическим током SMA-проволока сокращается, поворачивает рычаг, а тот через шестерни наматывает или разматывает сухожилие, двигая пальцы. При остывании проволока удлиняется, и пальцы возвращаются в исходное положение. Такое решение обеспечивает плавные и безопасные движения.

Персонализированные экзоскелеты IWU позволяют пациентам тренировать руку без постоянного присутствия терапевта, что особенно важно, когда требуется частая и регулярная разработка суставов. Это делает реабилитацию более доступной и эффективной для людей любого возраста и пола.

#экзоскелеты

Пишут о прорыве в лечении болезни Альцгеймера

В частности удалось выяснить, что у людей с болезнью Альцгеймера и лёгкими когнитивными нарушениями уровень лития в префронтальной коре мозга значительно ниже нормы, хотя в крови он остаётся прежним. Литий, как выяснилось, "захватывается" амилоидными бляшками, из-за чего его становится меньше в доступной для клеток форме. В опытах на мышах снижение потребления лития примерно вдвое уже за 5 недель ускоряло образование амилоида и патологического тау-белка, вызывало воспаление в мозге и ускоряло потерю памяти.

Основной механизм связан с ферментом GSK3β, который участвует в образовании амилоида и фосфорилировании тау-белка. При нехватке лития активность этого фермента повышалась, а его блокировка восстанавливала работу синапсов и способность иммунных клеток мозга очищать ткани от амилоида.

Обычные препараты лития (литий карбонат) связываются с амилоидом слишком сильно, из-за чего плохо попадают в здоровые участки мозга. В исследовании протестировали литий оротат - форму, которая хуже связывается с бляшками и лучше повышает уровень лития в непоражённых тканях. В физиологических дозах он не только предотвращал, но и частично обращал назад патологические изменения, снижал воспаление и улучшал память у старых мышей.

Даже у нормальных, не болеющих болезнью Альцгеймера животных длительный приём лития оротата с среднего возраста до 24 месяцев сохранял синапсы, предотвращал ухудшение памяти и поддерживал способность иммунных клеток мозга удалять амилоид. Это совпадает с данными наблюдений, что в регионах с более высоким содержанием лития в питьевой воде деменция встречается реже.

Учёные считают, что литий в малых количествах может быть важным микроэлементом для мозга, как железо или витамин С, и что поддержание его оптимального уровня может замедлить или предотвратить возрастное снижение памяти.

Однако переход от экспериментов к клиническому применению потребует точного подбора доз - речь идёт о миллиграммах и микромолях, а не о высоких дозах, применяемых в психиатрии.

#медицина

Эволюционный успех ≠ благополучие вида

Корова - одно из самых эффективных с эволюционной точки зрения животных.
Главный критерий этой эффективности, согласно эволюции - репродуктивный успех.
Количество потомков, доживающих до размножения.

Но на деле сегодняшняя "успешность" коровы - результат того, что её существование полностью подчинено целям другого вида.

Жизнь сельскохозяйственной коровы - это бесконечная эксплуатация:
- Самок искусственно оплодотворяют снова и снова, чтобы они давали молоко, предназначенное не для телёнка, а для людей.
- Самцов, как правило, откармливают на убой, потому что они не приносят молока и экономически "невыгодны".

В итоге популяция растёт, но каждая особь живёт в жёстко контролируемом цикле - рождение, эксплуатация, убой.
Эволюция может назвать это "успехом", но с точки зрения свободы и субъективного опыта - это жизнь, превращённая в механизм.

Могут ли молодая человеческая кровь и костный мозг омолаживать стареющую кожу?

В эксперименте использовали лабораторную систему "орган-на-чипе", где одновременно находились два 3D-органоида: полнослойная модель кожи и модель костного мозга с кроветворными стволовыми клетками. В систему вводили сыворотку крови молодых людей до 30 лет и пожилых старше 60 лет.

Результаты показали, что молодая сыворотка сама по себе на кожу не влияла. Эффект появлялся только тогда, когда кожа была вместе с костным мозгом: под действием молодой сыворотки клетки костного мозга меняли свою работу и начинали выделять белки, которые омолаживали кожу. Отмечалось ускорение деления клеток, снижение биологического возраста, улучшение работы митохондрий в клетках костного мозга, а в коже - повышение синтеза коллагена и восстановление регенеративной гибкости.

С помощью протеомного анализа нашли 55 белков, уровень которых зависел от возраста и которые костный мозг выделял в ответ на молодую сыворотку. Из них 7 показали явные антиэйдж-эффекты при тестировании на старых фибробластах и кератиноцитах человека: улучшали деление, стимулировали выработку коллагена, поддерживали митохондрии и повышали способность клеток превращаться в жировые, что связано с восстановительными процессами кожи.

Эксперименты длились 3-5 недель, поэтому долговременный эффект пока неизвестен. Модели кожи не старили искусственно, чтобы избежать дополнительных переменных, а костный мозг поддерживали ростовыми факторами, которые теоретически могли повлиять на результаты, хотя сравнение молодых и старых сывороток проводилось в одинаковых условиях.

Исследование проводилось только на лабораторных моделях, поэтому в реальном организме результат может быть сложнее. Однако работа указывает на перспективу создания нового класса омолаживающих средств - белков, которые выделяет молодой костный мозг в ответ на сигналы из крови. В будущем это может привести к кремам, инъекциям или индивидуальным терапиям, где будут использоваться собственные клетки костного мозга (молодые или искусственно "омоложенные") для восстановления тканей.

#медицина

Впервые человеку провели пересадку донорских островковых клеток поджелудочной железы, отредактированных с помощью CRISPR так, чтобы иммунная система их не отторгала без применения стандартных иммунодепрессантов. Пациент - 42-летний мужчина с долгим стажем диабета 1 типа. Уже через четыре месяца после процедуры генетически изменённые клетки продолжали вырабатывать инсулин и не вызывали иммунной реакции.

При диабете 1 типа собственные клетки поджелудочной, производящие инсулин, разрушаются иммунной системой. Пересадка донорских островков может восстановить выработку инсулина, но обычно требует пожизненного приёма препаратов, подавляющих иммунитет, что повышает риск инфекций и других осложнений. В этой работе применили иной подход - "иммунное уклонение".

В донорских клетках сделали три целевых изменения. Первые два удалили молекулы HLA классов I и II, по которым Т-клетки распознают "своё" и "чужое". Третье изменение усилило выработку белка CD47, который подаёт иммунным клеткам сигнал "не атаковать". Клетки ввели в предплечье пациента. Те из них, где редактирование прошло не полностью, иммунитет уничтожил. Полностью модифицированные клетки иммунная система не тронула, и они начали работать как нормальные - выделяя инсулин.

Доза пересаженных клеток была небольшой, поэтому полностью отказаться от инъекций инсулина пациент пока не смог. Через 12 недель клетки оставались живыми, побочные эффекты были лёгкими (например, воспаление вены из-за катетера) и не были связаны с самими клетками.

Исследование носит характер доказательства принципа и прежде всего показало безопасность подхода. Необходимо проверить, смогут ли такие клетки выживать долгие годы и вырабатывать достаточно инсулина. Тем не менее результат даёт надежду на создание терапии, способной вылечить диабет 1 типа без необходимости пожизненного подавления иммунитета.

#генетическое_редактирование

Человеческий мозг стареет меньше, чем считалось, и слоями - по крайней мере в области коры, отвечающей за чувство осязания

Учёные из DZNE, Университета Магдебурга и Тюбингенского института клинических исследований мозга с помощью МРТ сверхвысокого разрешения (7 Тесла) изучили, как стареет участок коры головного мозга, отвечающий за осязание - первичная соматосенсорная кора. В исследовании участвовало около 60 человек в возрасте от 21 до 80 лет, а также проводились параллельные эксперименты на мышах.

Кора оказалась устроена как "многослойный пирог" толщиной всего несколько миллиметров, при этом разные слои стареют по-разному. Общая толщина ткани с возрастом уменьшается, но средний слой (получающий тактильные сигналы) и верхние слои (отвечающие за их дальнейшую обработку, например, координацию движений пальцев) сохраняются или даже утолщаются - вероятно, из-за постоянной активности. Это рассматривается как проявление нейропластичности - способности мозга адаптироваться даже в пожилом возрасте.

Наибольшая возрастная деградация наблюдалась в глубоких слоях, которые выполняют функцию модуляции сигналов - усиливают или ослабляют тактильные ощущения в зависимости от контекста и внимания. Например, кольцо на пальце перестаёт ощущаться через некоторое время, пока человек снова не обратит на него внимание. У пожилых людей ухудшение этих слоёв может объяснять сложности с сенсорными задачами при наличии отвлекающих факторов (шум, лишние стимулы).

Интересно, что несмотря на истончение, глубокие слои у пожилых участников показывали рост содержания миелина - вещества, ускоряющего передачу нервных импульсов. Анализ показал, что это связано с увеличением числа определённых нейронов, которые "затачивают" сигнал и частично компенсируют возрастные потери. Однако данные на мышах указывают, что на очень поздних этапах жизни эта компенсация исчезает.

Выводы работы показывают: те зоны мозга, которые активно используются, дольше сохраняют структуру и функцию. Повторяющиеся навыки вроде печати на клавиатуре могут оставаться стабильными годами, а редко используемые - хуже защищены от старения. Исследователи считают, что регулярная сенсорная и моторная активность может замедлять возрастные изменения в коре, а в будущем стоит изучить, как целенаправленно поддерживать компенсаторные механизмы мозга.

Разработан инструмент Pythia, объединяющий CRISPR и ИИ. Он предсказывает, как клетки будут восстанавливать ДНК после разреза, и направляет этот процесс с помощью специально созданных мини-шаблонов - "молекулярного клея".

CRISPR позволяет вносить точечные изменения в ДНК или вставлять целые гены, но стандартные методы иногда вызывают нежелательные мутации. Pythia решает эту проблему, используя машинное обучение для анализа закономерностей естественного ремонта ДНК. На основе миллионов смоделированных сценариев ИИ подбирает оптимальную стратегию редактирования, чтобы минимизировать ошибки.

В лаборатории метод проверили на культурах человеческих клеток, а затем в живых организмах - у африканской шпорцевой лягушки (Xenopus) и у мышей, где удалось успешно изменить ДНК нейронов. Система работает даже в клетках, которые не делятся, например в головном мозге.

Кроме точечных мутаций и вставки генов, метод позволяет "подсвечивать" отдельные белки флуоресцентными метками, что даёт возможность наблюдать их работу в живых тканях. Это открывает путь к более безопасным и эффективным генотерапиям, включая лечение неврологических заболеваний.

Название Pythia - от верховной жрицы дельфийского оракула - символизирует способность предсказывать результат генетического вмешательства, подобно прогнозу погоды, но для генома.

#генетическое_редактирование #искусственный_интеллект

Думскроллинг выходит на новый уровень

Meta разработала нейросеть TRIBE, способную предсказать, как ваш мозг отреагирует на видео - ещё до того, как вы нажмёте "play", и без всякого сканирования мозга.

Модель с 1 млрд параметров анализирует изображение, звук и текст, чтобы определить, какие зоны мозга активируются. Обучение шло на 80 часах сериалов и фильмов, и TRIBE смогла правильно предсказать более половины паттернов активности в 1000 областях мозга.

Лучшие результаты сеть показала на мультимодальной информации - где зрение, слух и язык взаимодействуют, превзойдя классические подходы на 30%. Особенно точны прогнозы по лобным долям, отвечающим за внимание, принятие решений и эмоциональную реакцию на контент.

Технология открывает путь к созданию методов, которые будут усиливать вовлечение зрителей на нейронном уровне - что, возможно, сделает думскроллинг ещё более затягивающим.

Итог: на входе - видео, на выходе - карта активирующихся областей мозга, а мультимодальность значительно усиливает точность.

#искусственный_интеллект #киберпанк

Учёные из Корнелла создали имплантат, который помогает лечить диабет 1 типа, подавая кислород к искусственно пересаженным клеткам, вырабатывающим инсулин. Обычно при такой болезни иммунная система разрушает собственные островковые клетки поджелудочной железы, и человеку приходится постоянно колоть инсулин. Попытки пересадки клеток часто срываются, потому что без дополнительного кислорода в плотной капсуле они умирают примерно за две недели.

В новом устройстве эту проблему решили с помощью встроенного миниатюрного электрохимического генератора кислорода размером с монету, который можно снимать и заменять. Сами клетки помещены в цилиндрическую капсулу с кольцевым сечением: в центре проходит канал с кислородом, а по окружности располагаются клетки. Наружная нанофиброзная мембрана защищает их от иммунной атаки, а внутренняя пропускает глюкозу, питательные вещества и сам кислород.

В экспериментах на крысах устройство поддерживало работу клеток длительное время, без повреждения защитных мембран и без сильной реакции организма на инородный материал. Технология потенциально позволит миллионам людей с диабетом 1 типа получать трансплантаты без опасного иммунодепрессантного лечения и добиться почти полного контроля уровня сахара, что фактически снимает ограничения на питание и активность.

В ближайших планах - испытания на свиньях и с использованием человеческих стволовых клеток, а в перспективе - создание подобных имплантатов для выработки других необходимых веществ, например, для лечения хронических воспалений или дефицита ферментов

#импланты

NASA совместно с Google разрабатывают ИИ-медпомощника, который поможет астронавтам самостоятельно диагностировать и лечить болезни во время длительных космических миссий, например, на Марс, когда связь с Землёй может быть ограничена или вовсе недоступна. Система под названием Crew Medical Officer Digital Assistant (CMO-DA) использует голос, текст и изображения, работает в облачной среде Google Cloud Vertex AI и включает модели как Google, так и сторонних разработчиков. NASA владеет исходным кодом и адаптировало алгоритмы под космическую медицину.

Уже проведено тестирование на трёх сценариях - травма голеностопа, боль в боку и боль в ухе. Группа из трёх врачей, включая астронавта, оценила точность диагностики и план лечения: 74% для боли в боку, 80% для боли в ухе и 88% для травмы.

В дальнейшем планируется подключить медицинские приборы и обучить модель учитывать особенности невесомости и других космических факторов. Хотя проект создаётся для космоса, разработчики не исключают, что подобные решения могут применяться и на Земле, если система пройдёт валидацию в реальных условиях.

#искусственный_интеллект #космос