homuncul

Нейроинтерфейсы: продолжать движение

В поисках хороших новостей обращайтесь к науке. Наука не подведет. Два года назад, если кто помнит, журнал Science одним из десяти научных прорывов признал успех группы Эндрю Шварца из Питтсбурга: парализованная женщина силой мысли управляла механической рукой [видео].

/

Она лежала поодаль от "руки", в голову были вживлены 192 электрода, сигналы от них шли в компьютер и после обработки попадали в контроллер протеза. У протеза имелась кисть, которая открывалась-закрывалась, запястье поворачивалось – женщина научилась движениям с семью степенями свободы. Это впечатляло. Пациентка могла взять банку с колой, поднести ее и выпить, а затем поставить пустую банку на место. Тут сложность в том, чтобы верно подвести кисть в нужное место, взять предмет и, не выронив, отправить его по нужной траектории, то есть к себе. На все – 192 сигнала.

Однако спустя два года выяснилось, что это не предел. Теперь эта женщина контролирует движения уже с десятью степенями свободы. Те же электроды, тот же протез, а репертуар и точность движений возросли. Теперь она может, например, не просто открыть или сомкнуть ладонь, но и отвести большой палец. Мозг продолжал учиться и адаптироваться к новой конечности. Алгоритмы извлечения сигналов стали эффективнее. Пациентка тренировалась, используя виртуальную реальность – управляла анимированной рукой.

То ли еще будет. Разработка матриц с десятками тысяч электродов даст контроль не над конечностью, а над искусственным телом. Аватары будут двигаться не хуже людей, а затем и лучше – вариативнее, точнее, стремительнее (робот от Boston Dynamics уже скачет галопом). Мы сейчас свидетели детства технологии, она еще кажется неуклюжей и громоздкой. Но это продлится недолго. Пока же можно посмотреть и запомнить, как все начиналось.




B Wodlinger et al 2015 -- Ten-dimensional anthropomorphic arm control in a human brain−machine interface: difficulties, solutions, and limitations -- Journal of Neural Engineering [Full Text]
Tags: , ,
homuncul

The Body Electric: главный по биоэлектричеству

Давно хотел написать про уникальные эксперименты Майкла Левина из Университета Тафтса (Бостон, США). Он возится с лягушками (в основном, хотя и не только) и умеет вызывать у них рост лапы или глаза с помощью электричества. Далекая и главная цель его работы – открыть технологию регенерации человеческого тела. Тогда вместо замечательного протеза, инвалид мог бы отрастить настоящую руку. Больной – заменить отказывающий орган, слепой – получить здоровые глаза.

Уникальность в том, что Левин не использует стволовые клетки и не ковыряется в ДНК. Метод сводится к управлению клеточными каналами, пропускающими ток ионов через оболочку клеток. Иными словами, он меняет напряжение клеточных мембран в выбранном месте тела, и этого достаточно, чтобы запустить процесс регенерации.

Левин занимается биоэлектрическими опытами уже второй десяток лет. Они привели его к мысли (которая высказывалась и эмбриологами домолекулярных времен), что любой сложный организм поддерживает динамическую разметку собственного тела. Рост органов и структур полагается на эту разметку, а при ее возмущении возникает уродство либо опухоль. Левин считает, что разметка (или координатная сеть) заключена в электрических состояниях клеток – аналогично памяти мозга, хранимой в электрической динамике нейронов.

Такая гипотеза ведет к интересной картине: ткани используют принципы обработки и хранения информации, близкие к тем, что использует мозг. Предельно упрощая, тканевая структура или орган – это тоже примитивный своего рода мозг. Они помнят свою форму, производят вычисления и принимают решения о росте (и о прекращении роста, что не менее важно). За таким представлением стоит богатая история эмбриологии, с забытыми опытами начала и середины прошлого века, опытами Беккера и многих других. Взглядами Дриша, Д’Арси Томпсона, Гурвича, Полани и др.

Много лет Левин идет не в ногу с мейнстримом, но практические результаты у него, как минимум, не хуже. Особенно учитывая, что стволовиков и генетиков много, а он один. Его история, как он к этому пришел, будучи изначально специалистом в computer science, сама по себе поучительна. Только незаурядный человек потянул бы это направление в реальности нынешней науки, и Левин – незаурядный. Подробнее про него и его эксперименты я написал в Русском Репортере, приглашаю почитать.

Здесь лишь проиллюстрирую фрагмент из текста:
С помощью специальных красителей он мог видеть, как по растущему организму прокатываются медленные волны — это клетки меняли напряжение своих мембран. Его сотрудники даже сняли на видео, как внутри икринки на бесформенном эмбрионе сперва появляется «электрическое лицо» головастика и лишь следом проявляются настоящие глаза, нос и рот.



Поразительная штука, если задуматься. Хочу верить, что Левин на верном пути. К слову, этот путь имеет прямое отношение к неожиданному повороту, который в скором времени охватит медицину. Но это тема, о которой нужно отдельно. Для дополнительного чтения короткие тексты самого Левина:

The wisdom of the body []
Cracking the bioelectric code: Probing endogenous ionic controls of pattern formation []

Рассказ про него в Русском Репортере [...]
homuncul

Верить в наше время нельзя никому, порой даже самому себе

Что может быть надежнее собственной речи? Вы произносите слова, много раз, слышите себя – а затем вам сообщают, что вы молчали. И что характерно: они правы. Вы действительно ничего не говорили. Алкоголь, провалы в памяти и т.п. – к ситуации все это не имеет отношения. Вы в порядке. Просто участвуете в научном эксперименте.

Людям надевают шлем виртуальной реальности, они видят комнату, в ней зеркало. В зеркале анимированная фигура, двигается синхронно с участником. Например, женщина машет рукой, фигура в зеркале делает то же самое. Через пять минут у женщины возникает ощущение, что она видит в зеркале свое отражение. Затем происходит главное – отражение начинает говорить. У аватара шевелятся губы, женщине в наушники включают запись. И еще, для усиления эффекта, синхронно вибрирует пластина, закрепленная на гортани. Такой опыт провели с 44 участниками, и те, как правило, признавали, что да, произносили слова они сами.

/

Человек прекрасно понимает, где находится. Он в полном сознании. То, что в образ «Я» включилось не только тело, но и речь, все-таки неожиданно. Сложно убедить себя в том, что говоришь слова, не имея намерения их произносить. Но иллюзия сработала. Голос аватара подбирали так, чтобы он был выше по частоте, чем голос участника. Людей потом просили произнести те же слова – и они делали это, неосознанно повышая частоту. Иными словами, приводили свой реальный голос в соответствие виртуальному.

Включение аватара в образ себя привело к тому, что вместе с аватаром присвоились и его действия. Авторы дают предполагаемую логику мозга: это мое тело, я им двигаю и я вижу это – оно говорит, стало быть, это я говорю. Полагаю, эксперимент [в который раз] сообщает нам важную мысль: мозг жаждет причинности. Он не терпит неопределенности, ему тяжело в такой ситуации. Как следствие, людям сложно даются такие вещи как вероятность, квантовая механика, хаос и т.п.

Все больше свидетельств, что ощущение себя, своих границ очень подвижно. Из первых опытов с резиновой рукой выросло целое направление, где людей обманывают все более изощренно. Смотрят уже не только на то, как меняется восприятие тела, но и на свойства психики, совсем, казалось, не связанные. Модная тема – расовые предубеждения. Типа: люди, искренне не принимающие расизм, на подсознательном уровне ему подвержены. Исследования множатся. Но оказалось, расовые предубеждения можно менять с помощью RHI - иллюзии резиновой руки.

Если вы белый, резиновая рука может быть черной. Пережив иллюзию, что муляж принадлежит вам, вы хотя бы на время станете терпимее к неграм. Вместо дешевой резиновой руки можно воспользоваться дорогой виртуальной реальностью. Белый видит себя темным, и – о, чудо – его отношение к людям с более темной кожей меняется. На самом деле, не так уж удивительно – предубеждения тоже подвижнее, чем нам кажется, и меняются с внешней средой. Об этом как-нибудь в другой раз.

Считаю, пора уже задуматься о том, как создать иллюзию ‘своих’ мыслей. Обычно человек отдает себе отчет, о чем размышляет в данный момент. Можно ли сделать так, чтобы он обманывался насчет содержания собственного сознания? Испытуемый уверен, что думает «А», но на самом деле – не думает. На первый взгляд, такая иллюзия не запрещена и не содержит противоречия. Но на практике – не представляю.


D.Banakou and M. Slater -- Body ownership causes illusory self-attribution of speaking and influences subsequent real speaking – PNAS, 2014 [Abstract]
homuncul

Сознание есть? А если найду?

Нейробиологи из Кембриджа нашли новый способ убедиться, что человек в сознании – нужно измерить связность работающих сетей в его мозге. Суть исследования: измеряли 91-канальную ЭЭГ у 32-х вегетативных пациентов, а также 26-ти здоровых людей в состоянии бодрствующего покоя. Полученные данные анализировали по нескольким ритмам и амплитудам, смотрели на синхронность колебаний разных точек. Анализ хитрый и затейливый, задача – извлечь из осцилляций топологию сети. Вышло интересное. У здоровых (справа) богатое взаимодействие активных узлов, в том числе далеких друг от друга. У пациентов (слева) активность значительно беднее и ограничена ближайшими узлами.


В первую очередь работа порадует Джулио Тонони (Giulio Tononi) с его Integrated Information Theory (IIT). Он предлагает всего два ключевых критерия сознания: система должна обрабатывать информацию, и эта информация должна интегрироваться в единое целое. Как следствие, любая сложная сеть с разветвленными взаимодействиями узлов может обладать сознанием. Он даже вывел коэффициент Phi, которым готов оценить любой объект на наличие и уровень сознания и написал об этом книгу. Можно представить и так, что в Кембридже проверяли предсказание его теории.

Отчего не спросите, что в центре картинки? В центре сюрприз – те вегетативные пациенты, которые проявили признаки сознания в другом тесте, по методике Оуэна: пациента просят вообразить игру в теннис и одновременно снимают фМРТ головы. По активности мозга можно заключить, смог ли пациент выполнить задание. Поразительная корреляция двух тестов: если сознание заподозрено в ‘поведенческом’ тесте Оуэна, оно же проявляется в топологии сети, походя на сеть здорового человека.

Это приятный результат и для Оуэна, которого с 2006 года критикуют скептики. На этот раз он не участвовал в экспериментах, однако помог в написании статьи. Теперь имеем два независимых критерия, по которым активность мозга вегетативного больного соотносится с активностью здорового мозга. Можно ли это считать явным указанием на присутствие сознания?

Для определенной категории пациентов это насущный вопрос – в первую очередь он касается людей, вышедших из комы. Если больной остается в сознании, он отгорожен от мира стеной, проницаемой в одну сторону. Он может слышать, видеть, осязать и чувствовать. Но не может сообщить о жажде, боли или приснившемся утре на морском берегу. Бывшему редактору журнала Elle France судьба оставила подвижным один глаз: он наморгал им проникновенную книгу «Скафандр и бабочка». Но так везет не каждому. В большинстве случаев тело не подчиняется совсем. И тогда все, чем способен управлять человек – свои мысли.

Но помимо практического выхлопа есть у работы и фундаментальный. Речь о пресловутых NCC, которые не дают покоя нейробиологам и философам сознания. Суть их усилий сводится к поиску параметров, которыми отличаются друг от друга, помимо поведения, человек с сознанием и без. Чтобы можно было измерить и наверняка сказать – сознание есть. Связность сети, как показано в данном исследовании, могло бы выступать таким параметром – во всяком случае это наглядный довод в пользу. Что дает некоторую пищу рассуждениям об устройстве сознания в целом (например, что оно не бинарно).

Оуэн тоже не терял времени. С момента громкой статьи по коммуникации с вегетативным больным ему удалось ‘разговорить’ еще нескольких пациентов. Кроме того, он придумал другой способ проверки сознания, о чем в сентябре 2014-го вышла публикация в PNAS. И этот способ – кино.




Оуэн показал 8-минутный фрагмент здоровым людям и проследил активность их мозга во время просмотра (подробнее). Активность совпала у всех участников – одинаковый опыт вызвал одни и те же реакции. И, что важно, она следовала развитию сюжета. На фМРТ заметно, что самые эмоциональные сцены получили в мозге наибольший отклик, причем в отделах, связанных с анализом и когнитивной деятельностью. Затем кино показали, как вы догадались, двум вегетативным больным. Мозг одного из них – в отличие от второго – во время сеанса работал очень похоже.

Похоже на то, что зритель улавливал смысл происходящего на экране. Выбор фильма был не случаен – короткометражка Хичкока. А он мастер нагнетать напряжение. Скептики должны объяснить, как у бессознательного «овоща» включались нужные зоны мозга в нужные моменты времени, в соответствии с сюжетом и аналогично мозгу здоровых зрителей.

Другая идея Оуэна выглядит еще более странной и совсем уж легкомысленной. Однако, как и с кино, в ней есть свой резон. Он задумал проигрывать через плеер вегетативным пациентам забавные истории. Оуэн выяснил, что в момент восприятия шутки у здоровых людей срабатывает участок в лобной доле мозга. Если человек не уловил юмора, эта область молчит. И хотя можно пропустить шутку, будучи в ясном сознании, ее нельзя понять, когда сознания нет.

Многие считают юмор годным критерием интеллекта. Эффект многих шуток зависит от понимания ситуации, а также от двойного смысла самих фраз и требует небуквального восприятия речи. Оуэн отберет именно такие остроты. Их можно воспринимать на слух, они не займут много времени, их запас велик. Чем не инструмент для поиска сознания.

Chennu S, Finoia P, Kamau E, Allanson J, Williams GB, et al. (2014) Spectral Signatures of Reorganised Brain Networks in Disorders of Consciousness -- PLoS Comput Biol [Full Text]
homuncul

И снова спорят

В свежем Nature занятная полемика об основах теории эволюции. Группа «революционеров» настаивает на том, что настало время ввести новые постулаты и движущие силы, на что «консерваторы» им отвечают: не настало, сперва соберите доказательства, потом приходите. Вкратце суть сводится к тому, что первые говорят о механизмах, задвинутых на периферию синтетической теории эволюции: 1) свойства онтогенеза, задающие направление дальнейшей эволюции; 2) пластичность формы, зависящая от среды, а не от генов; 3) влияние самих организмов на среду, т.е. создание ниши под себя; 4) эпигенетическая наследственность – то, что передается без изменений в геноме.

Все эти явления реально существуют, никем не отрицаются и давно известны всем эволюционистам. Сторонники перемен сетуют на то, что в современной версии эволюционного синтеза этим явлениям отведено место в лучшем случае любопытных примечаний и насадок, которыми можно пренебречь, так как они почти не влияют на ход эволюции. Он по-прежнему определяется случайным генетическим дрейфом и естественным отбором. Революционеры заявляют: засчет упомянутых факторов изменчивость далеко не всегда случайна, адаптация часто не сводится к изменениям генов, поэтому пора отказаться от «геноцентричного» взгляда и включить в теорию все перечисленное на равных правах.


Два самца одного вида – саранчи пустынной. Только один жил как одинокая особь, другой – в колонии.

В целом, эти доводы произносятся с завидной регулярностью, и среди протестующих – многие годы одни и те же фамилии. Новость разве что в том, что они добрались до Nature. Похоже, что вода камень все-таки точит. Впрочем, отвечают им тоже примерно одним и тем же образом, так случилось и в этот раз.

Консерваторы пишут: друзья, вы ломитесь в открытую дверь – еще Дарвин знал об обратных связях организма и среды, о чем даже написал книгу. Все ваши идеи уже интегрированы в эволюционную теорию. Более того, вы не все перечислили: например, некоторые считают, что межгенному взаимодействию или скрытой генетической изменчивости тоже не уделено достойного места в СТЭ. Да, про генетическую ассимиляцию все знают, механизм вполне реальный, но насколько он распространен? Изученные случаи в природе можно пересчитать по пальцам.

Если без прикрас, им сказали: карты у вас слабые, чтобы замахиваться на «геноцентричный» взгляд. Будет что-то весомое, поговорим. Вместо того, чтобы выступать с альтернативным проектом, работайте внутри нашего, вместе с нами – накапливайте данные, которые убедят всех в том, что насадки играют важную роль. Подход здравый. При том, что концептуально правы, конечно, первые.

Does evolutionary theory need a rethink? -- Nature, 2014
Tags:
homuncul

В мире животных 2.0

Как может выглядеть правильная годная популяризация для широкой публики 1, см. в приведенном видео. Ролик любительский, сделан скромными силами – прошу учитывать. Знаю, найдутся те, кого такая подача отталкивает – ничего не поделаешь, это субъективно. Но не могу не отметить: речь непринужденная и осмысленная (редкое сочетание), информация структурирована, законы жанра соблюдены, визуальный ряд – по делу. Причем, говорящая голова не просто произносит текст – она его автор. Человек в теме, это видно. Если кому не видно, просто поверьте на слово. Внешняя легкость обманчива. Чтобы так делать, нужны знания и умение складывать слова в одном флаконе.

Это пример, существует цикл таких роликов (можете переключить на HD).



За год с небольшим пока выложено 26 познавательных видео о жизни животных. Одни более удачные, другие менее. Но в целом – найден стиль и задана приличная планка. Многие наши профессиональные ТВ-продукты до нее не дотягивают (не по бюджету, а по содержанию и подаче). Здесь же люди творят в удовольствие, потому что захотели, и вся история с youtube каналом – не про деньги. Хотя очень надеюсь, что деньги у них в результате появятся. Сейчас у канала более миллиона просмотров, и это, на мой взгляд, мало. То, что делает Евгения, заслуживает большего. В идеале – контракта с ТВ. Да и для радио этот формат легко адаптируется.

Уверен, что отечественные популяризаторы про нее знают. И тот же macroevolution, наверное, мог бы обратить внимание нужных людей. Почему у тех нет заинтересованности, мне не понятно. Затраты на такой проект минимальны.

______________
1 Для более продвинутой есть ПостНаука
homuncul

И снова о наследовании

В австралийском UNSW, входящим в 50 лучших университетов мира, окопались биологи-подрывники. На первый взгляд они просто возятся с мухами, но по факту выходит безобразие. Сначала они установили, что если одних личинок кормить лучше, чем других, то мухи из первых получатся крупнее – а главное, потомство от них тоже выйдет крупным. Если выражаться научно, это эпигенетическое наследование, а более понятным языком – ламаркизм1. В таких случаях всегда обидно за попу-ляризаторов, отдающих себя борьбе с предрассудками и убедительно (а иные – еще и остроумно) доказывающих публике, что приобретенные признаки не наследуются. И тут бы этим биологам образумиться и остановиться – в конце-концов они не первые, кто показал такое наследование, и никакой новой беды тем не создали. Но это такие люди… как выясняется, настоящие вредители.



Набрали они снова личинок, кормили одних вдоволь, других скудно, и взяли получившихся мух-самцов. Крупных и мелких. Далее этих самцов стали скрещивать с неполовозрелыми самками (бывают и такие). Понятно, что от такого скрещивания никакого потомства быть не может – но так и было задумано. Когда же яйцеклетки у самок созрели, им ‘подложили’ самцов противоположной группы. Какое в итоге получилось потомство? Очевидно, что от мелких самцов мелкое и наоборот – это подтвердит любой попу-ляризатор, законы генетики на его стороне. Но в австралийской лаборатории случилось иначе: потомство было того размера, что и самец, бывший у самки первым.

«Мы выяснили, что даже при условии, что оплодотворил самку второй самец, размер её потомства определялся тем, как питался – будучи личинкой – самец, спарившийся первым» - заявляет сотрудница лаборатории Анджела Крин. Ей хватает наглости утверждать, будто их эксперимент выводит вопрос о механизмах наследственности на новый уровень: «самец может передавать свои приобретенные признаки потомству, полученному в результате оплодотворения другим самцом».

как они видят ситуациюCollapse )

Одним словом, негодую. Только что вышла их публикация, и название намеренно вызывающее:

Angela J. Crean et. al -- “Revisiting telegony: offspring inherit an acquired characteristic of their mother's previous mate” -- Ecology Letters, 2014 [Abstract]

_____________
1 Возражение в духе «тут не затрагивается последовательность ДНК» не работает – Ламарк ничего не знал про гены.
homuncul

Лишь бы не думать

Когнитивный психолог Тимоти Уилсон1 провел серию экспериментов, где просил людей просто посидеть 15 минут в пустой комнате и о чем-нибудь подумать. У них забрали гаджеты, блокноты с ручками и проч. – словом любые средства себя отвлечь. Условий было всего два: сидеть в кресле и не засыпать. Участники эксперимента потом говорили о своих ощущениях. Если кратко, опыт давался им нелегко. Люди испытывали дискомфорт. Оказалось, тяжелая для человека задача – думать и ничего не делать. Когда то же самое повторили в домашних условиях, большинство не выполнило требований. Испытуемые хотя бы раз отвлекались на какую-нибудь деятельность (например, просмотр почты).

Уилсон пишет, что сознательное мышление считают тем отличительным свойством, которое выделяет человека в природе. А по факту выходит, что думать людям не очень нравится, и если есть возможность этого избежать, они ей сразу пользуются. Любая деятельность, даже бессмысленная, предпочтительнее размышлений.

Наверное, кто-то скажет, что такой результат можно было предвидеть, хотя 15 минут кажутся совсем небольшим интервалом. Поэтому Уилсон решил усовершенствовать эксперимент и придумал следующее. Для начала он подвергал добровольцев удару электрическим током и затем спрашивал, готовы ли они заплатить за то, чтобы больше не их током не били. После чего тех, кто согласился заплатить, отправляли в ту саму комнату. Правда, теперь она была оборудована устройством, позволяющим испытуемому при желании ударить током себя. Вроде бы нелепость, но Уилсон, похоже, что-то понимает в человеческом поведении. Люди так же сидели 15 минут, пытаясь размышлять, но за это время 12 из 18 мужчин и 6 из 24 женщин хотя бы однажды по собственной воле ударили себя током (в эти цифры не включен человек, включивший устройство 190 раз). Согласно предыдущему исследованию, такое воздействие они не считали приятным – и, тем не менее, прибегли к нему. Ситуация монотонных размышлений оказалась для них еще дискомфортнее.

Обращает внимание, конечно, разница между мужчинами и женщинами. Предлагают версию: мужчины сильнее настроены на поиск сенсорных ощущений. Впрочем, можно предположить и другой вариант – допустим, тактильная стимуляция лучше помогает контролировать мысли мужчинам, нежели женщинам. Общий вывод такой: большинство людей предпочитает что-нибудь делать, нежели бездействовать, даже если это занятие им неприятно.

Публикация вышла в свежем номере журнала Science.

Timothy D. Wilson et. al -- Just think: The challenges of the disengaged mind – Science, 2014 [Abstract]

_____________________
1 написал годную книгу про подсознательные механизмы "Strangers to Ourselves: Discovering the Adaptive Unconscious"
Tags: ,
homuncul

Чудо через два дня

Послезавтра стартует Кубок мира. Я не призываю вас смотреть футбол – кому интересно, знает и без меня. Рискну предположить, что вас совсем не трогает факт отсутствия на чемпионате Насрú и Мандандá. Однако церемонию открытия (заключительный ее фрагмент) взглянуть настоятельно рекомендую. Именно тогда произойдет необычное: впервые будет продемонстрирован экзоскелет, управляемый сигналами мозга человека.

Как это будет. На поле выкатят в инвалидных креслах восемь парализованных людей. Один из них встанет, подойдет к мячу и ударит по нему ногой. Что возвестит о начале турнира. Двигать конечностями будет экзоскелет, но команды ему пойдут прямиком от мозга. Человек должен мысленно представлять, как он встаёт, шагает и бьет по мячу. Снимаемая электроэнцефалограмма будет тут же передаваться в процессор, связанный с механической частью. Гибрид человека и машины впервые сделает полноценные шаги. Это вполне можно считать историческим событием почти такой же значимости, как шаги Армстронга на Луне. Научные и технологические усилия за этим стоят колоссальные. Не случайно человечество приблизилось к данной задаче только сейчас.

Правда и то, что организаторы серьезно рискуют. Если сигнал не считается правильно, человек может остановиться либо вообще упасть. Вся затея вылилась в довольно драматическую историю, главный герой которой – Мигель Николелис, знакомый некоторым читателям по постам в данном журнале. Профессор Университета Дюка, гений нейроинтерфейса. И один из тех, кто меняет мир.


Cоздатель и его детище.

Идея экзоскелета будоражила его давно, с тех самых пор, когда обезьяна в его американской лаборатории управляла шагающим роботом, находящимся в Японии. В голове обезьяны торчало несколько электродов, она шла по беговой дорожке, а считываемые сигналы мгновенно передавались по интернету японцам. С минимальной задержкой на экране все могли видеть (в том числе и обезьяна), как робот воспроизводит ее движения. Николелис понял, что наблюдает первые шаги в новую эру, где парализованные обретут возможность ходить.

Помимо прочего, он бразилец. А тут совпало – объявили, что ЧМ-2014 пройдет на его родине. Так возник проект Walk Again, финансируемый правительством Бразилии. И идея показать первый работающий прототип на весь мир, в день открытия. Однако правительство пожелало, чтобы технология не была инвазивной. Николелису пришлось принять сложное и рискованное решение: сигналы будут считываться с помощью ЭЭГ. Он никогда не использовал электроэнцефалограмму в экспериментах (ЭЭГ – гораздо менее точный метод), он всю жизнь вставлял электроды в мозг крыс и обезьян. Но деваться некуда, к тому же электроды требуют очень долгой предварительной работы (вживление, реабилитация, обучение, калибровка). А ощущение серьезного дедлайна возникло после того, как задержали сборку экзоскелетов. Он получил пару штук лишь в начале этого года. Так что Николелис сейчас поставил на кон свою профессиональную репутацию. Очень надеюсь, что у него все получится.

Экзоскелет уникален тем, что не просто пассивно реагирует на активность мозга. Он обладает обратной связью с человеком, подавая тактильный сигнал на его руку. В результате человек будет чувствовать давление ступней на поверхность и корректировать движение ног. Впрочем, лучше Николелис сам все расскажет и покажет:



Все эти дни в его бразильской лаборатории не прекращаются испытания. Он говорит, что уже удалось получить массу ценной информации. Так что в любом случае усилия не пропали даром. А ударит ли парализованный человек по мячу, мы узнаем 12-го июня.

Update. Судя по тому, что в трансляции этому уделили одну секунду, задуманное полностью осуществить не удалось. В последний момент решили не делать шагов и сократили до одного движения .. Подожду комментариев Николелиса. Но по сути - фейл и разочарование.

homuncul

Близкие контакты третьего рода. Дельфин Нок

Удивительная история, о которой узнал только сейчас. Полярный дельфин, участвовавший в программе военно-морских сил США, пытался общаться с людьми на их языке. Конечно, он не мог воспроизводить человеческую речь так, как это делают, например, попугаи. У китов для этого нет анатомической возможности. Их обычный репертуар звуков – щелканье, свист и писк на высокой частоте. Однако дельфин Нок, много лет живший среди людей, имитировал их интонацию, темп и амплитуду, причем на частоте 200 – 300 герц, что на несколько октав ниже естественных для него величин.

Об этом случае полтора года назад написал журнал Current Biology. Сами события происходили в 1980-х. Тогда еще шла холодная война, и Пентагон наловил в открытом океане несколько особей белухи, чтобы научить их искать мины в арктических водах подо льдом. История, помимо прочего, грустная и поучительная. Дельфины содержались в небольших бассейнах и испытывали то, что называется депривацией. Отсутствие новизны. А главное – они очень социальные животные, в природе живут группами по 25 особей и для них естественно разнообразное общение. И вот, по всей видимости, Ноку общения сильно не хватало и он стал пытаться, как мог, разговаривать с людьми. Сохранились аудиозаписи, вот одна из них:



Он был пойман двух лет от роду и не исключено, что воспринимал людей как членов своей группы. Об этом красноречиво говорит и тот факт, что дельфины всегда возвращались на базу из открытого океана, когда им приходилось искать мины. У них не было другой семьи, и им некуда было возвращаться, кроме как к людям.

Служащие в то время на базе рассказывают, что иногда во время подводных работ водолазы слышали команду «Out» (наверх). А когда всплывали, им говорили, что команды никто не давал. Одним словом, Нок развлекался таким образом, или же пытался привлечь к себе внимание. Это продолжалось c 1984 по 1988, пока он был подростком. Повзрослев, он перестал издавать «человеческие» звуки. О причинах не сообщается. Некоторые специалисты считают, что дельфины в неволе напоминают людей с посттравматическим стрессовым расстройством, так что Нок мог со временем утратить ту искру, что в нем жила.


Ridgway, S., Carder, D., Jeffries, M. & Todd, M. "Spontaneous human speech mimicry by a cetacean" -- Current Biology (2012)
"The whale that talked" -- Nature (2012)

"The Story of One Whale Who Tried to Bridge the Linguistic Divide Between Animals and Humans" -- Smithsonian magazine (2014)
Tags:
homuncul

Татьяна и Криста

Продолжаю следить за судьбой двух девочек, сросшихся головами. Это самые необычные сиамские близнецы: у них соединены структуры ствола головного мозга (thalamus bridge на картинке). Сенсорная информация от тела Кристы поступает в мозг Татьяны, и наоборот. Одна сестра может чувствовать прикосновение к другой, видеть её глазами – словом, у них там работающий естественный нейроинтерфейс.




Недавно им исполнилось семь. Через пару-тройку лет можно будет напрямую поинтересоваться, как это ощущается изнутри. Есть подозрения, что у них идет обмен не только сенсорной информацией. Каким-то образом они принимают совместные решения молча и вообще мало разговаривают друг с другом. В большинстве случаев им без слов понятно, чего хочет сестра. Если у них действительно существует взаимопроникновение на уровне психики, хоть в какой-то степени, это делает их абсолютно уникальными людьми.

Перед нами ярчайший пример пластичности нервной системы. Девочки адаптировались более чем удачно, хотя такая ситуация не предусмотрена природой. Пожелаем им здоровья и полноценной жизни, насколько это возможно в их ситуации. В то же время ясно, что исследований не избежать, хотя родители изо всех сил держат оборону. Там много вопросов, касающихся развития сознания и целостности «Я» в условиях, когда информация поступает не только от своих органов чувств, но и от чужих. Если есть доступ к чужому сознанию, то как он организован. В научном плане самое ценное, на мой взгляд, в том, что возник прецедент сознания, у которого два независимых наблюдателя. Для философов и когнитивных психологов это отличный шанс проверить свои теории. А мы можем попытаться представить соответствующий эксперимент.

Подробнее про сестер я написал здесь.
В марте 2014 состоялась премьера очередного документального фильма. Выкладываю его ниже. Продолжаем наблюдение.

homuncul

Простое сочетание с большими возможностями

Фотограф дикой природы Will Burrard-Lucas активно пользуется дроном с прикрепленной камерой.
И без особых затрат и усилий снимает вот такую красоту (рекомендую включить HD).




Со временем, при полном покрытии планеты высокоскоростным интернетом, управлять дроном можно будет прямо из дома, даже находясь на другом континенте. И не просто снимать видео, но и вести прямую трансляцию в сеть. Допускаю, что небольшие летательные аппараты станут популярны и распространены так же, как сейчас смартфоны, то есть будут практически у каждого. А аренда дронов позволит рассматривать любой уголок Земли прямо сейчас, в динамике и высоком качестве. Кроме того, можно установить туда 3D камеру с обзором в 360° и подключить к шлему виртуальной реальности [недавняя сделка $2 млрд. между Facebook и Oculus показывает, что в VR устройствах видят новую глобальную технологию, которая завоюет мир]. Это даст очень яркие ощущения присутствия. Причем, человек будет знать, что наблюдает не запись, а происходящее в данную минуту. Давно мечтаю посмотреть футбольный матч с подвижных камер, свободно меняющих высоту, скорость и направление. Надеюсь дожить.

Еще Burrard-Lucas соорудил машинку на колесиках на дистанционном управлении. Она позволяет фотографировать животных вблизи, при минимальном вмешательстве в их жизнь. Получается вот так.



Под катом пять крупных фото для примераCollapse )
Tags: , ,
homuncul

В ожидании искусственного интеллекта

На днях прошла новость, что Элон Маск, Марк Цукерберг и Эштон Кутчер (киноактер) совместно инвестируют $ 40 млн. в искусственный интеллект. Деньги вкладываются в компанию Vicarious, которая разрабатывает софт на основе вычислительных принципов человеческого мозга. В качестве своего кредо компания заявляет: «мы создаем программу, которая думает и учится как человек».

За научную часть там отвечает Dileep George, талантливый математик, ранее работавший у Джеффа Хокинса в Numenta. Лет десять назад Хокинс звездил со своей книгой, главные идеи которой, по-видимому, используются в нынешних попытках создать ИИ по образу и подобию естественного интеллекта. Отмечу, что несмотря на ряд интересных мыслей у Хокинса, я не слышал о громких успехах Numenta за прошедший период.

В различных интервью руководители подтверждают, что их цель – интеллект человеческого типа. Возможно, это правильный ход для привлечения инвестиций, однако сомневаюсь, что такие заявления полезны в долгосрочном плане. Когда в установленные сроки достичь цели не удастся, пострадать может все направление, связанное с моделированием сильного ИИ – убеждать инвесторов станет гораздо труднее.

В настоящий момент Vicarious может похвастаться алгоритмом, умеющим проходить капчу. Авторы не раскрывают код, но подчеркивают, что программа действует подобно ЕИ.




Замечу, однако, при всем уважении, что для решения задачи распознавания символов не обязательно быть человеком. Её способны решить, например, попугаи или моржи. Помимо того, алфавит паттернов, которые нужно заучить, крайне ограничен, что имеет мало общего с условиями реального мира. Рискну предположить, что успехи будут, но сведутся к одному-двум направлениям, связанным с узкими прикладными задачами. С интеллектом общего типа придется сильно помучиться. По этому поводу два соображения.

1. Мы пока не знаем вычислительных принципов ЕИ. Возможно, информации прибавится в результате новых прорывных технологий считывания активности мозга. Ряд методов уже появляется, они позволяют сканировать ансамбли в сотни тысяч нейронов. Но это число необходимо увеличить на порядок, а желательно – на два. Тут следует рассчитывать на проект BRAIN (он был инициирован как раз вследствие безуспешных попыток выяснить основополагающие механизмы).

Пока не получается не только сформулировать т.н. принципы вычислений интеллектуального процесса у ЕИ, но и объяснить даже самые тривиальные, казалось бы, вещи. Например, зачем мозгу сон и сновидения. Это эпифеномен или необходимое условие интеллекта. Или случаи вроде такого: женщина упала с лестницы и обрела талант рисовать. Что произошло с принципами в результате простого механического воздействия? В терминах Н. Талеба это настоящее воплощение антихрупкости! – сильный стресс привел к улучшению работы системы. Обладает ли ИИ такими эффектами (должен ли обладать)? Иными словами, это попытка построить полноценный ИИ по фрагментарным сведениям о ЕИ.

2. Сам подход копировать природу может оказаться неперспективным (ограниченно перспективным). В его основе лежит убеждение, что эволюция выработала эффективные модели, которые можно воплотить в компьютере путем обратного инжиниринга мозга. Проблема может заключаться в том, что софт в данном случае неотделим от харда, и эффективность алгоритмов сильно привязана к свойствам машины, на которой они реализуются. Мозг – это желеобразная масса, которая постоянно видоизменяется; помимо когнитивной деятельности она занимается метаболизмом (в основном) и обслуживанием низкоуровневых задач. С точки зрения программиста происхождение компьютера не должно иметь значения, но природа «писала код» одновременно с созданием «машины». И принципы вырабатывались, исходя из многих критериев, где интеллект был лишь в ряду прочих. Ожидать воспроизвести такой алгоритм на принципиально другой машине и получить результат того же качества, быть может, напрасный труд. Существует и другая стратегия – использовать сильные стороны компьютера (по ср. с мозгом) и прийти к решению с другой стороны. Как, например, делает Google или IBM.

Впрочем, эти соображения давно известны, они не должны восприниматься в качестве довода против финансирования данного направления. Наоборот, оно может оказаться источником важных продвижений в понимании фундаментальных свойств интеллекта в силу того, что объединяет специалистов из CompSci и Neuroscience. Именно поэтому громкие заявления здесь, на мой взгляд, вредят. В России, к слову, этим больше всех грешит Президент Российской Ассоциации нейроинформатики В. Дунин-Барковский, регулярно выдающий смелые прогнозы. Как сейчас помню, два года назад на конгрессе «Глобальное будущее 2045» он бодро сообщил, что его лаборатория посвятит 2013 год анализу различных данных нейронаук, а в 2014 выявит принципы и механизмы работы мозга. Теперь он пишет: «Скорее всего, ждать появления искусственных разумных систем осталось недолго — не больше пяти лет, то есть до конца 2018 года». Ну ok, пять лет мы подождем.


P.S. При обратном инжиниринге обычно предполагается, что базовые принципы вычислений для всех людей общие (иначе нельзя делать глобальные выводы по малой выборке). Это разумно, но нельзя отрицать, что по уровню интеллекта люди все же различаются. Что является уникальным для каждого человека – это картина связей мозга, та самая машина, реализующая универсальные алгоритмы. В качестве примера, мозг Эйнштейна оказался особенным даже по сравнению с мозгом молодых индивидов: его мозолистое тело в целом толще. За счет этого важные участки в обоих полушариях были связаны между собой гораздо лучше среднего.



Поскольку вероятные индивидуальные особенности мозга представляют собой многомерное пространство, учесть их при обратном инжиниринге практически невозможно и не думаю, что такая задача будет ставиться. Это не критично, если цель – интеллект Полиграфа Полиграфовича Шарикова. Если задача амбициознее, тогда детали могут иметь значение.
Tags: ,
homuncul

Письмо стоимостью $6,059,750

Год назад на аукционе Кристи за шесть с небольшим миллионов долларов было продано короткое письмо. В нем отец пишет своему сыну о потрясающем открытии, которое он совершил на днях вместе со своим коллегой. Автор письма – Фрэнсис Крик. Датировано мартом 1953 г. Считается, что это первый документ, где в явном виде объясняется структура ДНК. Легендарная статья будет опубликована позже.

Что-то не нашел полного русского перевода, поэтому наскоро сделал его сам (см. ниже).



Read more...Collapse )
homuncul

Заглянуть под сознание

Сначала всерьез, затем не очень. В когнитивных науках наметилась тенденция, которая кажется мне исключительно важной (и показательной): все больше исследований посвящено управляющим стимулам, действующим минуя сознание. Стимулами могут быть самые безобидные вещи, вроде обычной картинки или внешне нейтральной последовательности событий. Однако они достоверным образом влияют на поведение человека, о чем тот не в силах догадаться. Это область экспериментов, где сторонний наблюдатель знает о причинах того или иного решения испытуемого лучше, чем он сам.

Тема, конечно, не нова. Но в последнее время такие опыты стараются сочетать с одновременным измерением активности мозга. Это позволяет увидеть скрытые реакции психики. Есть техники предъявления изображений, не улавливаемых сознанием. Скажем одновременно показывать разные картинки правому и левому глазу – сознательно человек будет видеть либо одну, либо другую, но не обе сразу (binocular rivalry и flash suppression). При этом вполне естественно, что изображения лиц вызывают у человека более эмоциональную реакцию, чем изображения нейтральных объектов (обычно используют типичный дом). Если эти изображения показывать указанным выше способом, человек их не замечает. Однако его мозг, тем не менее, на них реагирует и активизируется по-разному, в зависимости от класса предъявляемого объекта. Причем лицо становится видимым для человека раньше, чем дом. Это означает, что механизмы восприятия, независимые от сознания, способны распознать, к какой категории относится «невидимый» объект. И если он социально значим, привлечь внимание сознания существенно быстрее.




Можно предъявлять стимулы явно. Изображение лица на мониторе, показанное перед выполнением задания, влияет на точность его выполнения. Правда, не совсем очевидным способом. На испытуемых азиатов (так в статье) лицо оказывает гораздо большее влияние – их результат улучшается – нежели на американцев европейского происхождения. Тут, конечно, нельзя удержаться от мысли, что повсеместное развешивание портретов руководителей – не пустое занятие. Важная новость в том, что на предъявление лица мозг азиатов и евроамериканцев реагирует прямо противоположным образом. Ученые, проводившие этот эксперимент, пишут, что целенаправленно измеряли у испытуемых ЭЭГ-сигнал, обычно ассоциируемый с детектором ошибок (Error-related negativity (ERN)). Изображение лица приводило к повышению интенсивности сигнала у азиатов и уменьшению у белых американцев. Ученые предложили свою трактовку результата (который явился для них неожиданностью), но я оставляю желающим возможность подумать об этом самостоятельно. Самым главным моментом в этой истории мне лично представляется тот факт, что ERN оказался зависим от культурного происхождения. Дело в том, что ERN, как установлено предыдущими исследованиями, запускается независимо от сознания. Следовательно, культурная и социальная среда оказывает воздействие не только на работу высших психических процессов, но и на механизмы более низкого, досознательного уровня.


Troiani et.al (2014) Unseen fearful faces promote amygdala guidance of attention -- Soc Cogn Affect Neurosci [Abstract]
Jiyoung Park and Shinobu Kitayama (2014) Interdependent selves show face-induced facilitation of error processing: cultural neuroscience of self-threat -- Soc Cogn Affect Neurosci [Abstract]

* * *

Думаю, что эксперименты такого рода будут только множиться. И будут поставлять новую пищу для размышлений профессиональных философов. Жизнь обычных людей, по-видимому, не избежит опосредованного влияния этих экспериментов. Здесь как раз хороший повод дать слово уже знакомому пациенту N.Read more...Collapse )
homuncul

Почему Китай обречен

Многие видели такого типа фото. Оно демонстрирует уровень смога в Пекине: на рекламных панелях жителям показывают небо и Солнце, которого они в течение многих дней не видят. И такая ситуация типична.

/

Мы также прекрасно знаем, что китайские товары можно встретить повсюду, в том числе в магазинах развитых стран. Заваливая мир своей продукцией, Китай получает огромную выручку и тем самым стимулирует рост собственной экономики. В денежном выражении это очень выгодная торговля для обеих сторон. Однако ей сопутствуют затраты, не учитываемые в бухгалтерских балансах. Речь идет о загрязнении среды.

Проблема осознается, но что с ней делать, пока не очень понятно. В престижном журнале PNAS появилась статья, утверждающая, что до одной трети всех токсичных выбросов на территории Китая связаны с производством для мирового рынка. Фактически Китай оплачивает внутренний экономический рост и внешнее потребление ухудшением качества своей окружающей среды. Авторы не упускают сообщить, что часть выбросов путем атмосферного переноса достигает территории США. Иными словами, делается прозрачный намек на то, что загрязнение не следует рассматривать как исключительно внутреннюю проблему Китая. В статье много цифр, иллюстрирующих экспортную нагрузку на природу, но главная мысль, ради которой создавалась статья, высказана в самом конце: для сохранения современной системы торговли придется учитывать загрязнения, причем ответственность за них должна ложиться не на страну, где они возникают, а на страну, где осуществляется потребление произведенной продукции.

Вывод прочитал с чувством глубокого удовлетворения. Ведь еще четыре года назад я писал буквально следующее:

«На уровне экономик стран экспорт продукции одновременно означает импорт загрязнения. Это сопряженные процессы. Чем больше товаров экономика производит для внешнего спроса, тем больше «чужого» загрязнения приобретает. Та же ситуация с обратной стороны: покупая товары на внешнем рынке, страна фактически избавляется от загрязнения, которое возникло бы в случае производства этих товаров. Таким образом, перемещение денег и продукции всегда сопровождается условными потоками загрязнений.

Последнее пока не стало экономической категорией, но неизбежно станет. Это изменит глобальную картину эффективности экономик. Что, в свою очередь, должно повлиять на перераспределение производств и движение товаров. Китай эффективен, поскольку гигантский импорт загрязнения не учитывается в торговом балансе. Потому, что само загрязнение пока не выступает в качестве экономической величины, покупку которой оплачивает внутреннее население». отсюда

Не могу не заметить, что при любой системе учета китайская продукция для покупателя станет дороже. Это означает, что Китай в той или иной степени будет терять свои сравнительные преимущества, как только экология приобретет экономическое выражение.

Jintai Lin et al. "China's international trade and air pollution in the United States" -- PNAS [Perm link]


Вместе с тем на горизонте появился еще один фактор, потенциально угрожающий нынешней структуре международной торговли. Причем он, скорее всего, начнет оказывать влияние даже раньше «учета загрязнений». Китайскую экономику (в нынешнем ее виде) могут подорвать 3D-принтеры. С их неизбежным распространением сотни миллионов китайских рабочих рук окажутся попросту не нужны.
Tags:
homuncul

Живой внутри. Извлечение с помощью музыки

На видео пожилой человек, страдающий болезнью Альцгеймера. Много лет он был не в состоянии общаться, изредка откликаясь односложными «да/нет», не узнавал родных и большую часть времени сидел скрючившись, будто потеряв контакт с окружающим миром. Оливер Сакс вспоминает, что пациент выглядел практически неживым – не реагировал на людей и не двигался. Но однажды ему дали послушать его любимые песни, и произошло удивительное преображение: он стал подпевать, раскачиваться в такт музыке, а на лице проступили эмоции. И самое потрясающее, к нему вернулась речь. В ролике показано, как после очередной музыкальной терапии пациент начинает развернуто и осмысленно отвечать на вопросы, живо жестикулировать. Словно изнутри прорывается настоящий прежний Генри, заточенный в темнице дегенеративного заболевания.




На самом деле это не совсем метафора. Факт возврата осознанной речи говорит о том, что личность и воля полностью не утрачены, но блокируются патологическими процессами в психике. Там «внутри» сохранились механизмы эмоций, мышления и памяти. Обратите внимание, насколько свободна и образна его речь в заключительном фрагменте! И хотя эффект длится недолго, способность музыки делать то, что неподвластно лекарствам – крайне интересный и загадочный феномен. В своей уже давней книге «Пробуждения» (издана на русском) Оливер Сакс неоднократно отмечает, что тяжелейшие пациенты (паркинсон вследствие летаргического энцефалита), практически обездвиженные десятки лет, при звуках музыки начинали двигаться, и к ним возвращалась возможность контакта с миром. Вот, например:

«Самым лучшим способом воздействия на кризы была музыка; эффект ее мог быть поистине сверхъестественным, а порой даже жутким. Вот вы видите мисс Д. подавленной, зажатой и обездвиженной… или подергивающейся, охваченной тиком или что-то невнятно бормочущей – каким-то подобием человеческой бомбы. Но вдруг, при первых звуках музыки, донесшейся из радиоприемника или проигрывателя, все эти обструктивно-экспозивные симптомы исчезали как по мановению волшебной палочки, сменяясь благословенной легкостью и плавностью движений, когда мисс. Д., внезапно освобожденная от своих автоматизмов, с улыбкой начинала «дирижировать» музыкой или поднималась и кружилась в непринужденном танце».

Причем не всякая музыка оказывает данный эффект.

«Должны обязательно присутствовать ритмические импульсы, но они должны быть «вкраплены» в мелодию. Грубый, голый или ошеломляющий ритм, который не вплетается в мелодию, вызывает лишь патологические подергивания, заставляет и вынуждает, но не освобождает больного и, таким образом, оказывает антимузыкальный эффект. Бесформенный звук («чавканье», как называла его мисс Д.) без достаточной ритмической и двигательной силы вовсе не мог сдвинуть больную с места – ни эмоционально, ни физически. Уместно вспомнить определение Ницше, касающееся патологии музыки: он прежде всего и главным образом видит «дегенерацию чувства ритма». «Вырожденная» музыка делает больным и принуждает, здоровая музыка лечит и освобождает. Это в точности соответствует личному опыту и переживаниям мисс Д. – она не могла выносить «ритмического грома» или «чавканья» и всегда требовала твердой, но «оформленной» музыки».

Мы привыкли, что музыка 1) расслабляет, 2) заводит или 3) вызывает сильные эмоциональные переживания. Но, по-видимому, она делает нечто большее. Возможно, она каким-то образом укрепляет связь психики и тела, что критически важно, хотя такая связь считается чем-то само собой разумеющимся. Не случайно музыка сопровождает человечество с очень давних времен.
homuncul

Хак мозга. Теперь ультразвуком

Стимулируя мозг ультразвуком, можно улучшить сенсорное восприятие человека. Стандартный неврологический тест на дискриминационную чувствительность – способность различать два прилагаемых к коже раздражителя одновременно – люди проходят успешнее после воздействия слабым фокусированным ультразвуковым лучом, направленным в голову.

Обычно для тестирования используются легкие покалывания руки. С какого-то момента испытуемый перестает различать две близко расположенные иголки, ощущая их как одну. Таким путем устанавливают, каков предел чувствительности для данного индивида. Помимо пространственного разрешения можно проверить восприятие временных интервалов – сможет ли человек отличить дуновения воздушных струй, если они следуют с высокой частотой. Экспериментально показано, что после стимуляции ультразвуком определенного участка сенсорной коры чувствительность людей возрастает: они улучшают свои показатели в дискриминационном тесте. О чем сообщает свежий Nature Neuroscience.

Отмечу, что ученые из Virginia Tech предварительно измеряли ЭЭГ соответствующей зоны сенсорной коры в момент стимуляции руки. После воздействия на эту зону ультразвуком ЭЭГ становилась слабее. При этом чувствительность руки, напротив, усиливалась. То есть менее мощный режим работы мозга приводил к улучшению восприятия. Авторы исследования предполагают, что ультразвук слегка погасил активность нейронов, в результате чего волна возбуждения стала распространяться на меньшее расстояние. Отсюда и повышение разрешающей способности – сигналы меньше накладываются друг на друга.

Ультразвук, судя по всему, становится еще одним крайне полезным неинвазивным методом не только диагностики, но и фундаментальных исследований. Его преимущество в том, что он позволяет с высокой точностью добираться до любых участков в глубине мозга, и по степени локализации превосходит как ТМС (магниты), так и микрополяризацию (слабый ток). Эксперименты по ультразвуковой стимуляции проводились в СССР еще в 1970-е, но потом дело заглохло, и в наши дни метод возвращается в науку уже силами американцев. В сочетании с современными технологиями визуализации типа фМРТ его потенциал значительно возрос. С его помощью можно улучшить восприятие и даже избирательно стимулировать нервные пути, вызывая те или иные соматосенсорные ощущения. Интересующимся когнитивными усилителями, думаю, стоит обратить внимание на этот метод. Экспериментаторы наверняка попробуют поработать с областями, связанными с интеллектуальными функциями (например, для восстановления при болезни Альцгеймера).

Legon et. al -- Transcranial focused ultrasound modulates the activity of primary somatosensory cortex in humans -- Nat. Neurosci, 2014 [Abstract]
homuncul

Страхи будущего. В порядке бреда

Из журнала «Наука в Фокусе» (март 2013), с сокращениями

«Как считал N, большинство прогнозов относительно будущего касаются технологии, демографии либо экономики, но редко затрагивают возможные изменения нравов. Следующие поколения людей, в представлении сегодняшних, живут дольше и в иных условиях, но придерживаются наших представлений о добродетелях. Эта ошибка тем более непростительна, что перед нами не только опыт последних столетий, но и бурные события, происходящие при нашей жизни. Не нужно быть провидцем, чтобы предсказать скорый запрет на использование животных в цирке, а в дальнейшем – в мясомолочной промышленности. После того, как мясо научатся выращивать методом тканевой инженерии, вегетарианство лишится этической составляющей. Такие прогнозы для N не представляли интереса. Однако он продолжил данную линию развития и пришел к выводу, что инвалиды начнут вызывать общественное осуждение. Обоснование представлялось в лучшем случае сомнительным: «Сегодня мы сочувствуем этим людям и согласны оплачивать их пособия. Однако ситуация кардинально изменится, когда регенеративная медицина и робототехника сделают замену утраченных конечностей доступной процедурой». С этого момента, утверждал N, калеки перестанут претендовать на компенсацию со стороны общества, а сочувствие сменится порицанием. Оставаться инвалидом смогут себе позволить лишь обеспеченные люди, и это будет считаться своего рода вызовом для окружающих.

…За окном начали сгущаться сумерки, когда он сообщил, что в будущем людей станут наказывать за то, что сейчас кажется правильным и естественным. Он привел несколько гипотетических примеров, самым вопиющим из которых был запрет на вынашивание детей. По его словам, технология выращивания эмбрионов вне материнского организма рано или поздно станет более безопасной и контролируемой, чем обычная беременность… Технология уже сегодня способна заменить первые и последние стадии 9-месячного срока. Постепенно она будет отвоевывать у природы все больше дней с обеих сторон и, с неизбежностью, поглотит его целиком. Так что тем, кто вознамерится родить ребенка, придется выезжать в малоразвитые страны, где это еще не будет считаться правонарушением.

Тема наказаний, очевидно, беспокоившая N, получила продолжение. Его впечатлили эксперименты Эдриана Оуэна по коммуникации с вегетативными больными с помощью сканирующего устройства. Он уверял, что дальнейшее развитие данной технологии позволит отказаться от тюрем в их традиционном понимании. Взамен двух крайностей – смертной казни и «гостиничного номера с интернетом» – опасных преступников можно будет вводить в бодрствующую кому на заранее установленный срок. Это лишит осужденного свободы в наиболее полном смысле слова, оставляя ему минимальную связь с окружающим миром. По мнению N, столь жуткое и беспомощное положение, вместе с тем, не смертельное и не причиняющее боли, позволит, наконец, соблюсти так трудно сочетаемые требования справедливости и гуманности. Read more...Collapse )
homuncul

Что читаем

Взялся посмотреть статистику, какие книги скачаны наибольшее число раз с моей книжной полки. Глубоких выводов, конечно, по ней сделать нельзя. В числе лидеров, и это не удивительно, те книги, которые я упоминал в журнале. Кроме того, файлы могли накопить больше скачиваний просто потому, что появились раньше. Но все-таки какой-то срез это, наверное, дает. Что интересует людей в первую очередь (из субъективного набора, конечно).

Всего сейчас доступны более двухсот книг, привожу ТОП-30. Указывать количество для каждой позиции поленился; отмечу, что у победителя свыше полутысячи.

1. "The Tell-Tale Brain: A Neuroscientist's Quest for What Makes Us Human" by V. S. Ramachandran
2. "Consciousness: Confessions of a Romantic Reductionist" by Christof Koch
3. "Человек и квантовый мир: странности квантового мира и тайна сознания" М.Б. Менский
4. "Исследование мира осознанных сновидений" С.Лаберже
5. "Война и Мир в живой природе" Рыжков В.Л.
6. "Путь к реальности, или законы, управляющие Вселенной. Полный путеводитель" P. Пенроуз
7. "The Social Conquest of Earth" by Edward O. Wilson
8. "Artificial Intelligence: A Modern Approach (3rd Edition)" by Stuart J. Russell, Peter Norvig
9. "Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня. Неожиданные открытия и новые вопросы" А.Марков
10. "Учение о галлюцинациях" В.А.Гиляровский
11. "Глаз разума: Фантазии и размышления о самосознании и душе" Хофштадтер Д.Р., Деннет Д.К.
12. "You Are Not a Gadget: A Manifesto" by Jaron Lanier
13. "Морфогенез и эволюция" В.Г.Черданцев
14. "Устройство памяти. От молекул к сознанию" С.Роуз
15. "Musicophilia: Tales of Music and the Brain" by Oliver Sacks
16. "Тайный мир рисунка" Грегг М. Ферс
17. "Доказательство Бога. Аргументы ученого" Фрэнсис Коллинз
18. "Разум и материя" Э. Шредингер
19. "Strangers to Ourselves: Discovering the Adaptive Unconscious" by Timothy D. Wilson
20. "The Grand Design" by Stephen Hawking
21. "Lifelines: Biology Beyond Determinism" by Steven Rose
22. "The Logic of Chance: The Nature and Origin of Biological Evolution" by Eugene V. Koonin
23. "Self Comes to Mind: Constructing the Conscious Brain" by Antonio Damasio
24. "Cells, Gels and the Engines of Life" by Gerald H. Pollack
25. "Phantoms in the Brain: Probing the Mysteries of the Human Mind" by V. S. Ramachandran & S. Blakeslee
26. "Гёдель, Эшер, Бах: эта бесконечная гирлянда. Метафорическая фуга о разуме и машинах в духе Льюиса Кэрролла" Хофштадтер Д.
27. "Во что мы верим, но не можем доказать. Интеллектуалы XXI века о современной науке" под ред. Дж.Брокмана
28. "The Feeling of What Happens: Body and Emotion in the Making of Consciousness" by Antonio Damasio
29. "Conversations on Consciousness: What the Best Minds Think about the Brain, Free Will, and What It Means to Be Human" by S.Blackmore
30. "Less Than Human: Why We Demean, Enslave, and Exterminate Others" by David Livingstone Smith

Вот такой рейтинг. Немного странный, я сам к этому причастен. Однако многие книги, находящиеся ниже, вполне могли бы заменить те, что выше. Например, недооценена, на мой взгляд, замечательная книга "Критическая масса. Как одни явления порождают другие" Филипа Болла. Или, скажем, "Паразиты. Тайный мир" Карла Циммера. Также "Emergence: The Connected Lives of Ants, Brains, Cities, and Software" – отличная вещь, но выложена только в начале 2013 г. Хотя нет смысла перечислять все: ниже оказалось много достойных книг. Продолжаю наблюдения.
Tags:
homuncul

Стимуляция мозга водой

Если человек проявляет неоправданный оптимизм, вернуть его на землю очень легко. Нужно промыть его левый слуховой канал небольшим количеством прохладной воды. Процедура безопасная и безболезненная; после нее человек начинает оценивать ситуацию более реалистично. И дело тут не в испытанном дискомфорте – промывание правого уха такого результата не дает. Причина полностью физиологична: восприятие меняется из-за стимуляции правой нижней лобной извилины. Вливая воду в левое ухо, вы стимулируете некоторые зоны правого полушария мозга. И наоборот. Об эксперименте, открывшем столь полезный эффект, сообщает журнал Cortex.

Промывание слухового канала - давний прием, хорошо известный неврологам. Называется он caloric vestibular stimulation (CVS) или калорическая проба, по-нашему. Голова пациента откинута назад под определенным углом, в наружный слуховой проход через гибкую трубку постепенно подается порядка 20 мл воды, которая затем выливается обратно. В зависимости от выбранной температуры вода приводит к охлаждению либо нагреванию жидких сред внутреннего уха. По закону конвекции это вызывает перемещение эндолимфы в горизонтальном полукружном канале, раздражая его рецепторы. Обычно пробу используют для диагностики, в основном вестибулярного аппарата. Однако потенциал этой процедуры гораздо выше. Со временем специалисты обнаружили, что она позволяет стимулировать отдельные зоны мозга и воздействовать на когнитивные и психологические состояния человека, такие как мания, депрессия, пространственное игнорирование (spatial neglect) или анозогнозия.

/

Показана стимуляция передней части поясной извилины (ACC) и височно-теменной области (TPA) левого полушария путем ирригации правого слухового канала


Анозогнозия – заболевание, при котором больной не осознает (и отрицает) наличие у себя нарушений, например, дефектов зрения или паралича конечности. Интересно, что анозогнозию, так же как и игнорирование, можно временно убрать калорической пробой. Пациенту промывают ухо и он преображается: начинает узнавать свою парализованную руку (интересный случай снятия соматопарафрении) или обращать внимание на предметы, находящиеся не только справа, но и слева. Авторы статьи в Cortex усмотрели в оптимизме черты анозогнозии – в обоих случаях мозг приукрашивает действительность. Данное умозаключение подвигло их на эксперимент: если CVS снимает анозогнозию, то как насчет оптимизма? Они сделали калорические пробы у 31 здорового испытуемого, и оказалось, что после промывания левого (но не правого) слухового канала их оптимизм существенно сократился. Авторы приходят к выводу, что в основе обоих состояний лежит единый нейрофизиологический механизм. В определенном смысле, оптимизм (они именуют его unrealistic optimism) является всего лишь формой анозогнозии.

Манию и депрессию иногда рассматривают как состояния-антиподы, вызванные разбалансировкой активности полушарий. В 2004 году М. Додсону удалось с помощью промывания левого слухового канала снять симптомы мании у пациентки, на которую не действовали ни антипсихотические препараты, ни электросудорожная терапия. Хотя эффект был непродолжительным (что характерно для CVS), само по себе это поразительно. Как показала фМРТ, процедура активировала правое полушарие пациентки. В прошлом году аналогичный результат получен в Израиле. В русле этой логики промывание правого слухового канала должно приводить к хотя бы частичному выходу из депрессии.

Известен эксперимент, казалось бы, из совсем другой области: калорическая проба провоцирует появление фантомных конечностей. В результате процедуры человек, ранее лишившейся руки, начинает ощущать ее присутствие. Если же фантомная конечность уже имеется и болит, то промывание уха снимает боль и восстанавливает нормальную форму фантома.

Обращает на себя внимание то, что CVS воздействует на участки мозга, так или иначе связанные с «системой представлений» (т.н. beliefs) и мотивацией [напр., манию рассматривают как избыток мотивации, а депрессию – как дефицит]. Сочетая определенную температуру воды и нужное полушарие (т.е. правое или левое ухо), можно разнообразно регулировать силу и направление воздействия. Что превращает калорическую пробу в уникальный нейрофизиологический инструмент не только диагностики и лечения, но и исследования функций мозга. Его преимущество в том, что он неинвазивный и предельно дешевый. Недостаток – эффект длится очень недолго. Про возможные применения и перспективы CVS доступно рассказано в обзоре (правда, уже пятилетней давности).

* * *

Пользуясь случаем, не могу не отметить в том же Cortex недавнюю статью о сканировании мозга пациента с синдромом Котара. Такой пациент пребывает в уверенности, что он мертв. В данном случае, как следствие депрессии, он предпринял неудачную попытку суицида и решил, что сжег свой мозг электричеством. Такие пациенты редки – получить позитронно-эмиссионную томографию синдрома Котара удалось впервые. Когда ученые взглянули на скан, они не поверили своим глазам: активность определенных областей была настолько низка, что напоминала мозг человека, находящегося в вегетативном состоянии.

Как признается один из авторов, известный «вегетативщик» Steven Laureys: «Я занимаюсь ПЭТ уже 15 лет и ни разу не встречал человека, который был бы на ногах, мог общаться, но при этом обладал подобной аномалией. Его мозг работал так, словно человек находится под наркозом или спит». Популярно об этом пишет New Scientist (и есть перевод этой заметки).
homuncul

Взрослый "маугли": жизнь без слов

Затрудняюсь представить внутренний мир человека, который не знает ни одного языка и не подозревает, что языки существуют. Такой человек даже не догадывается, что можно называть предметы по именам и разговаривать с окружающими. Еще труднее вообразить, что он ощущает, когда идея языка впервые открывается перед ним. Очень впечатлила странная и драматичная история Ильдефонсо, глухого американца мексиканского происхождения. Её рассказывает Сьюзан Шаллер (Susan Schaller) в своей книге "Man without Words", предисловие к которой написал Оливер Сакс. Он же, к слову, и убедил автора издать такую книгу после того, как узнал про Ильдефонсо. (Совсем недавно на основе книги вышел документальный фильм).

Случилось это в 1970-х, Сьюзан тогда была совсем молодой девушкой, владеющей языком жестов. Она подрабатывала в общественной организации помощи глухим. Её будущий ученик, 27-летний Ильдефонсо, не знал, что он глухой – он вообще не знал, что существуют звуки. Его никогда не учили языку жестов, и он не имел ни малейшего представления о том, что люди могут разговаривать. Это, правда, выяснилось позже. Я перевел (наскоро, с минимальными сокращениями) ключевой фрагмент её интервью 2009 года, где Сьюзан вспоминает, как шел процесс обучения. Однажды её направили помогать в класс «Навыки чтения». Там, среди двух десятков глухих учеников она впервые увидела Ильдефонсо.

* * *

Он держался так, будто на нем смирительная рубашка. Он забился в угол, защищая себя. Я заметила, что он следил за ртами, он изучал людей. Даже будучи напуганным, он смотрел: что происходит, что происходит? Я видела, как к нему подошла ассистентка и заговорила на языке глухонемых. Она, в самом деле, паршиво владела знаками и была очень раздражена. Она открыла учебник, взяла его руку с карандашом и стала водить от изображения кошки к знаку «C-A-T». Потом пошла дальше. Он просто остался с этим бессмысленным взглядом и был очень напуган. Было очевидно, что он понятия не имел, что он только что делал. Так что я не могла уйти. Мне стало любопытно. Я подошла к нему и показала жестами: «Привет. Меня зовут Сьюзан». Он попытался это скопировать и воспроизвел неряшливую версию «Привет, меня зовут Сьюзан». Очевидно, он не понимал, что делал. В этом не было языка. Меня это потрясло.

Он выглядел как индеец-майя, и я подумала, что если бы он знал мексиканский язык жестов, он не стал бы пытаться меня копировать. Это не то, что обычно делают, даже если вы не знаете конкретного языка. Я не могла уйти. Я постепенно выяснила, что этот человек не знал никакого языка. Как я уже говорила, я убедилась, что он был очень умным. Я видела, что он очень старается. Мне было двадцать два года. Я понятия не имела о том, что нужно делать. Я столкнулась с проблемой, как передать идею языка кому-то без языка.

И он даже не знал, что существует такая вещь как звук?

Я об этом в то время не подозревала. Вокруг было много суматохи. Я просто должна была начать. Я просто попыталась наладить общение. Каждый раз, когда я поднимала руки, он поднимал руки. Он подражал. У него было выражение лица: что мне следует делать? Очень скоро стало очевидно, что всю свою жизнь он выживал копированием. Он видел, что если вы собираете помидоры, кладете их в ведро и получаете зеленые бумажки, а затем вы берете эти зеленые бумажки и идете вон в тот магазин, там вам дают лепешки. Если вы это увидели, то вы собираете помидоры, кладете их в ведро, получаете зеленую бумагу... Я имею в виду, он не знал, что именно он делает, но он мог выживать. По крайней мере, он получал лепешки. Таким образом, самым удручающим опытом за всю мою жизнь, без сомнения, была эта визуальная эхолалия. Как с этим справиться? Он понятия не имел, что есть такая вещь, как беседа, диалог: вы слушаете, я говорю; я говорю, вы слушаете. Он совершенно не догадывался об этом!

Read more...Collapse )
homuncul

От пули к сознанию. Ход мысли

Много лет назад я стрелял из положения лежа и отчетливо видел полет своих пуль. Мишень находилась довольно далеко, и вся траектория была различима невооруженным глазом. Меня тогда это очень удивило. Конечно, если бы пуля летела в мою сторону, я вряд ли смог бы ее заметить. Но поскольку курок нажимал я, мое зрение точно «знало» момент выстрела. Возможно, это имело значение.

Вспомнил об этом в связи со свежей статьей в журнале Neuron. В ней ученые пытались выявить участок мозга, который производит корректировку восприятия движущегося объекта. Этот участок одинаково активен, когда человек наблюдает реальное смещение предметов относительно друг друга и когда находится под воздействием зрительной иллюзии, т.н. flash-lag effect. Во втором случае испытуемый видит смещение, которого в действительности нет (его нет в сигнале, поступающем от глаз). Так работает компенсаторный механизм. Практический смысл заключается в том, что мозг предвосхищает траекторию быстро движущихся объектов. Он строит для восприятия картинку, которая в ретинальном изображении отсутствует. Это позволяет, например, попадать по теннисному мячу при приеме подачи. Иначе это было бы невозможно, поскольку прохождение и обработка нервного сигнала занимает время. Поэтому теннисист видит и бьет, на самом деле, по воображаемому мячу. Если его мозг просчитал правильно, то реальный находится в той же точке, однако мозг не имеет возможности это увидеть.

При этом параллельно в Journal of Neuroscience появилось исследование, показывающее, что аутисты заметно превосходят обычных людей по скорости восприятия движения. Значит, можно предположить, что нервная система имеет возможность обрабатывать сигнал быстрее, но в нормальном режиме эта способность подавляется. Как следствие, вынужденно увеличивается необходимая глубина прогноза. И тогда сложно избежать мысли, что мир обычного человека более воображаемый, нежели тот, что воспринимает аутист.

Здесь стоит вспомнить идею, что моделирование служит предпосылкой появления сознания. С этой точки зрения торможение возможностей прямого восприятия играет в пользу развития сознания и потому могло оказаться эволюционно адаптивным.
homuncul

Ok, Glass

В связи с появлением Google Glass подумал, как изменится преступность. Ведь очевидно, что очки – промежуточный этап. В будущем они превратятся в контактные линзы, записывающие видео нонстоп. Если выразиться точнее: линзы смогут непрерывно транслировать потоковое видео прямо в интернет, где оно будет сохраняться в специальном архиве. Право на частную жизнь это не отменяет: доступ к архиву, скажем, будет возможен только по решению суда. Однако если такие линзы станут обязательными и запись будет вестись круглосуточно, мы получим совершенно новую ситуацию. Во-первых, жизнь каждого человека будет задокументирована с абсолютной точностью. Нужда целиком полагаться на память отпадет – любой поступок или разговор можно будет проверить. Во-вторых, совершить насильственное преступление и остаться безнаказанным будет крайне затруднительно: с помощью линз преступник превращается в свидетеля против самого себя.

Можно сломать линзы - все иногда выходит из строя. Или надеть свои линзы роботу и отправить его гулять во дворе. А самому в это время… Подобные варианты, в первую очередь, разработчиками будут предвосхищены и предотвращены (например, линзы смогут распознавать радужную оболочку). Поэтому вряд ли. Думаю, что возможность подменить архивную запись конкретного эпизода превратится в отдельную подпольную услугу. Но это наверняка окажется слишком затратно. По крайней мере, я не вижу простых путей этого достичь. Здесь нужно учитывать, что в будущем все публичное пространство будет «простреливаться» камерами (в том числе летающими дронами). Сегодня даже в мегаполисах они не так многочисленны и, главное, не настолько умны, чтобы распознавать лица. Но это вопрос ближайшего времени. Население Земли к 2050 г. не превысит 10 млрд. человек – для суперкомпьютеров это пустяк. Они будут знать в лицо каждого жителя планеты (или, для начала, развитых стран). Местоположение человека в любой момент времени будет определяться по GPS с достаточной точностью. Чтобы совершить преступление, понадобится подменить слишком много данных, распределенных по разным узлам.

Таким образом, огромное количество криминала – такого, к которому не готовятся со всей тщательностью месяцами – потеряет смысл. А таких преступлений подавляющее большинство. Их, конечно, не получится сократить до нуля; останутся те, что совершаются в состоянии аффекта. Но в целом на безнаказанность потенциальному преступнику рассчитывать уже не придется, и это сильно понижает мотивацию нападать и грабить. Да, в рамках этого сценария за безопасность приходится платить возможностью подсмотреть любой момент жизни. Но если это кажется неприемлемым и потому маловероятным, вспомните про автомобильные видеорегистраторы. Они уже стали обыденностью. Или про реалити-шоу: их участники годами живут в такой ситуации и не желают покидать проект. Не устану повторять, что мы исключительно адаптивны. Впрочем, куда мы денемся с подводной лодки.

Недавно читал (к большому сожалению, не запомнил, где) про разработку алгоритмов data mining, вычисляющих подозрительных граждан. Компьютеры анализируют огромные массивы данных в глобальном масштабе, самых тривиальных, таких как покупка авиабилетов, сообщения в социальных сетях, выписанные рецепты, финансовые транзакции и т.п. Каждая единица данных, каждое событие, взятое по-отдельности, абсолютно легально и не вызывает подозрений. Но программа ищет в этом хаосе интересные закономерности, паттерны – когда человек совершает ряд обычных действий, сочетание которых нетипично. Программа ставит красный флажок и начинает проверять индивидуума более тщательно. Под такого типа задачи, насколько я понимаю, строится огромный Utah Data Center в США.



Одним словом, сейчас гугл-очки кажутся невинной игрушкой. Но возможно, что это предвестник технологий тотального POV мониторинга, которые изменят жизнь так же сильно, как это сделал Интернет.

Очонки ннада?
Tags: , ,
homuncul

Карта активности мозга: updates

Если известно, подскажите: какого числа Обама будет официально представлять бюджет конгрессу? Никогда бы не заинтересовался данным вопросом, но сейчас это важно для тех, кто следит за судьбой Brain Activity Map. О сути и задачах этого грандиозного проекта я писал месяц назад в этой заметке (вкратце – научиться регистрировать все возбуждения всех клеток в мозге). Тогда предполагалось, что представление состоится в марте, но теперь, кажется, снова всё переносится, уже на апрель.

За это время вышел новый призыв нейрофизиологов в Science и отдельная публикация, поясняющая технические детали BAM. Последняя читается как научная фантастика: гибкие гибридные тончайшие биосенсоры, извивающиеся внутри тканей мозга; нанозонды, прикрепляющиеся к мембране и стимулирующие нервные клетки и т.п. В общем, та самая жуть, о которой говорилось изначально, но на этот раз более детально обоснованная. Среди авторов замечены отцы оптогенетики Дайсерот и Бойден (получившие совсем недавно Brain Research Prize в миллион евро). Судя по всему, у вовлеченных в проект настрой серьезный.

Тут как нельзя кстати появилась работа, демонстрирующая возможности современных методов сканирования. На видео - активность мозга рыбьего эмбриона с разрешением в одну клетку. То есть каждая точечная вспышка представляет отдельный нейрон. Всего у объекта их около 100 тысяч, и 80% из них удалось зарегистрировать.



Таким образом, провозглашенная цель BAM - «every spike from every neuron» - не выглядит столь уж безнадежной. Хотя сразу нужно оговориться, что в данном случае полное сканирование занимало 1.3 секунды, поэтому мы видим далеко не все возбуждения, а лишь некоторые. Кроме того, эмбрион прозрачен и неподвижен, а в рамках предстоящего проекта предстоит иметь дело с животными со свободным поведением, мозг которых визуально закрыт (например, костями черепа). Но если учесть, что BAM еще даже не стартовал, результат впечатляющий.

Из той критики BAM, что довелось прочитать, отмечу статью физика-теоретика, профессора лаборатории Колд Спринг Харбор, в которой он приводит целый ряд важных возражений. В частности, он пишет:

В публикации (о планах проекта - NW) подразумевается, что измерение каждого спайка будет способствовать открытию коллективных феноменов для мозга. Это точная противоположность того, как были открыты и изучены коллективные явления в физике. Исследование макроскопического поведения, например, термодинамики, было осуществлено до детального понимания микроскопической динамики. Статистическая механика обеспечивает связь с микроскопической динамикой в терминах статистического описания, а не описания динамических деталей. Это же справедливо и для других коллективных явлений, таких как магнетизм, сверхпроводимость и сверхтекучесть, примером чего служат знаменитые теории Ландау. В каждом случае явление было первоначально обнаружено на макроскопическом уровне, изучено на макроскопическом уровне и даже теоретическая основа была создана на макроскопическом уровне; микроскопические измерения и теории статистической механики появились на более позднем этапе, с целью уточнения уже установленного понимания.

Профессор не ставит под вопрос осуществимость проекта, но сомневается, что он принесет фундаментально новое понимание работы мозга. [Например, уместно поинтересоваться, что существенного узнали нейрофизиологи, получив выложенный выше ролик]. Складывается впечатление, что идея BAM далеко не всем пришлась по вкусу, и утверждение не пройдет гладко. Продолжаем наблюдение.

UPD. 02.04.2013. Обама официально объявил о проекте.
homuncul

Превзойти человека

Шимпанзе Аюму, живущий в Институте изучения приматов при киотском университете, без видимых усилий запоминает расположение 9 цифр, которые появляются на экране лишь на доли секунды. Чтобы ощутить уровень задачи, можно самостоятельно попытаться открыть хотя бы пять. Я неоднократно пробовал и позорно, в пух и прах, проиграл обезьянке.



Еще одно недавнее видео про Аюму от ВВС можно посмотреть здесь. Работая с шимпами не первый десяток лет, директор института, Tetsuro Matsuzawa, пришел к заключению, что предки человека, по всей видимости, обладали отличной краткосрочной зрительной памятью, а потомки по каким-то причинам её утратили. Известный психолог Nicholas Humphrey даже «нашел» причину – в качестве такого эволюционного фактора он предлагает развитие языка. Мол, язык постепенно стал вытеснять зрительную память (примерно как это происходит у детей). Интересная версия, но в духе лобовых адаптивных сценариев, и отчего-то душа к ней не лежит.
Tags: ,
homuncul

О новых очертаниях эволюционной теории

В октябрьском номере «Химии и Жизни» опубликован краткий реферат книги “The Logic of Chance: The Nature and Origin of Biological Evolution” by Eugene V. Koonin. Подытоживая свой текст, автор реферата выносит вердикт: эта монография требует срочного перевода на русский язык.

Поскольку мне довелось поучаствовать в переводе этой книги, могу сказать, что данное требование близко к осуществлению. Если не произойдет ничего экстраординарного, «Логика случая» будет издана на русском – надеюсь, что ждать осталось не так долго. Это стало возможным благодаря доброй воле многих людей, включая самого Кунина, но особо нужно отметить самоотверженный труд fregimus, вклад которого просто неоценим.

Должен оговориться, что хотя книга посвящена механизмам эволюции, в ней затронут только генетический уровень. Автор – специалист по сравнительной геномике и обозревает ту область, в которой блестяще ориентируется. Эволюция, соответственно, предстает как процесс изменения геномов; изменение форм организмов остается за кадром. Это ни в коей мере не недостаток книги, но читателю не стоит ожидать, что она покрывает всю эволюционную биологию. В ней ровно то, что можно сказать об эволюции на основе молекулярных данных (за исключением, быть может, спорного окончания главы про абиогенез). В качестве прелюдии хорошо подойдет интервью, которое Кунин дал в конце 2012 года. Приведу отрывок, полностью можно прочесть по этой ссылке.


Мне казалось, что самое главное, что произошло с самой сердцевиной дарвиновского учения с тех пор, как появилась сравнительная геномика, - это перенос центра тяжести от адаптации к случайности. К тому, что авторы синтетической теории эволюции в 60-е совершенно отбросили.

Скажем аккуратно: они отбросили всякую роль случайности в чем-либо, кроме возникновения мутаций. Всю роль случайности они отвели возникновению мутаций. Действительно, если выделять один главный аспект тех изменений, которые произошли с теорией эволюции, то это, видимо, именно так. Выражаясь языком физики, которым я люблю выражаться, мы сменили нулевую гипотезу. Теперь она состоит в том, что по умолчанию любые изменения, которые фиксируются в эволюции, являются изменениями нейтральными, что какую-либо адаптационную ценность любых изменений следует доказывать. Пожалуй, это действительно самое главное, что случилось. Но, как вы понимаете, любые суждения о самом главном являются субъективными, и случилось много других важных вещей.

Я думаю, что другая вещь, которая является не менее важной для понимания эволюции, состоит в следующем. Мы, биологи, открыли мир микробов, в том числе вирусов. Дарвин о них в каком-либо содержательном смысле не знал. Он знал, что что-то такое есть, но совершенно не учитывал этот мир в своей картине эволюции. Точно так же, как и авторы синтетической теории эволюции.

И это открытие мира микробов повлияло на теорию эволюции крайне радикально. Во-первых, мы теперь знаем, что эти организмы эволюционируют существенно иным путем. Не полностью иным, наследование с изменением, конечно же здесь тоже присутствует. Но у них совершенно иная динамика эволюции. И второе - ими абсолютно нельзя пренебрегать, рассматривая эволюцию каких-либо организмов. Это тоже исключительно важное понимание, которого совершенно не было ни у Дарвина, ни у каких-либо авторов синтетической теории эволюции. Все эти замечательные люди свои модели и принципы применяли только к животным и растениям, а это очень маленькая часть биологического разнообразия.

То есть и представление о древе жизни, как его понимал Дарвин, теперь очень сильно изменилось?

Конечно же, абсолютно изменилось. И более того, в математическом смысле оно перестало быть каким-либо древом. В математике древо - это все-таки двоично разветвляющийся граф, ну или хотя бы направленный ациклический граф, - то есть несколько его ветвей могут выходить буквально из одной математической точки.

Но мы ведь теперь понимаем, и я думаю, что это оспаривать не стоит, что ядерные организмы возникли в результате симбиоза двух клеток. И таким образом, выражаясь языком теории графов, в нашем дереве возникает цикл, а значит это никакое не древо. Более того, этот симбиоз был не единственным, как вы тоже отлично знаете. Растения, например, стали растениями в результате приобретения хлоропласта. Зачем далеко ходить? Практически все насекомые несут в себе внутриклеточные симбиотические бактерии, во многих случаях они являются совершенно необходимыми для существования этих организмов. Все представление о топологии этого "дерева" изменилось.

То есть вы хотите сказать, что и для растений с животными теперь картина тоже изменилась?

Давайте я просто скажу вам банальную вещь. Геном млекопитающих приблизительно на 2/3 состоит из остатков вирусных геномов. А геном растений, например кукурузы, на все 90 процентов. Не учитывать этот факт и при этом рассматривать их эволюцию, мягко говоря, означает рассматривать ее неполнo.

* * *
homuncul

Побочный эффект

В качестве одной из неприятных сторон будущего я бы назвал издевательство людей над роботами. Чем более антропоморфными будут становиться роботы, тем более явным и распространенным может оказаться данное явление.

Разнообразные футуристические сценарии нередко культивируют страх перед умными машинами, берущими под контроль человечество. Полагаю, реальность будет обратной, и умным машинам достанется от людей, как только первые начнут выполнять работу в качестве домашней прислуги. В этот момент произойдет новый социокультурный перелом: сейчас на Земле живут последние поколения, не знающие вкуса рабовладения. Мне, конечно, очевидна неполноценность такой аналогии, человек не тождественен роботу. Однако в данном случае важна не формальная сторона вопроса, а то, как робот-слуга будет восприниматься его хозяином.

Очень легко не испытывать как положительных, так и отрицательных чувств в отношении пылесоса. Если же в доме живёт субъект с внешностью человека, способный разговаривать, демонстрировать человеческие эмоции и язык тела, психика будет его до определенной степени гуманизировать, вне зависимости от желания владельца (я намеренно употребил слово «живёт»). В то же время известно, что это всего лишь робот, а потому на него не распространяются моральные запреты. Что дает такое сочетание? Свободную реализацию любых наклонностей, от сравнительно безобидных капризов и прихотей до поведения, которое применительно к человеку мы бы назвали унижением. Здесь очень важен факт интеллектуального развития робота, ибо оно делает такой тип поведения особенно притягательным. Животному можно причинить боль, но даже собаку довольно сложно унизить.

Исторические хроники, специальные исследования и даже литература, отражающая быт конкретной эпохи, дают богатый материал на тему жестокости людей по отношению друг к другу. Удивляет, насколько массовым и будничным может быть это явление, насколько легко на него настраивается психика.

Нужно ли беспокоиться по этому поводу? Ответ зависит от того, как оценивать последствия. Кто-то, наверное, будет приветствовать такое средство «выпустить пар», позволяющее лучше справляться со стрессами современной цивилизации. Подобно тому, как сейчас эту роль приписывают компьютерным играм, где за час можно перестрелять тысячу плохих парней и залить кровью целый [виртуальный] город. Другие, вероятно, скажут, что даром такие вещи не проходят, и если постоянно подпитывать в себе агрессию, можно выработать определенную привычку и однажды упустить границу между роботом и людьми. Тем более что речь идет не о нарисованных персонажах по ту сторону экрана, а об объектах, существующих в реальности. Правильный ответ мне не известен. В заключение, вне прямой связи со сказанным, два жизнеутверждающих ролика: раз и два.

См. также "Less Than Human: Why We Demean, Enslave, and Exterminate Others" by David Livingstone Smith [2011] - Скачать.
Tags:
homuncul

Иллюзия: что у них с лицами?

Многие наверняка видели раньше, а я вот только сейчас.
Потрясающий эффект, причем элементарно достигается. Вам показывают фотографии, и очень скоро вы начинаете видеть лица деформированными, напоминающими карикатуры. Легко можно убедиться, что с фото все по-прежнему, это мозг шалит.



Иллюзия возникает за счет того, что каждое последующее лицо по каким-то параметрам отличается от предыдущего. Например, обычные глаза кажутся больше, если перед этим показывали человека с маленькими глазками. Все до возмущения примитивно. По сочетанию простоты и производимого впечатления очень напоминает иллюзию с башнями, ставшую лучшей в 2007 году. Обнаружили эффект случайно.

Tangen, J. M., Murphy, S. C., & Thompson, M. B. (2011) Flashed face distortion effect: Grotesque faces from relative spaces. -- Perception [Abstract]
Tags: ,
homuncul

Тонкие срезы

1. Потребляемая пища влияет на экспрессию генов
Примерно год назад появилась статья в Cell Research. В крови и тканях человека присутствуют молекулы растительных микро-РНК. Если регулярно есть рис, то с большой вероятностью мелкие РНК риса пройдут через желудочно-кишечный тракт и обоснуются в тканях органов. Что особенно радует, они способны связываться с одним из экзонов гена рецептора ЛНП и тем самым регулировать количество соответствующего белка в организме. Проверяли как in vitro, так и in vivo. Статья заканчивается заявлением, что влияние функциональных РНК одного царства (растения) на организмы другого (животные, млекопитающие) может оставить свой след в эволюции человеческой популяции. Сильно смущало, что исследования сделаны в Китае, выводы предложены смелые; оставалось подождать развития событий.

В декабре 2012 PLoS ONE публикует статью американской лаборатории, где анализировали образцы плазмы разных людей. Основной результат: наш организм кишит молекулами РНК всевозможных бактерий, архей, грибов (живущих в биоценозе с человеком), а также молекулами РНК, полученными из внешней среды, в частности, через употребление пищи. Установлено, что у американцев преобладают РНК пшеницы, а у китайцев – РНК риса (что логично). Помимо этого обнаружены РНК соевых бобов, томатов, винограда и даже насекомых (мух, комаров, пчел). Далее ученые решили проверить, способен ли этот «мусор» воздействовать на работу генов организма-хозяина. У них вышло, что да, способен: it is clear that the expression profiles of a number of genes in the cells were affected by some of the exogenous RNA sequences (очевидно, что профили экспрессии ряда генов в клетках оказались затронуты некоторыми из экзогенных последовательностей РНК). Авторы высказывают мысль, что такие микро-РНК служат средством коммуникации между различными популяциями внутри организма, в частности между органами человека и его микробиомом.


2. Перемещением клеток в мозге управляет электричество
Раньше грешили на хемотаксис. Движение клеток объяснялось химическими сигналами. Теперь пишут, что существует нечто вроде электрических дорог, которые указывают клеткам путь. Абстракт: Механизмы, управляющие миграцией нейробластов из субвентрикулярной зоны (СВЗ), поняты недостаточно хорошо. Мы сообщаем, что эндогенные электрические токи служат наводящим сигналом для движения нейробластов. Мы обнаружили наличие естественного электрического тока (1,5 ± 0,6 мкА/см2, средняя напряженность поля ~ 3 мВ / мм) вдоль рострального пути миграции в головном мозге взрослых мышей. Электрические поля сходной силы направляют миграцию нейробластов из СВЗ в культуре и в срезах мозга. Пуринергический рецептор P2Y1 опосредует эту миграцию. Результаты показывают, что естественные электрические токи служат в качестве нового управляющего механизма для ростральной миграции нервных клеток.


3. Волевой контроль кортикальных осцилляций и синхронии
Обезьянок подключили к интерфейсу мозг-компьютер, причем усиление активности нейронов в определенном частотном диапазоне и в конкретных участках моторной коры приводило к нужному перемещению курсора и получению вознаграждения. Приматы научились надежно генерировать осцилляторные гамма-волны, что сопровождалось резким увеличением синхронности спайков. Эксперимент показал, что индивид может напрямую управлять специфическими паттернами, связанными с синхронностью возбуждений нейронов. Целый ряд заболеваний, как предполагается, вызван как раз нарушением синхронии в мозге. Так что подобную биологическую обратную связь можно использовать для их лечения.


4. "Awakening"
Большой текст в The Atlantic о том, как анестезия проливает свет на некоторые стороны сознания. Очень сложные случаи, когда пациенты пробуждаются во время операции, чувствуют боль, но не могут пошевелиться и издать звук. По-видимому, сознание не бинарно (есть/нет), а континуально. В эпоху повсеместного сокращения длины текстов, данное эссе являет пример старой основательной журналистики. Мое почтение «Атлантику» за то, что сохраняет этот жанр.
homuncul

Начало

В сегодняшнем Nature редакция выступает с предостережением. В конце декабря стало известно, что сотрудники University of Connecticut Health Center займутся полным генетическим анализом генома Адама Ланза – того самого, что расстрелял в городке Ньютаун 27 человек, включая собственную мать. Как пишут в NY Times “..this apparently is the first time researchers will attempt a detailed study of the DNA of a mass killer”.

В Nature опасаются, что вред от такой идеи превышает ее предполагаемую пользу. Изучение генов преступников само по себе не даст много полезной информации хотя бы потому, что для корректных выводов их необходимо сопоставить с генами людей, преступлений не совершавших. Весь замысел основан на упрощенном представлении влияния генов на поведение, которое в наши дни всячески культивируется, но слишком далеко от реальности. Со сложными психическими функциями, как правило, связаны множество генов; их экспрессия варьирует во времени и во многом определяется предшествующим опытом и конкретными условиями. Часто мы делаем генетический анализ лишь потому, что технические средства позволяют его сделать. Это называется «искать под фонарем».

Эксперты замечают, что некий найденный у убийцы аллель автоматически стигматизирует всех прочих людей, несущих данный аллель. Допустим, генетики оценят в 20% вероятность того, что обладатель «плохого» гена может совершить преступление. Что делать с этими данными? Нужно ли ограничить возможности этого человека по сравнению с остальными, при условии, что он не совершил ничего противозаконного? Так или иначе, одним из следствий поиска преступных генов будет та или иная форма дискриминации невиновных людей в зависимости от их ДНК.

Данная идея служит иллюстрацией еще одной проблемы. Чем больше внимания будет уделяться генетическим предпосылкам поступков, тем меньше ответственности за них можно будет возложить на индивида. Убийца, в геноме которого обнаружат «преступные» гены, способен отделаться, например, условным сроком. Все это составной элемент общего курса на умаление свободной воли, что обещает в будущем интересные эффекты. Несмотря на то, что часть научного сообщества не приняло примитивную программу, другая часть будет воплощать ее в жизнь. Соблазн слишком велик.

По теме:
No easy answer -- Nature Editorial, Jan 2013
Seeking Answers in Genome of Gunman -- New York Times, Dec 2012
Comparing Adam Lanza’s DNA to Forensic DNA Databases: A Modest Proposal -- PLoS Blogs, Jan 2013
Tags: ,
homuncul

Машина, умеющая делать моральный выбор

Гари Маркус (Gary Marcus), профессор психологии в Университете Нью-Йорка и, в частности, автор переведенной на русский книги «Несовершенный человек», поднял интересную тему в The New Yorker. Привожу первую половину, в которой ставится вопрос:

«Автоматически управляемые автомобили (без водителя) от компании Google уже официально разрешены к использованию в трех штатах, Калифорнии, Флориде и Неваде, и в один прекрасный день подобные устройства могут стать не просто возможными, но и обязательными. В конце концов (хотя пока еще это не так) автоматизированные транспортные средства будут ездить лучше и более безопасно, чем можете вы; они не напиваются, не отвлекаются, у них лучше рефлексы, а также повышенная осведомленность (через сеть) о местоположении и скорости других транспортных средств. В течение двух или трех десятилетий разница между автоматизированным вождением и вождением человека будет настолько велика, что вам может быть официально не разрешено ездить на собственном автомобиле. И даже если вы сохраните это право, для вас будет аморально ездить таким способом, потому что риск причинения вреда себе или другому человеку в этом случае намного выше, чем если бы вы позволили машине сделать работу за вас.

Этот момент окажется важным не только потому, что он будет означать закрытие еще одной сугубо человеческой ниши, а потому, что это будет сигнализировать о возникновении другой: эпохи, в которой для машин больше не будет вспомогательным иметь систему этического контроля. Ваш автомобиль мчится по мосту на скорости пятьдесят миль в час, когда свернувший с курса школьный автобус, перевозящий сорок невинных детей, оказывается на его пути. Должен ли ваш автомобиль повернуть, возможно, рискуя жизнью своего владельца (вашей), для того, чтобы спасти детей, или продолжать двигаться прямо, подвергая все сорок детей в риску? Если решение должно быть принято в течение миллисекунд, компьютеру придется обратиться к этой системе.

Данная проблема может быть еще более актуальной, когда речь идет о военных роботах. При каких условиях, если вообще следует, можно считать этичным отправку роботов вместо солдат? Роботы-солдаты не только быстрее, сильнее и надежнее, чем человеческие существа, они также застрахованы от паники и депривации сна, и никогда не будут охвачены желанием мести. В то же время, как отмечают Human Rights Watch в широко разрекламированном докладе, вышедшем ранее на этой неделе, роботы-солдаты также будут совершенно лишены человеческого сострадания, и могут легко нанести беспрецедентные разрушения, оказавшись в руках Сталина или Пол-Пота. Любой, кто видел первые сцены «Робокопа», знает, почему у нас есть опасения по поводу роботов, служащих солдатами или полицейскими.

И что же нам следует по этому поводу делать? Решение, предложенное Human Rights Watch—прямой запрет на "разработку, производство и использование полностью автономного оружия"—кажется дико нереальным. Пентагон, скорее всего, не пожелает отказываться от своих огромных инвестиций в роботов-солдат (по словам Peter W. Singer, "Predator [дроны] являются лишь первым поколением."), и лишь немногие родители предпочтут отправить своих сыновей (или дочерей) на передовую, если существует альтернатива в виде роботов.

С военными роботами или без, то, что нам реально понадобится, это надежный способ научить наши машины быть этичными. Беда в том, что у нас почти нет идей, как это сделать». -- Moral Machines

Во второй части он рассуждает о законах робототехники Азимова, что они не годятся, и говорит про эволюцию самой морали. Она меняется со временем. Соответственно, быть может, с какого-то момента мораль будет развиваться не только усилиями людей, но и при помощи более сильного искусственного интеллекта.. Такое вот смелое предположение.

См. также The Singularity and Machine Ethics
Tags: , ,
homuncul

Интервью Рукшина о реформе образования в России

У нас в стране еще остаются граждане, которые искренне не понимают, что происходит. В основном для них, а также для закрепления материала выложу интереснейшее интервью. Увидел в trv_science_ru.


«Нашего собеседника журналисты обычно терзают вопросами про Григория Перельмана и Станислава Смирнова – как он умудрился взрастить двух филдсовских лауреатов (такого никому в мире не удавалось) или как его ученики завоевали больше 80 медалей международных олимпиад, причем более 40 – золотые (непобитый в мире рекорд).

Но мы с Сергеем Евгеньевичем, заслуженным учителем России, доцентом РГПУ им. Герцена, заместителем директора физико-математического лицея № 239, автором более ста научных работ по педагогике, математике, техническим наукам, создателем и руководителем городского Центра для одаренных школьников, говорили о другом. В августе Сергей Евгеньевич был избран в новый состав Общественного совета Минобрнауки РФ. Соответственно, должен быть причастен к обсуждениям «наверху» проекта нового многострадального закона об образовании.


– Сергей Евгеньевич, в Госдуме идет во втором чтении обсуждение нового закона об образовании...
– Мы отметили десятилетие реформ в образовании. А сейчас входим в трагический виток, вот-вот минуем точку невозврата.
В 1983 году президент Рейган сказал в своем докладе о состоянии образования в США так: «Если бы хоть одно иностранное государство предприняло попытку навязать нам ту убогую систему образования, которая у нас предлагается, мы должны были бы расценить это как объявление войны».

Эти слова гораздо лучше подходят сейчас нам. Происходит это отчасти из-за того, что право определять направление реформ в образовании монополизировала каста «знающих, как надо»: большинство документов разрабатывают узкий круг людей, связанных с Высшей школой экономики, возглавляемой ректором Ярославом Кузьминовым. Я терпеть не могу конспирологические теории, но не могу не замечать, что один из основных разработчиков реформ, сотрудник ВШЭ, является представителем Всемирного банка по вопросам образования в РФ. А в 2005 году я был в США на международном семинаре и там встретился с Элен Вулфенсон, женой бывшего президента Всемирного банка. И она сказала: «По нашему мнению, Россия недостаточно богата, чтобы позволить себе хорошую и широкодоступную систему образования». Неужели мы должны руководствоваться мнением именно этих людей о том, какая система образования нужна нашей стране?

Когда люди, напрямую ассоциированные с Всемирным банком, разрабатывают и хвалят реформы, впору вспомнить Уинстона Черчилля: если ваши политические противники хвалят вас, задумайтесь, на правильном ли вы пути. Фактически никто из профессионалов в области образования не имеет права голоса не только при написании судьбоносных для страны документов, но даже при их обсуждении. Read more...Collapse )
homuncul

Доступны обновления для мозга. Загрузить?

I. Важная публикация, на которую стоит обратить особое внимание. Ученым из Стэнфорда удалось получить нейроны из стволовых клеток, интегрировать их в нервную ткань и затем запустить их активацию, характерную для обычных нервных клеток. Таким образом, показано, что стволовые клетки потенциально могут служить заменой дегенерировавшим нейронам и при встраивании в мозг брать на себя исполнение утраченных функций. Это серьезный шаг в направлении восстановления нервной ткани, решения проблем возрастных изменений, болезни Альцгеймера, травм и проч. По сути, в перспективе речь идет о регенерации/трансплантации элементов мозга, возврата моторных и когнитивных функций. О такой возможности говорили давно, но впервые она подтверждена экспериментально. В будущем, если данная линия исследований окажется успешной, это обещает для каждого человека наличие неисчерпаемого резервуара молодых неотторгаемых нервных клеток.

Замечу, что снова не обошлось без оптогенетики, которая превращается в незаменимый инструмент на переднем крае экспериментальной науки. Новые нейроны, пересаженные в срез гиппокампа, подвергались стимуляции вспышками света; одновременно мультиэлектродной матрицей снималась активность клеток-аборигенов, находящихся на некотором удалении. В результате ученые убедились, что принудительное включение пересаженных нейронов запускает высокочастотные осцилляции в «хозяйских» - это означает, что вновь прибывшие клетки успешно интегрируются в общую сеть и работают, как и полагается нейронам гиппокампа в данном месте.

Статья в ноябрьском Journal of Neuroscience. Результат нельзя назвать фундаментальным, однако он, на мой взгляд, исключительно важен с точки зрения практических перспектив. Пока опыт проведен на фрагменте ткани; в дальнейшем то же самое потребуется проделать с работающим мозгом живого организма. Тогда это будет, возможно, Нобель. Не могу не отметить, что в который раз к прорывной работе имеет непосредственное отношение Карл Дайсерот.


II. Ниже демонстрация, вне связи со статьей, но в некоторой связи с предыдущим постом о взаимодействии искусства и нейронаук. Сила иллюзии в ее простоте: обычную комнату помещают под определенным углом (20 градусов в одной плоскости и 9 в другой), и заходящие в нее люди испытывают сложные и необычные ощущения. Иллюзия никак не утрачивает своего воздействия от того факта, что испытуемые хорошо осознают ее механизм.



Тут конфликтуют две модальности восприятия. Вестибулярная система сообщает о направлении гравитации, а зрение ориентируется на стены и углы, в силу чего возникает позыв поставить тело «вертикально». В результате человек испытывает дискомфорт, у него возникает чувство ненормальности происходящего. Отдельные посетители могут испытывать головокружение, тошноту, дезориентацию в пространстве и общее утомление. Хотя на сознательном уровне все нормально, ситуация полностью понятна. Иллюзия демонстрирует, что даже элементарные акты восприятия подвержены влиянию предшествующего опыта. Многие базовые ощущения и впечатления, которым мы полностью доверяем, могут оказаться когнитивными иллюзиями. По ссылке еще одно видео с пояснениями.
homuncul

Нехарактерные разговоры

Побывал на симпозиуме BRAINSTORMS: художник в контексте нейронаук. Проект - своего рода возобновление давнего диалога физиков и лириков. В этот раз была попытка свести в открытой дискуссии ученых, занимающихся исследованиями мозга, и «современных художников-экспериментаторов». Полагаю, в качестве мероприятия для широкой публики симпозиум удался. В зале аншлаг, причем пришла преимущественно молодежь, что дает определенные надежды и вообще радует. Было ли действо полезным для непосредственных участников, вопрос неоднозначный. Кажется, им было сложно нащупать общий язык и найти тот ракурс, где они могли бы сообщить друг другу какие-то новые для собеседника смыслы. Изначально я предполагал, что разговор пойдет главным образом об истоках искусства через призму устройства когнитивных механизмов, в духе «универсальных законов» Рамачандрана. Однако событие оказалось значительно более гуманитарным, спикеры высказывались максимально свободно на тему науки и творчества вообще. А философ Дубровский говорил обо всем, что его волнует. В частности, по его утверждению, тенденция нашего времени состоит в потере контроля над появлением проблем. И неизменная сложность в том, что человек не знает масштабов собственного незнания (перекличка со знаменитыми unknown unknowns Доналда Рамсфелда).

Наиболее содержательной показалась дискуссия о восприятии мозгом музыки, в которой со стороны ученых участвовал сам Gyorgy Buzsaki, крупная фигура в neuroscience. В ней действительно речь шла об экспериментах и исследовательских вопросах. Проводилась параллель с изучением языков: то, как человек слышит музыкальный лад, сродни приобретаемому в детстве акценту, характерному для данной культуры. Обсуждали музыкальные предпочтения китайцев и европейцев. Бусаки показал, как компьютеры позволяют проверять особенности музыкального восприятия – он проигрывал мелодии на скорости, недостижимой для исполнения человеком, и те утрачивали то очарование, которое мы в них обычно находим. Иными словами, то, что мы называем музыкой, ограничено параметрами мозга, ее нельзя считать средой, подчиняющейся исключительно законами композиции. Со своей стороны, пианистка Марина Корсакова-Крейн утверждала, что музыканты лучше решают задачи мысленного вращения фигур (стандартный тест на пространственное мышление). Пожалуй, их разговор был наиболее близок тому, что я бы ждал от данного формата. Вероятно, причина в том, что Корсакова-Крейн сама ведет исследования и даже защитила докторскую в Школе Науки о Мозге в Университете Техас. Так что им было, что обсудить по-существу.

Следующие дискуссии показались менее предметными, и мне с большим трудом удавалось обнаруживать в них тот самый контекст нейронаук. Если же не привязываться к нему, то можно исходить из того, что послушать интересных людей в любом случае полезно. Особенно когда у них есть возможность говорить то, что им близко в данный момент. Так что задумку нахожу в целом положительной. Это как раз тот случай, когда можно идти не за знаниями, а за атмосферой и впечатлениями.

Под катом несколько фотографий и пара комментариев Read more...Collapse )
homuncul

До биогенетического закона: необходимые уточнения

Один из основоположников эмбриологии, Карл Эрнст (Максимович) фон Бэр, пишет в 1828 году:

«Если мы изобразим на таблице известное количество взрослых кур со всеми их характерными особенностями, то мы встретимся при этом с некоторыми различиями между ними, хотя и не особенно существенными, играющими сравнительно малую роль в жизненных отношениях, как, например, более или менее длинная шея, более или менее сильно развитые ноги и т. п. То же самое имеет место и у зародышей, но чем последние моложе, тем больше подметим мы у них различий, и тем, сообразно с меньшим развитием их, различия эти будут более значительны. Если так же изобразить на таблице ряд зародышей хотя бы на той стадии развития, когда замыкается спина, увеличив их при этом до размеров взрослой формы, то независимо от того, шло ли развитие более скорым или более медленным ходом, мы найдем у них очень большие отличия друг от друга, так что можно пожалуй даже усомниться, дают ли эти зародыши одну и ту же взрослую форму. То отношение головы к туловищу у одной особи значительно превосходит это отношение у другой, то одни зародыши, за исключением спинной струны и зачатка позвонков, прозрачны, как стекло, а другие значительно темнее, то некоторые зародыши сильнее изогнуты, чем другие. У некоторых спинная струна не достигает конца тела, у других брюшные пластинки ясно видны на всем протяжении. Еще больше будет различий, если мы перейдем к более ранним стадиям, и выше мною уже было отмечено, сколь различный вид имеют, например, первичные полоски. Различия эти имеют тем большее значение, что образование особи стоит в это время на очень низкой ступени развития, и с трудом даже можно представить себе, как столь различные образования приводят все же к одному и тому же результату и почему, кроме нормальных цыплят, не получается множества уродов. Так как, однако, число подобных уродов и среди более взрослых зародышей и среди цыплят обыкновенно бывает очень незначительно, то на основании этого приходится заключить, что описанные различия выравниваются, и каждое отклонение, насколько возможно, приводится к норме. Отсюда ясно, что отнюдь не та или иная стадия сама по себе и благодаря своим собственным особенностям определяет следующую, а более общие и высшие отношения управляют всем этим».
В принципе, эти слова вполне могут быть сказанными и сегодня. Читая труды Бэра, не перестаю удивляться тому, насколько глубоко тогда понимались многие вопросы развития организма и насколько недалеко, в сущности, продвинулась эмбриология за последующие 180 лет. Несмотря на колоссальную разницу в имеющихся в распоряжении ученых данных и инструментов исследования.

Занятно, что Бэр из вышеприведенного соображения делает следующий вывод:

«Так может, как мне кажется, естествознание, которому столь часто делают упрек, будто бы оно благоприятствует материалистическим воззрениям и питает собою их, напротив опровергнуть, притом на основании прямого наблюдения, строго материалистическое учение и доказать, что отнюдь не материя, а сущность (идея, согласно новой школе) размножающейся животной формы управляет развитием плода».
Тексты Бэра изобилуют тонкими наблюдениями и оригинальными рассуждениями. Естественно, не имею возможности их все привести, но на один момент обращу внимание. Бэр, в частности, старательно опровергает биогенетический закон; из его слов следует, что существует «господствующее представление, будто зародыш высших животных проходит стадии, отвечающие постоянным формам низших.» Замечу, что работа Геккеля1 появилась лишь в 1866 году.Read more...Collapse )
homuncul

Сырые мысли о будущем, спровоцированные отдельными новостями

Некоторые люди имплантируют себе под кожу крошечные магниты и таким образом приобретают способность ощущать магнитные поля. Студентка манчестерского университета Ребекка Дэви свободно показывает руками форму поля своей микроволновки. Под подушечкой пальца её левой руки (см. фото) находится магнит размером с кунжутное семечко. Ребекка чувствует его подрагивания под кожей, когда приближается к источнику магнитного поля. Нервная система быстро обучается интерпретировать механический сигнал как информацию о свойствах пространства.

Людей, решившихся на это, пока единицы. Ими движет любопытство. Но на их примере проступают очертания будущего: жизнь следующих поколений будет сопровождаться расширением спектра восприятия. Я сейчас не ставил бы вопрос о том, насколько это реально необходимо, ощущать магнитное поле или слышать ультразвук. Люди многое делают просто потому, что это становится возможным, и затем это постепенно входит в культурную практику. Тренд на обострение восприятия уже заметен, хотя не стал пока привычным явлением (каким становятся, например, пластические операции).

/
Магнитный сенсор телефона Ребекки реагирует на ее палец

При этом процесс не обязательно сводим к киборгизации, т.е. подключению устройств. Потенциал физиологии далеко не исчерпан. Например, чувствительность челюстей такого массивного животного как крокодил настолько высока, что он в состоянии почувствовать волну от одной упавшей капли. Соответственно, нет принципиального биологического запрета на то, чтобы человек обзавелся подобным уровнем чувствительности и без помощи механических сенсоров. Кроме того, в известных пределах восприимчивость нервной системы можно усилить сравнительно легко и быстро. Сенсорное замещение активно изучают последние годы, и его потенциальные возможности уже достаточно хорошо представимы (см. также в этом в жж Видеть языком).

Подозреваю, что одной из наиболее востребованных технологий окажется усиление сексуальных ощущений. Разработчик, который первым выведет на рынок коммерческий продукт, сорвет банк (ср. "Виагра"). И без того мощный основной инстинкт станет просто оглушительным. Возможно, некий философ или писатель-утопист увидит в этом конец цивилизации: люди будут не в силах слезть с этой иглы.

Более отчетливо просматривается обогащение коммуникации. Когда вы говорите по телефону, вы слышите только голос, и об эмоциональном состоянии собеседника вынуждены догадываться лишь по интонации. Видеокамера заметно увеличивает количество информации, но эффект присутствия можно усиливать дальше. Самое очевидное решение состоит в добавлении тактильной составляющей. Люди, разделенные сотнями километров, смогут «дотрагиваться» друг до друга при помощи (например) браслета, подключенного к коммуникатору. Такое устройство может передавать либо инициируемые человеком сообщения, либо его непроизвольные эмоциональные реакции. Собеседники будут в прямом смысле чувствовать друг друга. Более того, первые прототипы, реализующие эту идею, наверняка уже существуют.

Рискну предположить, что внутренний мир и состояние человека будут становиться в целом все более открытыми для других. Уже сейчас сканирование активности мозга позволяет относительно удачно предсказывать, завяжутся ли романтические отношения у двух произвольно выбранных людей. В недавнем эксперименте у испытуемых считывали фМРТ в то время как те рассматривали фотографии потенциальных кандидатов, с которыми им позже пришлось общаться в режиме блиц-свидания (распространенный в США вид знакомств). Активность в специфических участках дорсомедиальной префронтальной коры коррелировала с исходом свидания. Иными словами, по анализу фМРТ мозга оказалось возможным судить, выберет испытуемый впоследствии данного человека для продолжения отношений или ответит отказом. Продлевая эту линию в будущее, можно представить, как общение сопровождается выводом «наружу» информации о значимых паттернах активности мозга и лимбической системы, которые дают собеседникам представление о том, как их слова и поведение воспринимаются противоположной стороной. В настоящий момент такая мысль выглядит дико, однако человечество не раз принимало идеи, которые прежде считало неприемлемыми. Судя по всему, потребность делиться своим эмоциональным отношением у людей исключительно сильна. При сегодняшней громадной популярности виртуальных лайков отчего бы не появиться лайкам реальным. При изменении культурных норм и представлений это может стать частью обычной практики. Впрочем, данные рассуждения можно всерьез не воспринимать. А вот исследование действительно любопытное.


J.C. Cooper et al. (2012) Dorsomedial Prefrontal Cortex Mediates Rapid Evaluations Predicting the Outcome of Romantic Interactions -- Journal of Neuroscience [Abstract]
Tags: , ,
homuncul

Каверы

Очень многие сейчас пробуют петь. Иногда полезно удивляться, поэтому поглядываю в youtube и ищу преимущественно среди любителей или начинающих. Большинство, конечно, пытается, так или иначе, дотянуться до оригинала. В большинстве случаев их попытки заведомо обречены. Но я смотрю, как люди импровизируют. Берут суперхит и придают ему другое звучание. Музыка, пожалуй, наиболее явно воплощает принцип сохранения содержания при варьировании формы. Возможность выразить одну и ту же тему разными способами практически безгранично. В честь выходного дня выложу пару-тройку характерных примеров.


‘Rocketeer’ - Far*East Movement.
Тот случай, когда интерпретация перерастает в самостоятельное произведение. Отличная работа.



оригинал


Read more...Collapse )
Tags: ,
homuncul

Фото со дна океана

Carnivorous Candelabra of the Deep

Подумал, что в наши дни такую незатейливую конструкцию из проволоки вполне можно выдать за арт-объект. В действительности же изделие не искусственного происхождения, а максимально естественного. Губка Chondrocladia lyra, живет на большой глубине и питается веслоногими рачками. Стебли, что торчат вертикально, покрыты мельчайшими выростами: увлекаемые течением, рачки за них цепляются и вырваться уже не могут. Пойманную добычу тотчас окружают специализированные клетки, ответственные за переваривание. Вот такая хищная губка. Кроме того, стебли являются органами размножения: в шарообразных набалдашниках хранятся спермии. 

При этом у губки нет мозга. Возможно, кто-то усмотрит здесь аргумент в пользу предположения, что для создания некоторых объектов современного искусства мозги не требуются (и, соответственно, творцы ими не пользуются). Такие подозрения возникали, как правило, в процессе ознакомления с плодами их творчества. Губка Chondrocladia lyra позволяет рассмотреть этот вопрос с противоположной стороны. 

Lee, W. L., Reiswig, H. M., Austin, W. C. and Lundsten, L. (2012) "An extraordinary new carnivorous sponge, Chondrocladia lyra, in the new subgenus Symmetrocladia (Demospongiae, Cladorhizidae), from off of northern California, USA". -- Invertebrate Biology [Abstract]