Многие годы ученые ищут новые лекарства для эффективного лечения тяжелой депрессии. Конечно, благодаря современным препаратам жизнь некоторых пациентов меняется к лучшему. Но настоящее лекарство от депрессии все еще не найдено.

Иногда антидепрессанты теряют свою эффективность после длительного применения, а многим людям они вообще не помогают. Даже те счастливчики, которым стало от них лучше, могут прекратить прием препаратов из-за нежелательных побочных эффектов. 

Это заставило  ученых задуматься о более качественном лечении, чем прием таблеток.

В конце концов, лекарства работают только потому, что они воздействуют на центральные участки мозга, управляя концентрацией нейромедиаторов — серотонина и дофамина.

Из этого можно сделать вывод, что управление настроением зависит от стимуляции определенных частей мозга — то есть, от нейронных импульсов. А этого можно добиться гораздо точнее, если воздействовать на нейроны электричеством напрямую.

На сцену выходят нейрокомпьютерные интерфейсы

Нейрокомпьютерный интерфейс — это прямой канал связи между мозгом и внешним устройством. Такие интерфейсы зачастую используются для исследования, расширения или восстановления человеческих когнитивных и сенсомоторных функций.

И не пугайтесь, их уже делают довольно маленькими и стильными.

Международное коммуникационное агентством Dentsu подготовило большой доклад. В нем они осветили то, как мир может измениться в ближайшие десять лет. Тенденция очевидна: мы будем всё больше интегрироваться с новыми технологиями, чтобы «проапгрейдить» свою жизнь — и нейрокомпьютерные интерфейсы кажутся наиболее яркой и многообещающей перспективой.

Авторы исследования выяснили, что каждый третий человек пошел бы на незначительную операцию по улучшению своего психического здоровья, включая установку чипа в мозг.

Академические институты и коммерческие бренды уже активно инвестируют в усовершенствование человеческого разума с помощью чипов и датчиков.

К 2030 году экспоненциальный прогресс в биомедицинских и технологических исследованиях позволит людям «проапгрейдить» свои когнитивные и физические способности — и психическое здоровье находится в приоритете.

Эксперты предсказывают, что к середине 2020-х годов можно ждать, что в человеческий мозг впервые успешно имплантируют нейрокомпьютерный интерфейс. Это может превратить психические расстройства в пережиток прошлого.

Эксперты говорят, что крупные технологические компании уже в следующем десятилетии начнут производить нейрокомпьютерные интерфейсы и импланты для нового поколения устройств.

Но я не особенно верю в «экспертные прогнозы».

Я предпочитаю задать себе вопрос: что уже случилось, что заставило бы нас поверить в то, что эти предсказания сбудутся?

Я уже рассказывал о текущей гонке за то, кто произведет первый нейрокомпьютерный интерфейс, который можно будет имплантировать человеку.

Чтобы понять, на каком этапе мы находимся, давайте вспомним, что компания Илона Маска Neuralink  вживляет чипы свиньям. А некоторые конкуренты Маска уже проводят подобные эксперименты на людях.

Например, в 2020 году компания Synchron, которая производит нейрокомпьютерные интерфейсы для парализованных людей, опубликовала рецензированные клинические данные о двух людях с боковым амиотрофическим склерозом. Благодаря технологии Synchron они могут отправлять электронные письма, совершать покупки и проводить банковские операции силой мысли. Это происходит прямо сейчас.

Но что насчет использования подобных интерфейсов для лечения депрессии?

Доказано: мозговой имплант успешно лечит депрессию

Исследователи уже с успехом использовали глубокую мозговую стимуляцию для лечения депрессии — и результат виден по настроению пациентов.

В течение многих лет врачи пытались использовать направленный электрический ток для лечения клинической депрессии. В то время как многие эксперты соглашаются, что это многообещающий способ терапии, исследования показывают неоднозначные результаты.

Исследование Калифорнийского университета в Сан-Франциско, опубликованное в этом году в журнале Nature Medicine, показало, что электрическая стимуляция может оказывать глубокий антидепрессивный эффект. Но только в том случае, если последовательность электрических импульсов составлена индивидуально для каждого пациента и учитывает его настроение и специфические симптомы.

«Я перепробовала буквально всё и первые несколько дней немного волновалась, что ничего не получится, — рассказала волонтер исследования, 36-летняя женщина с тяжелой депрессией. — Но как только они нашли нужную точку, я будто превратилась в телепузика. Мне стало так хорошо, что захотелось хихикать, хотя повода для этого не было».

«Я уже лет пять ни над чем не смеялась, — добавила она, — и тут вдруг почувствовала, как меня накрывает счастьем. Мир перестал быть темно-серым и превратился в сплошные улыбки».

В этом исследовании врачи выделили три области мозга, воздействие на которые облегчало депрессию. При этом они обнаружили, что это работает только когда пациент находится в определенном психическом состоянии. В противном случае нейростимуляция дает обратный эффект.

Как только процесс был отточен и выверен, пациентка завершила участие в десятидневном исследовании — и еще шесть недель не испытывала симптомов депрессии.

Теперь её мозговой имплант посылает незначительные электрические импульсы только по мере необходимости. Сейчас пациентка сообщает, что впервые за много лет она получает удовольствие от жизни.

В этом исследовании принимала участие только одна пациентка: для ученых из Калифорнийского университета в Сан-Франциско это был пилотный проект. За ним последуют клинические испытания с большим количеством волонтеров. Для каждого из них будет разработана индивидуальная программа нейростимуляции.

Больницы начинают испытания нейрокомпьютерных интерфейсов для лечения резистентной депрессии

Китайская индустрия нейрокомпьютерных интерфейсов развивается стремительно, и 2020 год принес отличные новости: государственная больница в Шанхае начала применять методы нейромодуляции для лечения пациентов с депрессией. Врачи вживляют им в мозг чипы-электроды.

В прошлом году совместно с Шанхайским университетом транспорта больница Жуйцзинь запустила проект терапии с помощью нейрокомпьютерных интерфейсов на базе нового центра нейромодуляции.

Это — практический пример использования нейрокомпьютерных интерфейсов для модуляции активности нервной системы. Он предполагает, что электрическое или лекарственное воздействие будет доставляться к целевой зоне напрямую.

Проект прошел этическую экспертизу и начал набирать взрослых пациентов с депрессией для последующих исследований:

«С помощью минимально инвазивной операции мы установим чипы в головной мозг пациентов. После этого мы все проанализируем с помощью искусственного интеллекта, — и начнем электрическую стимуляцию», — объясняет директор госпиталя по функциональной нейрохирургии. 

Шанхай вообще позиционирует себя как центр развития технологий. В октябре прошлого года китайский инвестор и магнат индустрии видеоигр Чэнь Тяньцяо учредил лабораторию Brain Frontier на базе некоммерческого Института Тяньцяо и Крисси Чэнь. Тяньцяо и его жена Крисси основали этот институт в 2016 году для поддержки проектов по изучению человеческого мозга.

Сейчас лаборатория, расположенная в больнице Хуашань изучает сигналы мозга крыс. В будущем полученные данные используют для разработки нейротерапии для людей.

По данным медиагруппы Yicai, технология, которая создается в Институте Тяньцяо и Крисси Чэнь, больше похожа на Neuralink Илона Маска, чем на разработки больницы Жуйцзинь. Один из проектов Института направлен на помощь людям с ДЦП. Заявку на проведение испытаний на людях в рамках этого проекта Институт подаст уже в этом году.

Выводы

Нейрокомпьютерные интерфейсы пришли к нам надолго, и учитывая размер денежных вливаний в эту область, мы ожидаем серьезного прогресса уже в ближайшие десять лет. 

Конечно, как и в случае с электромобилями и прочими инновациями , нам придется немного подождать, прежде чем крупные компании начнут производить чипы по доступным ценам.

Но рано или поздно многие игроки технологического рынка захотят присоединиться к этой гонке, ведь потенциал нейрокомпьютерных интерфейсов просто огромен. А значит, есть основания полагать, что процесс пойдет быстрее.

Благодаря чипам и лучшему пониманию того, как работает мозг (спасибо современным неврологическим исследованиям), наше психическое здоровье улучшится. А когда-нибудь мы и вовсе сможем попрощаться с «пилюлями счастья» (а может, и «несчастья»), которые называют антидепрессантами.

По материалам Medium
Автор: Диего Салинас
Фото: Unsplash

Переводил: Артем Белов
Редактировала: Юлия Рудакова

Ажиотаж вокруг блокчейна не утихает. Если верить слухам, блокчейн — это панацея, которая уже очень скоро:

1. победит имущественное неравенство;
2. навсегда обезопасит всю информацию;
3. сделает эффективным и надежным все вокруг;
4. спасет умирающих детишек.

Но что же такое блокчейн? И насколько он действительно может быть полезен? Может ли он привнести что-то новое в такие сложные отрасли, как здравоохранение, финансы, снабжение или авторское право?

И правда ли, что если вы поддерживаете Биткойн, то автоматически топите за блокчейн? Можно ли быть «за» Биткойн и критиковать технологию, на основе которой он создан?

В этой статье я попытаюсь найти ответы на многие из этих вопросов, разобравшись в том, что же такое блокчейн и, самое главное, чем он не является.

Что такое блокчейн

Чтобы детально разобраться с каждым из громких заявлений, мы должны дать точное определение блокчейну, и уже здесь сталкиваемся с некоторыми трудностями. Многие компании зовут «блокчейном» волшебное устройство, с помощью которого их данные всегда будут оставаться верными. Такого устройства, конечно же, не существует, по крайней мере в нашей с вами реальности.

Так что же такое блокчейн? С технической точки зрения, это соединенная цепочка блоков, а каждый блок в свою очередь — упорядоченная группа транзакций. Если вы не поняли предыдущего предложения, вы можете представить себе блокчейн как один из видов базы данных с некоторыми дополнительными свойствами.

Главное отличие блокчейна от обычной базы данных — строгие правила внесения данных в эту базу. Добавляемые данные не могут конфликтовать с информацией, уже содержащейся в таблице (согласованность). Данные можно записать, но нельзя удалить или заменить (неизменность). Данные могут быть закреплены за владельцем (возможность владения), но при этом остаются копируемыми и общедоступными. И, наконец, все пользователи должны согласиться с порядком вещей в базе данных (каноничность) без участия управляющего центра, наделенного полномочиями (децентрализация).

Последний пункт и есть святая святых блокчейна. Децентрализация привлекательна отсутствием единой точки отказа. Это значит, что некто наделенный властью не сможет в один прекрасный момент забрать ваше имущество или переписать «историю» в своих интересах. Режим постоянного контроля и не прекращающейся ни на секунду аудиторской проверки позволяет не принимать ничего на веру — вот то преимущество блокчейна, которое привлекает большую часть энтузиастов этой технологии. Правда и цена у этого преимущества немалая.

Плата за блокчейн

Постоянная сверка данных, контроль за которой не сосредоточен в чьих-то одних руках, — бесспорно, очень полезная особенность, но существует огромная цена, которую приходится заплатить, создавая подобную систему. Давайте разберемся, с чем это связано.

Разработка медленнее, требования строже

Создание доказуемо непротиворечивой системы — задача сама по себе очень непростая. Малейшая ошибка может испортить всю базу данных или создать несоответствия, которые могут привести к расколу. Естественно, что «битая» или «расколовшаяся» база данных уже не может гарантировать отсутствия противоречий. Более того, все такие системы изначально должны создаваться непротиворечивыми. С блокчейном уже не сработает шапкозакидательство и “move fast and break things” (Двигайся быстро, сокрушая все на своем пути — мантра, приписываемая Марку Цукербергу, создателю Facebook — прим. Newочём). Проламывая путь, можно испортить данные и потерять непротиворечивость, а вместе с ней и всю ценность вашего блокчейна.

Здесь у читателя может возникнуть вопрос: почему же не починить систему, не поправить данные и не продолжить как ни в чем не бывало? Это было бы довольно просто сделать в обычной централизованной системе, но в децентрализованной все во много раз сложнее. Для любых изменений базы данных вам нужен консенсус, согласие всех участников. Блокчейн — это общественный ресурс, контроль над которым не может быть сосредоточен в чьих-то одних руках (децентрализованная, помните?), иначе все ваше предприятие превращается в невероятно дорогой способ создать пугающе медленную централизованную систему.

Создавать системы поощрения очень сложно

Необходимость работающих систем мотивации участников, позволяющих быть уверенными в том, что никто из них преднамеренно не сломает вашу сеть — еще один источник головной боли создателя блокчейна. База данных может быть непротиворечивой и правильной, но если сделать цену за добавление данных слишком низкой, в вашем блокчейне окажется много бесполезных данных. Если же цену за добавление чересчур завысить — блокчейном просто не будут пользоваться и база данных будет пустой.

Что придает данным окончательность? Как быть уверенным, что система стимулов и вознаграждений работает согласованно с целями вашей сети? Почему узлы хранят или обновляют данные и чем они руководствуются, выбирая между версиями данных, которые противоречат друг другу? Ответы на эти вопросы должны четко работать не только в начале пути, но и в будущем, в фантастическом мире с совершенно иными компаниями и технологиями, иначе блокчейн теряет весь свой смысл.

Вы спросите, почему же нельзя «починить» эти стимулы и правила? Опять же, это очень легко сделать в централизованной системе, но в блокчейне изменения невозможны без консенсуса. Никто ничего не «починит», пока не получено согласие от каждого.

Обслуживание очень затратно

Чтобы добавить запись в традиционной централизованной базе данных, вам достаточно сделать это один раз. В блокчейне это нужно сделать тысячи раз. В традиционной системе данные нужно проверить один раз. В блокчейне — тысячи раз. Традиционная база данных отправляет данные на хранение один раз. Блокчейну нужно передавать одни и те же данные тысячи раз.

Стоимость обслуживания блокчейна на несколько порядков выше, и эта разница в цене должна быть обусловлена соразмерным ростом полезного действия. В большинстве случаев применения тех преимуществ, которые были перечислены выше, например, непротиворечивости и надежности, можно добиться гораздо дешевле, используя проверки целостности, подтверждения получения и создавая резервные копии данных.

Пользователи наделены властью

С одной стороны, это хорошо — компании не любят отвечать за чужие данные. Не очень хорошо становится, когда один из пользователей начинает «плохо себя вести». Нельзя просто так взять и заблокировать человека, который заваливает ваш блокчейн мусорными данными или, обнаружив «дыру» в коде, пользуется ей для обогащения, создавая при этом море проблем всем остальным. Это напрямую связано с приведенным выше наблюдением о том, что все правила и стимулы должны быть очень грамотно прописаны «на берегу». Пользователь, обнаруживший ошибку, будет эксплуатировать ее бесконечно, особенно если это выгодно.

Почему же просто не отказаться предоставлять услуги злонамеренным пользователям? Это очень просто, если у вас централизованная система. Но вот в блокчейне полномочий для блокировки нет ни у кого. Блокчейн должен быть бесстрастным и приводить в исполнение только предписания своего кода, но никак не команды людей. И если в правилах не прописаны меры противодействия, что ж, вам не повезло. Блокчейн не умеет действовать «в соответствии с духом закона», как хороший американский судья из фильма. Вам останется только смириться и сосуществовать вместе со злонамеренными субъектами, возможно очень и очень долго.

Все обновления добровольны

Нельзя заставить всех поставить апдейт. Остальные пользователи сети не обязаны переходить на ваш код. А если бы они были обязаны — гораздо проще было бы создать более быструю и дешевую, централизованную систему. Вся суть блокчейна в том, чтобы не подчиняться воле кого-то одного, и «принудительное» обновление — прямое нарушение этого принципа.

Вместо этого все обновления должны обязательно быть обратно-совместимыми. Совершенно очевидно, что этого очень сложно добиться, особенно если вы хотите добавить новые функции. А если посмотреть с точки зрения тестировщика, то еще сложнее. Каждое обновление будет увеличивать время тестирования и отодвигать все дальше дату вашего релиза.

И снова, если бы речь шла о централизованной системе, это было бы легко исправить, отказав в обслуживании пользователям предыдущих версий. В децентрализованной системе принуждение не сработает.

Масштабирование очень затратно

Масштабировать блокчейн на несколько порядков сложнее, чем традиционную систему. Причина очевидна: те же самые данные должны присутствовать в десятках и сотнях тысяч мест одновременно. Расходы на передачу, верификацию и хранение такого количества копий базы данных огромно, так как в отличие от традиционной централизованной системы платить нужно с каждой копии.

Вы, конечно же, можете облегчить свою ношу, уменьшив количество узлов. Но нужна ли вам в таком случае децентрализованная система? Если ваш приоритет — минимизация расходов, то гораздо проще и дешевле создать обычную.

Централизация гораздо проще

Замечаете закономерность? С децентрализованными системами очень сложно работать, их дорого обслуживать, сложно обновлять и сложно масштабировать. Централизованная база данных гораздо быстрее, дешевле и проще в обслуживании, чем блокчейн. Так почему же люди продолжают использовать слово «блокчейн» как будто это какое-то волшебное лекарство, которое излечит все болезни мира?

Во-первых, множество отраслей, которые тратят сейчас деньги на блокчейн, уже давно нуждаются в обновлении IT-инфраструктуры. В том же здравоохранении зачастую пользуются совершенно жутким программным обеспечением. Финансовые расчеты порой ведут в древних программах из 70-х. Снабженческие системы очень сложны как в использовании, так и в развертывании. Большинство компаний в этих отраслях сопротивляются обновлениям, так как они всегда связаны с риском. На апгрейды инфраструктуры тратятся сотни миллионов и их часто приходится откатывать назад. Блокчейн в этом случае — просто способ продать IT-обновления под новым, более аппетитным соусом.

Во-вторых, блокчейн позволяет вам чувствовать себя на пике инновационных технологий. Хотим мы этого или нет, слово «блокчейн» уже давно живет совершенно самостоятельной жизнью. Многие используют его, чтобы казаться умнее или моднее, не понимая, что оно значит. Так же как «хранение данных в облаке» означает хранение их на чужом компьютере, а «искусственный интеллект» означает особым образом настроенный алгоритм, блокчейн в этом контексте означает медленную и дорогую базу данных.

В-третьих, люди очень не любят, когда правительство вмешивается в работу определенных отраслей и хотят увидеть какой-то новый и справедливый механизм регулирования, отличающийся от медленного и прожорливого судебного. На самом деле для них «блокчейн» — это просто способ избавиться от неповоротливого правительственного аппарата. Но это не совсем то, что может дать блокчейн: он не сможет волшебным образом разрешить все конфликты между людьми.

В результате люди, взбудораженные обещаниями, часто не понимают ни реальных возможностей, ни ту цену, которую нужно заплатить за эти возможности. Хуже того, в реальные затраты и технические особенности проектов часто не посвящают даже венчурных инвесторов и топ-менеджеров. Они не понимают до конца, что можно, а что нельзя сделать с помощью блокчейна, а их подчиненные боятся сказать им, что король на самом деле голый, и мы имеем ту ситуацию, которая сложилась на сегодняшний день.

Так для чего же нужен блокчейн?

Мы уже определились с тем, что блокчейн — это очень дорогой родственник традиционной централизованной базы данных. Так что единственный смысл переходить на блокчейн — децентрализация, устранение единой точки отказа и внешнего контроля.

Как следствие, программное обеспечение и базу данных не будут часто менять или вообще оставят в покое. У нас не должно быть серьезных стимулов обновиться, не говоря уж о том, чтобы поменять каким-то образом правила. Это должно ввергать нас в ужас.

Большинство отраслей человеческой деятельности не могут работать в таких условиях. Им нужно развиваться, нужны новые функции, обновления и свобода масштабирования. С блокчейном все это многократно усложняется, а значит, для большинства областей применения блокчейн не годится.

Но есть и исключение: деньги. Отличие в том, что стабильность и отсутствие изменений деньгам только на пользу. Вот почему блокчейну нашлось и успешное применение — Биткойн.

Большинству компаний, которые хотят внедрить блокчейн, на самом деле вовсе не нужен блокчейн. Им нужно обновить IT-инструментарий своей отрасли. Это очень благородная цель, но не совсем честно вводить для этого людей в заблуждение, преувеличивая реальные возможности технологии.

Заключение

Блокчейн — очень раскрученное слово, и, к сожалению, пресловутый мем “blockchain not Bitcoin” никуда в ближайшее время не денется. Если я — централизованный сервис, то блокчейн вряд ли позволит мне делать что-то, чего я не могу сделать в тысячу раз дешевле с помощью централизованной базы данных. Если я — децентрализованный сервис, то, скорее всего, я обманываю себя, не замечая единых точек отказа, существующих в моей системе. Да и вообще никакого «я» в по-настоящему децентрализованном сервисе не должно быть по определению.

В начале двухтысячных многие топ-менеджеры IT отрасли активно продвигали Java и XML. Несмотря на то что это инструменты, а не продукты, топ-менеджеры настаивали на их использовании, наплевав, подходят они под задачу или нет. Так же и с блокчейном. Если вы сосредоточитесь на проблемах, которые вы пытаетесь решить, нужные инструменты сами прыгнут к вам в руки. Зациклитесь на инструментах — и у вас получатся бесполезные машины Руби Голдберга.

В каком-то смысле современное представление о блокчейне — это представление о чем-то невозможном. Безопасность децентрализованной системы мы хотим скрестить с управляемостью и гибкостью централизованной, но вместо того, чтобы совместить лучшие качества этих двух парадигм, мы получаем комбинацию их проблем: расходы и сложность децентрализованной системы и уязвимость централизованной.

Блокчейн слишком часто используют как модное словечко, чтобы продавать бесполезные никому не нужные решения. Чем быстрее закончится этот хайп, тем лучше будет для всех нас.

Переводил: Фёдор Гетманов
Редактировали: Андрей Паршин, Илья Силаев

По материалам заметки Джимми Сонга

Для нейробиологии слово «эмоция» — ругательное. Исследование мозга требует измерений, проверок, объяснений. Но как измерить облегчение? Проверить неопределенность? Объяснить страх? Оказывается, это возможно. И мы уже это сделали. Мы знаем, как мозг учится страху.

Страх — это не халтурные, дешевые скримеры из фильмов и игр. Помните эпизод из игры Resident Evil 2, когда персонаж в комнате для допросов наклоняется, чтобы поднять клочок бумаги? А позади, из двустороннего зеркала выскакивает нечто розовое, сплошь из мускулов, когтей и зубов, и заставляет игрока закричать и выронить контроллер. Так вот, это не испуг. Это скример.

Если вас напугали до чертиков, мы можем легко это измерить. От резких движений, громких звуков, вдруг разбивающегося стекла человек подскакивает, чувства обостряются, а сердце начинает бешено биться. Неожиданно включите крысе громкий звук, и она, как и вы, подпрыгнет, ее сердце забьется, а после приземления она замрет на месте. Готовая к ответному действию. Мы знаем, что крыса испугалась, потому что по ней это видно.

Но испытать страх — не значит подпрыгнуть от неожиданности. Страх — это боязливое ожидание того, что произойдет что-то плохое, что это плохое должно произойти уже совсем скоро. Как же измерить это?

Мы можем измерить страх, научив крысу бояться чего-то безвредного. Мы можем объяснить его, обнаружив, где в мозгу появилось представление об этом безвредном объекте — и где его раньше не было. Где теперь находится страх.

Этот способ выработать условный рефлекс страха обезоруживающе прост. Время от времени нужно включать один и тот же короткий звук. Сам по себе звук не вызывает никакой реакции, кроме небольшой заинтересованности со стороны крысы: в ужасно скучной и унылой серой коробке для нее даже это — словно песня с вершины хит-парада, где-то наравне с Тейлор Свифт. Так что крыса заинтересовывается. Через некоторое время за звуком следует быстрый и слабый электрический разряд. Всего один, короткий, на секунду или две. Но этого достаточно, чтобы крыса испугалась. Чтобы она замерла в оборонительной позе, встревоженная, непонимающая, откуда взялась эта не сильная, но внезапная боль.

Последовательность звук-разряд необходимо повторить несколько раз. Затем включить только звук, без разряда. И крыса все равно замрет. Она остановится, предчувствуя разряд. В течение некоторого времени после каждого включения звука крыса будет замирать. Крыса научилась бояться звука — и того, что он предвещает.

Где же происходит этот процесс? В миндалевидном теле мозга. Если его вырезать, то крыса перестанет бояться — и никогда не научится этому. Она никогда не станет замирать, услышав этот звук. Но знание местоположения страха не объясняет сам его механизм. А заключается он в том, что как-то и где-то мозг создает связь между звуком и разрядом.

Мы используем именно звук для выработки рефлекса страха, потому что уже многое знаем о том, как мозг обрабатывает звуки. Мы изучили во всех подробностях, какой путь проделывает звук от уха через ствол головного мозга, через таламус в кору. Мы также точно знаем, как от нервных окончаний и через спинной мозг боль доходит далее, в таламус. Именно поэтому мы можем проследить путь звука и выяснить, где он соединяется с болью.

Их пути пересекаются в миндалевидном теле. Таламус звука и таламус боли располагаются отдельно, но сигналы они посылают в одну и ту же часть миндалевидного тела. Часто — одним и тем же нейронам. Нейроны миндалевидного тела, активируемые звуком, зачастую также активируются болью. Теперь мы понимаем и механизм страха.

Когда звук сопровождается электрическим разрядом, нейрон миндалевидного тела сперва активируется звуком, затем болью. Две вспышки активности подряд образуют связь. Но поначалу реакция на звук слабая. Она никак не влияет на остальной мозг. За реакцией на звук постоянно следует мощная реакция на боль, что заставляет нейрон обращать на звук более пристальное внимание. Сигнал, направляющий звук к нейрону, с каждым повторением становится все сильнее — пока не станет достаточно сильным, чтобы активировать нейрон так же, как и боль. Пока реакции нейрона на звук и на боль не станут одинаковыми.

Реакция миндалевидного тела следует напрямую в ствол головного мозга, заставляя крысу замереть. Итак, крыса научилась бояться звука. Что дальше? Включается звук. Он запускает сигнал, который следует по пути звука и прибывает в миндалевидное тело. Там мощный сигнал приводит в действие «внимательный» нейрон. Ствол головного мозга получает сигнал, очень похожий на сигнал боли, который и заставляет крысу замереть.

Идея до прекрасного проста, но на этом история не заканчивается. (Вы ведь догадывались, что так и будет? Когда это мозговые процессы были простыми?) В миндалевидном теле много нейронов. Очень много. В недавнемисследовании ученые продемонстрировали, что происходит с нейронами в процессе выработки рефлекса страха.

Если смотреть на нейроны в миндалевидном теле, то во время последовательности звук-разряд можно заметить повышение активности в некоторых нейронах. Это те самые нейроны, которые учатся обращать внимание на звук. Но в некоторых из них активность снижается, как будто они обращают на звук меньше внимания. И вот что странно: повышается активность или понижается, вовсе необязательно, что нейрон будет реагировать на боль. Как же нейроны учатся соединять звук и боль?

Важная часть темы — это система активности нейронов, то есть карта того, насколько активен каждый нейрон. Когда звук включается в первый раз, в группе нейронов создается система реакции. Некоторые нейроны молчат, некоторые шепчут, а некоторые кричат. Когда появляется разряд, в группе нейронов создается новая система реакции, отличная от той, которую конструирует звук. Некоторые из нейронов реагируют аналогично, а некоторые, ранее безмолвные, теперь кричат, кричавшие — шепчут и так далее.

Но в последовательности звук-разряд паттерн активности создан звуком. С каждым повторением система, созданная звуком, становится все более похожей на систему, созданную болью. В итоге, когда включается только звук, система говорит нейронам о боли, как если бы миндалевидное тело теперь умеет сигнализировать о звуке как о боли. Крыса реагирует соответствующе: «Замереть!»

У каждого, скорее всего, есть собственный опыт, доказывающий, что страх реален. Но можно ли его забыть? Можно. Если и дальше включать только звук без последующего разряда, то вскоре крыса перестанет замирать. Страх перед звуком исчез, испарился.

Но избавиться от страха не так-то просто. В этом процессе полно подводных камней. В первый день повторения только звука, можно заметить, что с каждым разом крыса замирает на все меньшее и меньшее время. Затем необходимо сделать перерыв на один день и снова посадить крысу в бокс. На следующий день в первый раз крыса замрет дольше, чем в последний раз в предыдущий день. Крыса частично забыла, что забыла о страхе. Во время перерыва страх каким-то образом восстановился.

В процессе избавления от страха система активности нейронов, созданная звуком, отдаляется от системы, созданной болью. С каждым разом нейроны говорят о боли все менее четко. Но это не значит, что система возвращается к изначальному состоянию, когда реагировала на звук. Создается совершенно новая система. Есть важный момент: что бы ни значила новая система, она определенно не означает боль. И действительно, чем больше новая система отличается от системы боли, тем меньше крыса будет замирать, услышав звук.

Избавиться от страха не значит совсем разучиться бояться этого объекта. Мозг не возвращается к изначальному состоянию. Сделайте перерыв в несколько недель, посадите крысу в камеру и включите звук. Она замрет. Но ненадолго. Информация и о страхе, и об его исчезновении сохранилась. Вообще, в будущем страх может оказаться полезным. События, которые раньше предшествовали неминуемой опасности, могут повториться, поэтому в том, что мозг крысы и человека не забывает о страхе полностью, есть смысл. О нем забыли на время.

Мы знаем чрезвычайно много о том, как крысы учатся страху. Но поможет ли это нам? Поможет ли это справляться с приобретенными страхами? Скажем, что да, но с осторожностью. Очевидная цель — это фобии. Не все фобии новоприобретенны и не все из них безосновательны. Падение с высоты может убить, паук может оказаться ядовитым, а темнота для наших предков была полна опасностей.

Таким образом, наши знания о том, как крысы учатся страху и как забывают о нем, становятся основой для понимания страха у человека. С каждым повторением звука без последующего разряда страх крысы слабеет — так ослабляет человеческий страх и экспозиционная терапия. Суть в том, чтобы человек смотрел на страшные вещи (на паука, киви, клоуна Пеннивайза… Ох!), но последствий не было. После этого страх должен исчезнуть.

Но мы также знаем, почему такая терапия не всегда напрямую ведет к излечению. Страх исчезает неравномерно: человеку становится лучше, потом немного хуже, потом лучше, потом снова немного хуже — и так пока фобия не исчезнет совсем. Мы знаем, что если много месяцев или лет спустя объект страха возникнет снова, фобия необязательно вернется насовсем. Возможно, это будет просто разумная, обоснованная проверка, опасна страшная вещь или нет.

Бывают особо трудные случаи, когда страх перед безвредными вещами так и не исчезает. Значит, процесс терапии пошел не по плану. Здесь под подозрение попадает не миндалевидное тело, а крошечная часть коры головного мозга ( а именно — медиальная префронтальная кора, если вам интересны такие вещи). Помните: избавиться от страха не значит разучиться бояться этого объекта. Скорее, мозг на время забывает о страхе. Он подавляет связь между безвредным объектом и страхом. И похоже, что миндалевидному телу для подавления страха необходимо разрешение от этой крошечной части коры. А она, видимо, дает сигнал к действию: «Хорошо, теперь мы можем перестать на это реагировать». Возможно, именно из-за отсутствия этого сигнала мы и не можем перестать бояться.

Нам предстоит еще многое открыть в области научения страху и избавления от него. Мы должны добраться до коры и понять, где происходит подавление страха и что там может пойти не так. Мы должны выяснить, как нейроны связывают реакцию на звук и на последующую боль. Мы должны выяснить, как нейроны, которые, кажется, не знают о существовании боли, все равно меняются. Нам нужно узнать еще очень много, но так можно сказать вообще про все области нейробиологии. И каждое новое открытие будет маленьким шагом вперед по пути контроля наших страхов.

По материалам: Medium
Автор: Марк Хамфрис

Перевела: Мария Елистратова
Редактировал: Сергей Разумов

Поедание мяса больше не связано с убийством животных.

Прямо сейчас где-то в Калифорнии, Нидерландах или Японии лаборант берет у животного несколько тысяч клеток скелетных мышц и помещает их в инкубатор, в богатую питательными веществами среду. Затем инкубатор нагревается до температуры тела, клетки начинают размножаться, и примерно каждые несколько дней их становится в два раза больше. В течение следующих нескольких недель лаборант регулярно заменяет питательную среду, чтобы восстановить pH-баланс и убрать клеточные отходы и мертвые клетки — те же самые процессы происходят у нас в организме.

На определенном этапе лаборант изменит баланс питательных веществ в среде: клетки перестанут делиться и соединятся в волокна живой ткани. После этого лаборант с помощью геля помещает волокна в пористый клеточный каркас, который содержит в себе много питательных веществ, который придает продукту больший объем и способствует увеличению белка в волокнах. Через месяц будет готов конечный продукт, состоящий из миллиардов клеток.

Съедобная животная плоть, выращенная вне тела животных.

87 лет назад Уинстон Черчилль сказал: «Абсурдно выращивать целую курицу, чтобы съесть грудку или крылья, нам нужно научиться выращивать все эти части по отдельности в питательной среде». В 2014 году это удалось группе нидерландских ученых: они создали первый в мире гамбургер с мясом, выращенным в лабораторных условиях, его разработка обошлась в $330 000. Сегодня стартап Bay Area заявляет, что может производить до килограмма говядины в лабораторных условиях за $5000. По всему миру есть еще по меньшей мере семь других компаний, которые стремятся выпустить на рынок не только говядину, но и курицу, утку, рыбу и индейку, выращенные в лаборатории. Ряд этих компаний по производству «чистого мяса» утверждают, что к 2020 году они выпустят свою продукцию на рынок по конкурентоспособным ценам. Более того, одна заявляет, что к концу этого года они запустят в продажу куриные наггетсы, фуа-гра или колбасы.

Давайте просто остановимся и немного подумаем.

Охота, разведение домашнего скота и употребление мяса в пищу тесно связаны с историей человечества, они занимают центральное место во многих ключевых главах нашей истории: от появления человеческого языка, использования огня, создания аграрных обществ до современной мировой животноводческой отрасли и ее экологических последствий. Все это всегда означало убийство животных.

А теперь нет.

Сейчас мы всерьез говорим о том, что в ближайшие десятилетия наше отношение к мясу принципиально изменится. Это очень и очень странно, но впечатляюще.

Однако это может и не произойти. Несмотря на все предсказания, которые делает Университет Сингулярности, готовый продукт, прежде чем попасть на прилавки, должен будет преодолеть несколько довольно больших препятствий. Природа устроена не так просто, как нам кажется. По мнению автора новостной рассылки Snippets Алекса Данко, любой организм стремится к балансу на клеточном уровне, поэтому клетки сложно сравнивать с байтами и битами. Живые клетки очень трудно долго поддерживать в неизменном состоянии, потому что баланс внутри них постоянно меняется — в отличие от «клеток» компьютера, состояние которых всегда остается неизменным.

Клетки сложно выращивать и поддерживать в хорошем состоянии. Биологической материи свойственно старение: большинство клеток живет ограниченное количество времени, после чего отмирает и утилизируется. Стандартные лозунги Кремниевой долины здесь не работают. В биологии нельзя «быстро прийти к успеху, круша все на своем пути». Исследования требуют времени и следования законам академической науки.

Тем не менее все эти недостатки перевешивает неотъемлемая способность клеток к самовоспроизведению. По выражению Алекса, «это как если бы телефоны помимо своих привычных функций умели еще и создавать точные копии самих себя». Ничего удивительного: все-таки репродукция — одна из отличительных черт живых организмов. Теоретически одной индейкой можно накормить всю планету. При наличии неограниченного запаса питательных веществ и пространства для роста, одна клетка за три месяца может пережить до 75 циклов деления. Только вдумайтесь: одна клетка способна произвести достаточно мышечной ткани, чтобы приготовить 20 триллионов наггетсов.

На практике этой цели не так-то легко достичь. Во-первых, для выращивания клеток в промышленных масштабах нужен большой биореактор: высокотехнологичный резервуар, в котором поддерживаются оптимальные условия для роста клеток, обеспечивается их перемещение и имитируется нагрузка для правильного развития. Объем самого большого современного биореактора — 25 000 литров (это одна сотая часть олимпийского бассейна). Этого хватит, чтобы прокормить 10 000 человек. Но для мало-мальски рентабельного производства одного аппарата недостаточно, а о том, чтобы с его помощью снабжать мясом целые города и страны, и речи быть не может.

Во-вторых, с питательной средой тоже не все так просто. Основу среды для выращивания мяса, как и некоторых напитков для спортсменов, делают из смеси аминокислот, сахаров и витаминов. Эти ингредиенты несложно синтезировать. Однако для роста клеткам необходим источник животных белков. Чаще всего используют сыворотку крови плодов коровы. Получают ее так: на мясо-молочном предприятии забивают корову, а теленка, если она оказывается беременной, извлекают из тела и с помощью специальных приспособлений забирают у него кровь. Если от этого вам стало не по себе, значит, вы пока не знакомы с некоторыми особенностями производства сыра.

Так вот, сыворотка крови — дорогой ресурс. Один литр обходится в $600, а на производстве тратится несколько ведер в день. Кроме того, процесс ее получения дискредитирует саму идею «чистого мяса»: обесцениваются любые заверения в том, что животным больше не будут причинять страдания. Поэтому предприятиям приходится искать способы обойтись без сыворотки. К счастью, кое-какие наработки уже имеются. В других областях биологии эмбриональные и индуцированные плюрипотентные клеточные культуры получают без использования крови животных. Производители лабораторного мяса обещают, что к моменту вывода продукта на рынок сыворотка использоваться не будет: не только в маркетинговых или природоохранных целях, но и потому что это экономически невыгодно.

В-третьих, мясо обладает невероятно сложным вкусовым профилем. Он формируется с разной скоростью в зависимости от обработки, которой подвергаются жир, мышцы и кости. Выращивать стейки целиком мы пока не умеем, поэтому, чтобы воссоздать вкус и текстуру «настоящего» мяса, в коммерческих продуктах должен соблюдаться оптимальный баланс жировой и мышечной ткани. Но чем ближе к желаемому результату, тем сложнее.

Вслед за компьютерной графикой мясная промышленность столкнулась с эффектом «зловещей долины»: чем больше имитация похожа на оригинал, тем сильнее люди склонны испытывать неприязнь к мельчайшим отличиям. Вкусовые рецепторы и мозг снисходительно воспринимают заменители из клейковины и сои, но стоит сознанию признать, что перед ним настоящее мясо, малейшее подозрение — и блюдо тут же расхочется пробовать. В ходе эволюции наш мозг слишком хорошо научился определять, каким должен быть на вкус один из важнейших элементов нашего рациона.

Вот почему производители начинают с фуа-гра и куриных наггетсов — эти продукты проще повторить. Примечательно, что клетки птичьего мяса в культуре растут лучше, чем клетки млекопитающих, и ими легче манипулировать. К тому же важную роль играет возраст донора: клетки лучше брать у молодых млекопитающих, но у взрослых птиц. Подробнее в этом видео.

Уже две недели смотрю этот ролик и каждый раз удивляюсь как в первый.

Иными словами, все препятствия преодолимы. При достаточном финансировании некоторые компании смогут сдержать все обещания. А за финансированием далеко ходить не надо: инвесторов привлекает перспектива отхватить кусок от рынка, который оценивается в $700 млрд. За последние несколько лет производители лабораторного мяса получили миллиарды долларов инвестиций (см. замечательный обзор от CB Insights). Но, пожалуй, больше всего предприниматели в этой сфере впечатляют не умением привлекать капитал и не техническими достижениями, а своим маркетинговым чутьем.

Журналистка издания Engadget Мэллори Локлир утверждает, что компании прекрасно осознают: в первую очередь к появлению на прилавках мяса из биореактора надо подготовить широкую общественность. А для этого необходимо обеспечить полную прозрачность и открытость. Все видели, какой урок получило сельское хозяйство, когда появились ГМО. Генетически модифицированные продукты поступили в продажу, а потребителей никто в известность не поставил. Многие тогда посчитали, что производители решили всех обмануть. Эта история вылилась в массовое недоверие к ГМО, с которым мы имеем дело по сей день. Как оказалось, люди принимают близко к сердцу все, что связано с пищей, и мясо не исключение. Пионеры в области «чистого мяса» не хотят повторять чужих ошибок. Именно поэтому, хотя продуктов на рынке еще нет, мы годами слышим о них в новостях.

Будем надеяться, они не передумают. Все-таки имеется немало причин утверждать, что люди только выиграют от внедрения этой технологии.

Прежде всего, будет положен конец привычному обращению с сельскохозяйственными животными. Мировая мясо-молочная промышленность негуманна, жестока и омерзительна. Большинство животных, которых мы потребляем в пищу, вынуждены большую часть времени проводить взаперти, лежа в собственных испражнениях и получая тонны антибиотиков. Мясо и птица — самые распространенные пищевые источники смертельных инфекций (в частности, сальмонеллеза и листериоза), на которые приходится треть отравлений с летальным исходом, а в результате неумеренного использования антибиотиков возникли опасные, устойчивые к препаратам бактерии.

Страдает и экология. Представьте, что перед тем, как поужинать курочкой, вам нужно будет вылить в раковину 4000 литров воды. Именно столько уходит на одну птицу от вылупления из яйца до доставки в магазин. В плане экономии воды отказаться от жареной курицы на ужин — то же самое, что полгода не ходить в душ. Говядина еще хуже: 2000 литров воды уходит только на один бургер. В четверти ледяного покрова Земли содержится столько же воды, сколько используется в производстве корма для скота. Содержание и кормежка животных способствуют глобальному потеплению: на них приходится больше выбросов парниковых газов, чем на весь транспортный сектор.

К 2050 году население планеты увеличится до десяти миллиардов. Это значит, что человечеству придется урезать потребление обычного мяса. Уговорить всех и каждого записаться в вегетарианцы — не вариант. Существующее положение дел бессмысленно отрицать. Нужно придумать такую модель поведения, которая бы выгодно отличалась от предыдущей. Не нужно заставлять людей поступать так, а не иначе, — нужно предлагать альтернативу. По традиционному производству мяса будет нанесен удар с помощью новой, чистой, высокотехнологичной и продуманной со всех сторон пищи, для производства которой требуется меньше земли, воды, удобрений и пестицидов.

К черту электромобили! Хотите изменить мир к лучшему — самое время задуматься о переходе на лабораторное мясо.

Переводили: Вероника Чупрова и Александр Иванков.
Редактировали: Слава Солнцева и Илья Силаев.

Оригинал: Medium.
Автор: Ангус Херви.