Александр Каплан. Стратегии исследования мозга:...

Стратегии исследования мозга:

нравственный выбор

(Ч. 1. Крутые виражи электрофизиологии )

Александр Каплан

Future Foundation Technology Ethics Conference

1 ОКТЯБРЯ 2016, ТОЧКА КИПЕНИЯ АСИ, МОСКВА

«В реальной науке и ее этике произошли изменения, которые

делают невозможным сохранение старого идеала служения знанию

ради него самого, идеала, в который верило мое поколение. Мы были

убеждены, что это никогда не сможет обернуться злом, поскольку поиск

истины есть добро само по себе. Это был прекрасный сон, от которого

нас пробудили мировые события». М.Борн

За всю историю нейрофизиологии в Европе к 2005 году общий

объем финансовых вливаний в исследовани, связанные с мозгом,

не превысил €4,1 млрд. В период с 2007 по 2013 гг. в данная область

знаний получила порядка €2 млрд. Эта сумма включает частные

и государственные инвестиции; доля последних при этом едва

достигает €900 млн (в США частные и государственные инвестиции за

тот же период составили $6,1 и $8,4 млрд соответственно).

(англ. Intelligence Advanced Research Projects Activity,

Мораль и деньги….

Национальный проект США BRAIN Initiative (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies: «Изучение мозга путем развития инновационных нейротехнологий». Цель — добиться прорыва в области вычислительных систем, созданных на основе модели человеческого мозга. Цена вопроса – 3 миллиарда $US В рамках BRAIN Initiative Агентство передовых исследований в сфере разведки в США (англ. Intelligence Advanced Research Projects Activity, IARPA) – не путать с DARPA - выделило 100 миллионов долларов на проект: «Искусственный интеллект на основе нейронных сетей» (Machine Intelligence from Cortical Networks/MICrONS) . Цель проекта: проведение реинжиниринга образца мозга в один кубический миллиметр для выяснения его вычислительных механизмов. Наоснове полученных данных создать новое поколение алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта. В рамках MICrONS планируется записать активность и картировать связи 100 тысяч нейронов в ходе тестов, во время которых лабораторной крысе будут предъявляться различные зрительные стимулы и поведенческие задачи.

Деньги и цели….

«За открытия, касающиеся ионных механизмов возбуждения и торможения в периферических и центральных участках нервных клеток».

2 мс

Alan Lloyd Hodgkin (1914-1998), Andrew Fielding Huxley (1917-2012)

Nobel Prize in Physiology for Medicine 1963

John Carew Eccles (1903-1997);

Природа мембранного потенциала нервных клеток

?

Инвазивные нейроинтерфейсные технологии

, Andrew B Schwartz

High-performance neuroprosthetic control by an individual with tetraplegia www.thelancet.com Published online December 17, 2012 http://dx.doi.org/10.1016/S0140-6736(12)61816-9

?

Reid R. еt al., A Low-Power Integrated Circuit for a Wireless 100-Electrode Neural Recording System IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS, VOL. 42, NO. 1, 2007 123

4.7 mm5.9 mm integrated neural interface chip (INI2).

?

Ганс Бергер (нем. Hans Berger; 1873- 1941) — немецкий физиолог и психиатр, один из отцов метода электроэнцефалографии. Ганс Бергер

в поисках 'психической энергии'

Неинвазивная регистрация электрической активности мозга с кожной поверхности головы – электроэнцефалография (ЭЭГ)

…….

* A.Kaplan, J.Roeschke, B.Darkhovsky, J.Fell. Macrostructural EEG characterization based on nonparametric change-point segmentation: application to sleep analysis.J. Neurosci Methods. 2001;106(1):81-90. * A.Ya.Kaplan, et al. Nonstationary nature of the brain activity as revealed by EEG/MEG: methodological, practical and conceptual challenges. Signal processing. Special Issue: Neuronal Coordination in the Brain: A Signal Processing Perspective. 2005;85:2190–2212. * А.Я.Каплан. Проблема сегментного описания электроэнцефалограммы человека. Физиология человека. 1999:25(1):125-133. * А.Я.Каплан. Нестационарность ЭЭГ: методологический и экспериментальный анализ. Успехи физиологических наук. 1998;29(3):35-55. ……………….

Разработка методов анализа ЭЭГ высокого временного разрешения…. Фармтестирование

«Метионил-глутамил- гистидил-фенилаланил- пролил-глицил- пролин»

На крысах – «Улучшает память и способность к обучению» - новый психостимулятор?

? Результат на человеке: новый ноотропный препарат с выраженным антигипоксическим действием. Премия Правительства РФ 2002 г.

Разработка методов анализа ЭЭГ высокого временного разрешения…. Психиатрия….

А.Я.Каплан, С.В.Борисов, В.А.Желиговский. Классификация ЭЭГ подростков по спектральным и сегментным характеристикам в норме и при расстройстве шизофренического спектра. Журнал высш. нервн. деят. 2005;55(4):450-458. С.В.Борисов, А.Я.Каплан, Н.Л.Горбачевская, И.А.Козлова. Анализ структурной синхронности ЭЭГ подростков, страдающих расстройствами шизофренического спектра. Физиология человека. 2005;31(3):1-8 С.В.Борисов, А.Я.Каплан, Н.Л.Горбачевская, И.А.Козлова. Структурная организация альфа-активности ЭЭГ подростков, страдающих расстройствами шизофренического спектра. Журнал высш. нервн. деят. 2005;55(3):351-357.

Проблема аппаратной на основе ЭЭГ («объективной») диагностики шизофрениии ?

Intention to the movement

Changes of the EEG

Decoding the intentions #1,2…

The processing of commands for exoskeleton

Classification of the EEG changes

Control for exoskeleton

Visual feedback from

(LH) vs (RH) = 75-85% (LH)- RH) vs (LG) = 60-5% (LH)- (RH) vs (LG) vs (HD) = 45-50%

Детектирование намерений….

?

EEG registration

EEG reactions

Detecting the target reactions

Printing the symbols

H e l l o …

Лаборатория нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов в МГУ им. М.В.Ломоносова. 2015.

?

Детектирование фокусов внимания...

Тестирование кортико-спинальной возбудимости с помощью транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС)

flexor digitorum suprficialis Лаборатория нейрофизиологии и нейрокомпьютерных интерфейсов в МГУ им. М.В.Ломоносова. 2015-2016

Запуск ТМС

?

?

Нравственный выбор под контролем ТМС?

Liane Young Department of Brain and Cognitive Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Boston

Disruption of the right temporoparietal junction with transcranial magnetic stimulation reduces the role of beliefs in moral judgments. PNAS | April 13, 2010 | vol. 107 | no. 15 | 6753–6758

Gallagher HL, Frith CD (2003) Functional imaging of ‘theory of mind’. Trends Cogn Sci 7:77–83.

? Right temporoparietal junction into imaging screen in Brain Science, fMRI, ..

Спасибо !