Tag "mózg"
Chcemy programować neurony
Mamy poczucie wartości
W jakim stanie jest polska nauka? Prof. Henryk Skarżyński, organizując po raz trzeci Kongres Nauka dla Społeczeństwa, był jak Midas. Dzięki niemu mieliśmy okazję zobaczyć, nad iloma innowacjami pracują instytuty badawcze i uczelnie z całej Polski oraz start-upy, mogliśmy także wysłuchać najlepszych polskich naukowców, również pracujących na Zachodzie.
– Te dwa dni pokazały coś niezwykle ważnego: że w Polsce mamy ogromny potencjał intelektualny. Pokazaliśmy 57 wdrożeń – konkretnych, namacalnych, działających – które służą ludziom, zmieniają rzeczywistość, poprawiają jakość życia. To już nie tylko deklaracje, to fakty. Ten kongres był wyjątkowy także dlatego, że spotkaliśmy się jako środowisko: naukowcy, praktycy, decydenci. Zbudowaliśmy wspólną przestrzeń do rozmowy, bo nauka łączy Polaków. Cieszy mnie również obecność wybitnych rodaków, którzy swoje kariery rozwijają za granicą, a dziś są ambasadorami polskiej myśli naukowej na świecie. Ich głosy były ważnym przypomnieniem, że warto sięgać wysoko i dzielić się swoimi osiągnięciami. Istotnym efektem tegorocznego kongresu będzie też powstanie Księgi Najważniejszych Wdrożeń Osiągnięć Twórczych XXI w. – dokumentu, który zbierze najcenniejsze dokonania polskich naukowców. Zostanie ona przekazana Ministerstwu Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz innym instytucjom jako dowód realnego potencjału, jaki mamy w Polsce, i tego, że nauka to inwestycja, a nie koszt – mówi. prof. Henryk Skarżyński.
Za 10 lat będziemy mieli miliardy zysku
Dr Ewelina Kurtys – naukowczyni pracująca nad komputerami biologicznymi, ekspertka w zakresie neuronauki oraz komercjalizacji nowych technologii, jedna z panelistek debaty 3. Kongresu Nauka dla Społeczeństwa.
Zajmuje się pani „żywymi komputerami” – tak prezentowała je pani podczas kongresu.
– Firma FinalSpark istnieje od 2014 r. Na początku jej założyciele prowadzili badania fundamentalne w dziedzinie sztucznej inteligencji – chcieli zbudować myślący komputer, używając technologii cyfrowej. Dopiero ok. 2020 r. zmienili tę strategię, opierając ją na żywych neuronach.
Dlaczego?
– Stwierdzili, że nie ma sensu rozwijać AI, używając technologii cyfrowej, bo pożera to za dużo energii. Dlatego zdecydowaliśmy się na neurony.
Zwróciliście więc wzrok w stronę biologii. I hodujecie neurony?
–To są prawdziwe, żywe neurony. Normalnie takie eksperymenty prowadzi się w dziedzinach medycznych, żeby zrozumieć, jak działa mózg, by znajdować nowe leki. My stosujemy praktycznie te same techniki, ale w innym celu – chcemy je programować.
Jak je programujecie?
– Umieszczamy je na elektrodach. Tego typu badania prowadzi się od wielu lat w dziedzinie elektrofizjologii. Także po to, by znaleźć nowe leki. My robimy to po to, by móc programować neurony. Obecnie jesteśmy na wczesnym etapie, udało się nam zachować w tych neuronach jeden bit informacji. Na razie wszyscy, którzy z nami pracują, prowadzą badania fundamentalne nad tym, jak neurony przetwarzają informacje. To jest właściwie matematyka – przetwarzanie sygnałów.
Z jednej strony jest matematyka, a z drugiej – żywe ciało.
– Wszyscy, którzy pracują nad tym projektem, muszą rozumieć inżynierię, matematykę i biologię. Właściwie jednak jest to wyzwanie inżynieryjne. Bo neurony muszą być zdrowe, trzeba je w odpowiedni sposób hodować. Ale to są wszystko standardowe rzeczy, to nie jest rewolucja. Prawdziwą rewolucją jest przetwarzanie sygnałów. Jeżeli będziemy wiedzieli, jak programować neurony, będzie to ogromna rewolucja dla biokomputerów, ale też dla medycyny. Bo nikt jeszcze nie wie, jak neurony kodują informację, nikt nie wie, jak ją dokładnie przetwarzają na fundamentalnym poziomie. Ta wiedza przyczyniłaby się również do postępu w medycynie i pomogła leczyć różne choroby neurologiczne.
Przewaga biokomputerów polega na tym, że zużywać będą, w porównaniu z komputerami klasycznymi, bardzo mało energii.
– Tysiąc razy mniej! Biokomputer będzie zużywał tysiąc razy mniej energii, ale niekoniecznie będzie szybki. Możemy podejrzewać, obserwując nasz mózg, że neurony nie będą szybkie. Współczesne komputery cyfrowe są bardzo szybkie – jeśli chodzi o prędkość obliczeń, o ilość pamięci – tu nie możemy z nimi konkurować. Możemy natomiast oczekiwać, że neurony będą analizować bardziej skomplikowaną informację. To jest oczywiście nasze założenie, bo ten komputer jeszcze nie działa tak, by to sprawdzić eksperymentalnie. Ale możemy, patrząc na ludzki mózg, spodziewać się, jakie cechy będzie miał żywy komputer.
Będzie działał podobnie jak ludzki mózg?
– Tego się spodziewamy. Chociaż dopóki go nie zbudujemy, tak naprawdę nie będziemy tego wiedzieć.
A co stoi na przeszkodzie zbudowaniu go?
– Największym wyzwaniem jest uczenie się in vitro – jak to zrobić, jak programować neurony. Chcemy im wysyłać sygnał elektryczny i chemiczny, w taki sam sposób, jak komunikują się w mózgu neurony – zapisując informacje za pomocą sygnałów elektrycznych i neurotransmiterów. Chcemy to odtworzyć, wysyłając różne sygnały elektryczne i transmitery i odbierając od nich informacje. Naszym celem jest to, by mieć sensowne relacje pomiędzy tym, co wysyłamy, a tym, co otrzymujemy. To największa bariera. By ją pokonać,
r.walenciak@tygodnikprzeglad.pl
Atlas mózgu dla każdego
Pilotażowe Polskie Centrum Neurotechnologiczne miało być częścią Polskiego Technopolis – zalążkiem polskiej Doliny Krzemowej
Prof. dr hab. inż. Wiesław Nowiński – informatyk, twórca 35 atlasów ludzkiego mózgu
Umawiając się na rozmowę, zastrzegł pan, że wolałby ograniczyć się do tematów technologicznych i nie poruszać medycznych. Tymczasem był pan uczestnikiem wielu kongresów medycznych, otrzymał wiele nagród od czołowych towarzystw medycznych, a w najnowszej edycji „Gray’s Anatomy” („Henry Gray’s anatomy of the human body”), zwanej biblią lekarzy, ma być zamieszczony rozdział o mózgu pana autorstwa i z obrazami pańskiego mózgu.
– Chciałbym uniknąć nieporozumień, ponieważ piszą do mnie osoby szukające ratunku dla swojego zdrowia. Medycyna nie jest moją wyuczoną specjalizacją, nie mam stopnia medycznego. A to, że anglojęzyczny podręcznik anatomii, który miał pierwsze wydanie w 1858 r. w Wielkiej Brytanii, zostanie uzupełniony rozdziałem wykorzystującym moje atlasy mózgu, jest wynikiem prac nad modelowaniem i wizualizacją tego organu oraz zapewne rozgłosu związanego z otrzymanymi przeze mnie prestiżowymi nagrodami, zarówno z dziedziny medycznej, jak ogólnonaukowej, radiologicznej, patentowej, wynalazczej itd.
Jak z perspektywy informatyka spogląda pan na ludzki mózg? Dostrzega pan w nim podobieństwa do komputera? Czy też odwrotnie – komputer stworzono na obraz i podobieństwo mózgu? I w końcu: czy komputer to maszyna myśląca?
– Podobieństwa są raczej dosyć odległe. Pierwsze modele komputerów były synchroniczne, a mózg jest asynchroniczny. Komputery mają procesory i pamięć. Jeśli chcemy wykonać w komputerze jakąś operację, to wiemy, gdzie to się dzieje. Tymczasem nie wiemy dokładnie, gdzie w mózgu zlokalizowana jest myśl. Pamięć RAM przechowuje informacje potrzebne do działania danego programu – bez niej żaden komputer nie będzie działać. A jak jest z naszą pamięcią, zapamiętywaniem i uczeniem się? Wiemy, że ważną rolę odgrywają synapsy czy połączenia między neuronami, ale w tej kwestii dysponujemy tylko hipotezami. Kolejne porównanie: mózg ludzki ma zapotrzebowanie energetyczne wielkości ok. 20 watów, natomiast największe i najsilniejsze komputery wymagają wielu megawatów i trzeba je chłodzić. Najpotężniejszy superkomputer w Europie, znajdujący się Finlandii, ogrzewa dzięki temu całe miasto. W obrazowaniu budowy mózgu nie osiągnęliśmy więc jeszcze doskonałości i odpowiedniej rozdzielczości: nasze modele czy mapy mózgu pokazują szczegóły wielkości do pół milimetra. Tymczasem gdyby zejść na poziom synaps mózgowych i neuronów całego mózgu ludzkiego, trzeba by ukazać obraz na poziomie nanometrów. Jak takie obrazowanie przetwarzać we współczesnych komputerach? Potrzebne byłyby jakieś niewiarygodnie wydajne maszyny. Dziś mamy problemy z obrazowaniem działania mózgu muszki owocowej Drosophila melanogaster, który ma 100-130 tys. neuronów. Mózg człowieka zawiera zapewne ok. 86 mld neuronów i policzono, że do jego pełnego zobrazowania, stosując metody pracy takie same jak dla muszki owocowej, potrzebowalibyśmy 17 mln lat!
Jednak się nie poddajemy – powstają coraz lepsze, dokładniejsze, bardziej wyrafinowane i wyspecjalizowane atlasy mózgu oraz jego części.
– Tak, postęp jest nadzwyczajny. Niczego jednak nie da się zrobić bez zaplecza finansowego i ludzkiego. Myślę, że rozsądnym praktycznym rozwiązaniem jest komercjalizacja tego,
Co znaczy proste „hau”?
Wbrew powszechnemu mniemaniu język, jakim posługują się psy, to nie tylko szczekanie czy pomrukiwanie Co znaczy proste „hau”? Często nawet mądre głowy odpowiadały na to pytanie w sposób zdroworozsądkowy. W podręczniku Henryka Jakuba Lewandowskiego z 1873 r., zatytułowanym „Psychozoologia czyli nauka o zmyślności i rozwoju władz umysłowych u zwierząt”, czytamy, że „do szczególnych osobliwości psa należy też szczekający, wyjący i skomlący głos jego, który zastępuje mowę – gdy chce okazać życzenia, radość, złość, zachcenia lub inne tym podobne
Melancholia, posępnica, smutnodur
Bliżej nam do kolektywnej melancholii niż do zbiorowej histerii, czyli wspólnego okazywania lęku Dr Mira Marcinów – psycholożka, filozofka i pisarka, zajmująca się m.in. teorią szaleństwa, ze szczególnym uwzględnieniem polskiego dziedzictwa Co wspólnego z depresją mają takie określenia jak melancholia, zaduma, smutnodur czy posępnica?| – To terminy, którymi posługiwali się XIX-wieczni polscy psychiatrzy na określenie stanów melancholijnych. Bardzo istotnym, a często zapominanym fragmentem historii melancholii jest fakt, że wyszliśmy z punktu, w którym była ona synonimem
Dlaczego chodzenie pomaga nam myśleć
W miarę starzenia się nasze mózgi maleją. Co możemy na to poradzić? Możemy chodzić Charles Darwin był introwertykiem. Spędził niemal pięć lat, podróżując na Beagle’u i spisując obserwacje, które doprowadziły do stworzenia jednych z najważniejszych naukowych teorii w historii ludzkości. Miał wtedy dwadzieścia kilka lat i dla niego była to XIX-wieczna wersja rocznego obozu wędrownego po całej Europie dla uprzywilejowanych. Po powrocie do domu w 1836 r. nigdy więcej nie wyściubił nosa z Wysp Brytyjskich. (…) Mieszkał w swoim cichym,
Co odmładza nasz mózg
Bez ruchu mózg nie może prawidłowo się rozwijać Prof. Andrzej Małecki – dyrektor Instytutu Fizjoterapii i Nauk o Zdrowiu Akademii Wychowania Fizycznego w Katowicach Dużo teraz się mówi o roli aktywności fizycznej w zachowaniu zdrowia, biorąc pod uwagę trudne czasy, w jakich żyjemy. A jak ruch wpływa na nasz mózg? – Ruch jest naszym naturalnym sposobem życia i bez niego mózg nie może prawidłowo się rozwijać. To widać na przykładzie niemowląt, które cały czas poruszają kończynami, jeśli
Viagra lekiem na Alzheimera?
Alzheimer dotyka setki milionów ludzi i mimo intensywnych badań nadal nie znaleziono skutecznej metody leczenia tej choroby. To się jednak może niedługo zmienić. Najnowsze badania pokazały, że użytkownicy sildenafilu (viagra) są o 69% mniej narażeni na rozwój demencji
Mózg jest przereklamowany
Dla naszych zachowań ciało jest równie ważne jak mózg Kiedyś sądziliśmy, że dzięki poznaniu naszego genomu dowiemy się większości tego, co powinniśmy o sobie wiedzieć. (…) W ostatnich czasach skłaniamy się jednak ku innej koncepcji – jesteśmy swoimi konektomami. Innymi słowy, to, kim jesteśmy jako jednostki, zależy od ogólnych i specyficznych połączeń nerwowych oraz innych właściwości wszystkich neuronów naszego układu nerwowego. Ta teoria wyrasta z przekonania, że mózg stanowi centrum kontroli
Światowy Dzień Udaru Mózgu
29 października to data, którą wszyscy powinniśmy znać. Ten dzień World Stroke Organization (Światowa Organizacja Udaru Mózgu) ustanowiła Światowym Dniem Udaru Mózgu. Udar mózgu jest to bardzo groźna choroba, która zagraża każdemu z nas.
Bohaterowie rozstawiają mnie po kątach
Czego można się nauczyć od dzieci z autyzmem Piotr Stasik – reżyser, scenarzysta, autor zdjęć i montażysta filmów dokumentalnych W twoim nowym filmie „Odmienne stany świadomości” oglądamy codzienność dzieci z autyzmem. Dlaczego akurat temu tematowi poświęciłeś kilka lat pracy? – Pierwszym impulsem była lektura książki „Urodziłem się pewnego błękitnego dnia” Daniela Tammeta. To sawant, u którego zdiagnozowano zespół Aspergera. Posługuje się on 11 językami. Potrafił wyrecytować z pamięci 22 514
