5 главных научных открытий 2022 года: защита от астероидов и загадки спящего мозга

1. Клетки мозга, выращенные в лаборатории, сами научились играть в пинг-понг

Этот проект называется DishBrain (Мозг в чашке). Но на самом деле место, где в тепле и питательном растворе обитают 800 тысяч человеческих нейронов, скорее похоже на инкубатор. От инкубатора к ноутбуку идет толстый кабель, а на экране гаджета идет партия в пинг-понг. Невидимый игрок реагирует ракеткой на перемещения мяча и чаще всего отбивает его. Самое удивительное, что ракеткой управляет тот самый “мозг в чашке”.

Микрочип, вживленный в клеточную культуру передает нейронам информацию о направлении и скорости полета мяча в виде электрических сигналов. Ответные сигналы нейронов управляют движениями ракетки - вправо или влево. В случае, если шарик коснулся ракетки, “мозг” получает вознаграждение в виде небольшого электрического “подарка”.

- Тесты показывают, что в результате тренировок наш маленький мозг играет все точнее и быстрее, - говорит Бретт Каган, главный научный сотрудник лаборатории Cortical, где проводят один из самых удивительных научных экспериментов.

По сравнению с человеческим мозгом, который насчитывает 86 миллиардов нейронов, мощность лабораторного мозга не слишком велика. Но ученые рассчитывают в будущем создать биологический компьютер. Дело в том, что искусственный интеллект, работающий на алгоритмах машинного обучения, разумным на самом деле не является. Голосовой помощник может хорошо поставленным голосом прочитать прогноз погоды, но Алиса не понимает, что такое дождь. Подростку достаточно несколько уроков, чтобы научиться водить машину, а беспилотный автомобиль Google все еще не готов к самостоятельному вождению после 32 миллиардов километров практики.

Ученые считают, что универсальный искусственный интеллект можно будет создать, сочетая вычислительную мощь электроники с уникальной способностью человеческого мозга к обучению. Выращенные в лаборатории нейроны станут основой суперкомпьютеров будущего.

2. Первое успешное тестирование защиты от астероидов

65 миллионов лет назад падение на Землю 10-километрового астероида Чиксулуб уничтожило динозавров. Повторение аналогичного события сегодня поставит крест на существовании человеческой цивилизации. Как это может произойти показано в фильме “Не смотрите наверх!” с участием Ди Каприо, Кейт Бланшетт и Мэрил Стрип. Однако успех миссии DART оставляет человечеству шанс на выживание. Мишенью для эксперимента по отклонению орбиты астероида был выбран двойной астероид Дидим (Земле он никак не угрожает). На встречу с ним 24 ноября 2021 года вылетел ударный зонд, размером с аппарат для продажи снеков и весом около 300 килограммов. Спустя примерно год - 26 сентября 2022 год, космический беспилотник на скорости 6 километров в секунду врезался в астероид Дидим В (диаметр 160 метров). Зонд-ударник был мгновенно уничтожен, но и движение астероид удалось замедлить: если раньше Дидим В делал полный оборот вокруг “старшего брата” Дидим А (диаметр 780 метров) за 11 часов 55 минут, то после удара время обращения сократилось на 32 минуты.

Успех миссии DART оставляет человечеству шанс на выживание в случае астероидной угрозы.

- Наше первое испытание системы планетарной защиты прошло успешно, — заявила Елена Адамс, системный инженер DART в Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса. - Я думаю, что земляне могут спать гораздо спокойнее.

3. Российские ученые клонировали гибридного ягненка

В прошлом году ученые МГУ, Сколтеха и Всероссийского института животноводства (ВИЖ) впервые клонировали необычного теленка: с него начнется создание стада коров, которые будут давать молоко, не вызывающее аллергии у детей.

Российские ученые впервые клонировали гибридного ягненка. Фото: minobrnauki.gov.ru

В этом году ученые впервые клонировали гибридного ягненка. Его особенность в том, ягненка вывели в результате скрещивания домашней овцы с горным диким бараном — памирским архаром. Это первый в мире клонированный гибридный ягненок, полученный с использованием генетического материала дикой фауны, подчеркивают ученые ВИЖ. Российские генные инженеры сделали важный шаг в развитии технологий геномного редактирования. Такой способ позволяет создавать новых животных для сельского хозяйства, а также восставать малочисленные популяции диких животных для сохранения генетических ресурсов животного мира.

4. Люди, находящиеся в коме, могут слышать нас

Неврологи госпиталя при Колумбийском университете сделали удивительное открытие. Они решили исследовать что же происходит там, во внутреннем мире людей, которые находятся в вегетативном состоянии. Пациентов, которые не демонстрировали признаков сознания, просили подвигать руками, представить, что они играют в теннис или походить по комнатам своего дома. А параллельно ученые смотрели, что происходит в их мозге с помощью функциональной МРТ или электроэнцефалографии. Изменения в активности мозга убедительно доказывали, что 15-20 процентов пациентов реагировали на просьбы врачей. Просто их разум оказывался “заперт” в неподвижном теле.

Недавние исследования показывают, что причиной этого состояния могут быть травмы головного мозга, которые приводят к отключению таламуса. Это область мозга, которая передает сигналы движения между телом и мозгом. Поражения этой зоны могут вызывать паралич двигательных функций на фоне скрытого сознания. Ученые делают вывод: во-первых, с больными, находящимися в коматозном состоянии, необходимо разговаривать. Во-вторых, есть надежда, что с ними можно будет установить контакт с помощью интерфейсов “мозг - компьютер”, например, они смогут управлять компьютерной мышью. И наконец, статистика демонстрирует, что люди, у которых на ранних стадиях обнаруживали “скрытое” сознание, заметно чаще возвращались к нормальной жизни.

5. А вместо пламенного мотора - сердце свиньи…

Трансплантологи клиники Университета Мэриленда впервые в мире пересадили 57-летнему Дэвиду Беннетту, страдавшему от тяжелой аритмии, сердце генно-модифицированной свиньи. Чтобы организм не отторг чужеродный орган животного другого вида ученые отредактировали у хрюшки в общей сложности 10 генов. Операция прошла успешно, через некоторое время мужчина вернулся домой. Однако спустя 2 месяца его состояние ухудшилось и “первопроходец» умер.

Тем не менее, это большое достижение, ученые собираются поставить на поток выращивание генно-модифицированных кабанчиков, органы которых можно будет пересадить людям. Такой подход мог бы продлить жизнь большому количеству пациентов, поскольку ждать органов от человеческих доноров приходится месяцами и даже годами.