Мы уже умеем читать мысли: студент Сколтеха об анализе данных в нейронауках

z_e9e33fb0

Александр Тышковский, аспирант Сколтеха по направлению биомедицинские технологии

Александр Тышковский, аспирант Сколтеха по направлению биомедицинские технологии, оказался среди трудолюбивых счастливчиков и прошел конкурсный отбор на двухнедельный образовательный курс по анализу данных в нейронауках. О том, почему мы уже умеем читать мысли человека, как предсказывать действия других организмов и как создавать карты активности отдельных участков мозга – рассказывает Александр. Итак, к делу!

Все мы, обучаясь в школе, проходили через ежегодную череду сочинений на тему «Как я провел это лето». Не пощадила эта вековая традиция и меня. И каждый раз, сталкиваясь с этим заданием, я испытывал острое желание просто сдать прошлогоднее сочинение, исправив в нем, разве что, некоторые даты, имена и орфографические ошибки. А все потому, что каждое мое лето было похоже на предыдущее: поездка на дачу к бабушке, встречи и прогулки с друзьями, катание на велосипеде, компьютерные игры. Но теперь, когда, по иронии судьбы, все сочинения остались в прошлом, мне есть, о чем рассказать. Лето 2014 года я запомню надолго.

В начале июня я вернулся в Москву из Массачусетского Технологического Института (MIT), в котором учился в течение года. Не успел я распаковать неподъемные чемоданы с зимними и летними вещами, как началась моя стажировка в компании «Биологика», длившаяся, без малого, два с половиной месяца. А с сентября меня ждала напряженная и интенсивная учеба в Сколтехе. На отдых и общение с близкими оставалось всего две недели в конце августа. Поэтому, когда я узнал о том, что успешно прошел жесткий конкурсный отбор в двухнедельную летнюю школу анализа данных в нейронауках, я засомневался. «Будет отличный преподавательский состав! Пожалеете, если не поедете!» – предупредила меня Татьяна Николенко, организатор летней школы. «Почему бы и нет? Гулять – так гулять!» – подумал я.

И поехал.

Следующие две недели я и мой напарник по сколтеховской скамье, Илья Курочкин, провели в Новогорске. Мы, вместе с другими студентами и профессорами, жили в гостинице «Lait Park», основанной в здании бывшей резиденции Берии. Номера в отеле соответствовали высокому статусу их прежнего хозяина: уютные, просторные, хорошо прослушивающиеся. Впрочем, насладиться роскошной жизнью нам едва ли удавалось: лекции шли с 9 утра до 10 вечера и прерывались лишь на еду, подзаряжавшую нас перед следующей парой.

_MG_3695

Лекции с запоем слушали и студенты и преподаватели. На камеру тоже работали и те, и другие.

Летняя школа по анализу данных в нейронауках состояла из 3 блоков, следовавших друг за другом: получение и анализ клеточных данных (электрофизиология и оптический имиджинг), математические методы анализа данных в пакете MatLab, методы геномики и биоинформатика в нейронауках. Каждый блок включал в себя лекции и практические занятия, в ходе которых мы не только знакомились с современными методами получения и обработки данных в нейробиологии, но и успешно применяли их на результатах реальных экспериментов.
По-настоящему высокий уровень летней школы обеспечили преподаватели – признанные специалисты в различных областях нейробиологии, приехавшие в Новогорск из самых разных уголков мира. Среди них: директор Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН профессор П.М. Балабан; профессор и председатель отделения нейронаук Университетского колледжа Лондона (UCL) Д.А. Русаков; профессор лаборатории Джанелия Фарм Медицинского Института Говарда Хьюза Алла Карпова; профессор Института мозга Рикен и Нижегородского университета Алексей Семьянов, руководитель отдела нейронаук НИЦ «Курчатовский институт» профессор К.В. Анохин; профессор Хельсинкского университета Леонард Хируг; сотрудник Средиземноморского института нейробиологии в Марселе Марат Минлебаев; профессор университета содружества Вирджинии Марк Реймерс; профессор университета Флориды Леонид Мороз; профессор Шанхайского института биологических наук и Сколковского Института Науки и Технологий Филипп Хайтович; профессор МГУ и Сколковского Института Науки и Технологий Михаил Гельфанд и многие другие.

Такой выдающийся и разносторонний преподавательский состав позволил нам взглянуть на нейробиологию с разных точек зрения и понять, как различные методы и уровни изучения мозга дополняют друг друга и вместе рисуют картину современной нейронауки. Хотя сам я никогда не занимался экспериментальной нейробиологией и основные исследования проводил в области биоинформатики и математического моделирования, мне было крайне интересно узнать о последних достижениях в разных сферах нейронауки и познакомиться с современными экспериментальными методами исследований. Я и представить себе не мог, каких высот смогли достичь ученые в понимании работы нашего мозга.

То, что раньше считалось фантастикой и фантазиями, сегодня оказывается установленным научным фактом. Например, сейчас становится возможным создавать карты не только строения мозга, но и активности отдельных участков мозга в зависимости от образа, возникающего в мыслях у человека. Существуют программы, основанные на алгоритмах машинного обучения, которые способны предсказать, какой образ в данный момент представил человек. А значит, мы уже умеем читать мысли, пусть пока на примитивном уровне. Не за горами тот день, когда человеку не нужно будет произносить ни слова для того, чтобы общаться: все его мысли будут считываться по активности его мозга.

Мало того, оказывается, можно не только прочитать мысли организма, но и предсказать, какое решение он примет через какое-то время, еще до того, как сам организм это осознает. Этот факт был подтвержден в эксперименте с мышью, где электроды, считывавшие активность ее мозга, позволяли предсказать, в какую часть комнаты пойдет мышь, до того, как она это делала. Другими словами, мы научились предсказывать действия других организмов. Подобные эксперименты, правда, без использования электродов и других инвазивных методов, были проделаны на людях. Интересно, что компьютерная программа предсказывала решение человека еще до того, как это осознавал сам испытуемый. Значит ли это, что у нас нет свободной воли? Что все наши поступки предопределены? Пока ответов на эти вопросы нет. Но ясно одно: человечество все ближе к тому, чтобы по активности мозга определять, о чем думает человек, чего он хочет и что намеревается сделать.

_MG_3592

По вечерам студенты и преподаватели не упускали возможности общаться друг с другом… и зачекиниться в резиденции Берии

Подобные факты заставляют не только задуматься над тем, кто мы такие, но и восхититься тому, чего достигла современная нейробиология. И все это было бы невозможно без совместных усилий специалистов различных областей биологии, химии, физики, информационных технологий, биоинформатики. На мой взгляд, именно акцент на разнородность как преподавателей, так и студентов сделал эту летнюю школу по-настоящему всесторонней и уникальной. Так, например, однажды профессор Реймерс поставил перед нами интересную задачу, требовавшую как знания экспериментальной нейробиологии, так и навыков программирования в пакете MatLab. Объединившись с однокашницей, мы решили эту задачу за полчаса, в то время как индивидуально каждый из нас решал бы ее неделю.

Несмотря на интенсивный график, мы не упускали возможности общаться друг с другом, делиться опытом, обсуждать прослушанные лекции. Но главное – профессора жили вместе с нами, в том же отеле. Это буквально стерло границы между студентами и преподавателями: мы чувствовали себя единым коллективом, вместе ужинали, вместе обсуждали научные открытия, вместе рассказывали друг другу истории из жизни, вместе смеялись. А по вечерам мы открывались с новых сторон и учили друг друга своим талантам: играли и пели под гитару, читали стихи, танцевали танго, постигали искусство фуги и многое-многое другое. Каждый из нас открылся не только как ученый, но и как талантливая, многогранная личность. Не было негативных эмоций, каждый чувствовал себя интересным, нужным. Именно это ощущение, ощущение того, что ты часть чего-то большого, уникального, необычного, сделало летнюю школу по-настоящему незабываемой.
Когда меня спрашивали: «Как ты провел это лето?», я отвечал: «Отлично, у Берии!» И пока мой собеседник испуганно искал в аптечке градусник, я рассказывал ему об этом удивительном опыте. И пусть теперь писать сочинение мне не нужно, в одном я уверен наверняка: прошедшее лето я точно не спутаю ни с одним предыдущим.

_MG_3838

Из Новогорска с любовью! До скорой встречи!

_MG_3833

По завершении летней школы кто-то с научным интересом разглядывал сертификаты, а кто-то задумался, вспоминая самые яркие моменты

* Летняя школа «Анализ данных в нейронауках» – 18 – 30 августа в Подмосковье прошел первый в России образовательный курс «Анализ данных в нейронауках», организованный совместно РОСНАНО, МФТИ и Сколтехом. Участниками программы стали более 20 российских специалистов из инновационных компаний и исследовательских лабораторий, а также аспиранты Сколтеха и научные сотрудники Центра живых систем МФТИ, заинтересованные в использовании современных методов в нейронауках. Целью курса «Анализ данных в нейронауках» является быстрое приобретение российскими специалистами практических компетенций в этой области.

Tweet about this on Twitter0Share on Facebook0Pin on Pinterest0Share on Tumblr0Share on VK