Подобно островам, торчащим из гладкой поверхности океана, сновидения пронзают наш сон бессвязными эпизодами сознания. Откуда появляются эти обрывки мыслей в спящем мозгу — этот вопрос давно беспокоит ученых и философов. Десятки лет ученые связывали сны с фазой быстрого движения глаз (БДГ), когда отдыхающий мозг парадоксальным образом производит высокочастотные мозговые волны, которые очень похожи на те, что рождаются во время бодрствования.

И все же сны мы видим не только во время БДГ. Несколько странных исследований обнаружили признаки сновидений во время не-БДГ-сна, когда в мозге царит медленноволновая активность — противоположная тревожному, активному, сознательному состоянию. И вот, благодаря исследованию, которое было опубликовано в Nature Neurosciece, мы, похоже, начали нащупывать ответ на каверзную дилемму.

Тщательно отслеживая мозговые волны спящих добровольцев, группа ученых из Университета штата Висконсин точно определили локальную «горячую точку» в мозге, которая активируется, когда мы спим, независимо от фазы сна, в которой находится человек.

«Вы действительно можете определить подпись спящего мозга», говорит автор исследования доктор Франческа Сиклари.

Более того, используя алгоритм, разработанный на основании ее наблюдений, группа ученых смогла точно предсказать, когда человек спит, с 90% точностью, и еще…

…и здесь самое интересное…

…приблизительно разобрать содержание снов.

«Мы выяснили, что спящий мозг и бодрствующий мозг могут быть намного более похожи, чем представлялось», говорит Сиклари.

Это исследование не только открывает дверь для моделирования снов для терапии ПТСР, но и может помочь ученым нащупать ниточку к тайне сознания.

«Важность этой статьи просто поразительна», говорит доктор Марк Благров из Университета Суонси в Уэльсе, не принимавший участия в исследовании.

Анатомия сна

В ходе полноценного ночного цикла сна мы проходим через разные стадии, характеризующиеся отличительными картинами работы мозга. Ученые часто используются ЭЭГ, чтобы точно захватывать каждую стадию сна, что включает размещение 256 электродов на черепе человека и последующее отслеживание числа и размеров мозговых волн на разных частотах.

Когда мы начинаем дремать, наши мозги демонстрируют низкочастотную активность, которая проходит по всей поверхности. Эти волны сигнализируют, что нейроны находятся в «спокойном состоянии» и не способны коммуницировать между областями мозга — поэтому низкочастотную активность часто связывают с потерей сознания.

Эти медленные колебания не-БДГ-сна в конечном итоге переходят в высокочастотную активность, сигнализирующую о переходе в фазу быстрого движения глаз. Эта фаза сна часто ассоциируется с яркими сновидениями — и эта связь так глубоко укоренилась в исследовании сна, что случаи фазы БДГ без сновидений или сны в фазе не-БДГ зачастую игнорировались как странности.

Оказывается, эти странные случаи намекали нам, что наше нынешнее понимание нейробиологии сна — не полное.

Ловцы сновидений

Чтобы пересмотреть эти парадоксальные результаты, Сиклари и ее команда отслеживали активность мозга 32 добровольцев при помощи ЭЭГ и будили их в течение ночи с произвольными интервалами. Затем ученые спрашивали сонных участников, снилось ли им что-то, и если да, что именно снилось. В общей сложности это происходило 200 раз за ночь.

Но вместо того, чтобы увидеть глобальное смещение активности, связанное со сном, ученые с удивлением обнаружили область мозга в задней части головы, которая динамически смещала свою активность на основе возникающих сновидений.

Сны были связаны с уменьшением низкочастотных волн в «горячей зоне» и с увеличением высокочастотных волн, отражающих высокие темпы нейронных активаций и активности мозга. Это было своего рода пробуждением, независимым от стадии сна или общей активности мозга.

«Все указывает на то, что необходима очень ограниченная, четко очерченная активация мозга для генерации сознательного опыта», говорит Сиклари. «До сих пор мы думали, что для генерации сознательного опыта должны активироваться большие области мозга».

То, что горячая зона подключается к действию во время сна, имеет определенный смысл. Предыдущие работы показали, что стимулирование этих областей мозга при помощи электрода может вызвать чувство пребывания «в параллельном мире». Эта горячая зона также содержит участки, которые интегрируют сенсорную информацию для построения виртуальной модели мира вокруг нас. Такого рода моделирование закладывает фундамент для множества наших воображаемых миров, и эта горячая зона отлично приспособлена для этого дела», говорят авторы.

Если активная горячая зона на самом деле представляет собой «сигнатуру сна», ее активность должна быть в состоянии сказать, спит ли человек в конкретно заданный момент. Авторы создали алгоритм на основании своих результатов и проверили его точность на отдельной группе людей.

«Мы будили их всякий раз, когда алгоритм говорил нам, что они спят, всего 84 раза», пишут исследователи.

В общей сложности этот алгоритм показал 90-процентную точность анализа присутствия сна — даже в тех случаях, когда участники эксперимента не помнили содержимое своих снов, но были уверены, что спали.

Читающие сны

Поскольку горячая зона содержит участки, которые обрабатывают визуальную информацию, ученые задумались, можно ли получить доступ к содержимому снов испытуемых при помощи ЭЭГ-считываний.

Сны могут быть исключительно осязаемыми, с разворачивающимися событиями, либо полностью абстрактными, как свободная фантазия, говорят ученые. Лица, места, движения и речь — все это привычные компоненты снов, которые обрабатываются легко выявляемыми регионами горячей зоны, поэтому исследователи решили сосредоточиться на этих аспектах.

Что примечательно, добровольцы, которые рассказывали, что говорили в своих снах, демонстрировали активность в областях мозга, отвечающих за речь; а те, кому снились люди, демонстрировали активность в центрах распознавания лиц.

«Это говорит о том, что сны используют все те же области мозга, что и сознательный опыт во время бодрствования, для определенного содержимого», говорит Сиклари, отмечая, что ранее исследования могли показать это только на примере «зоны сумерек», переходной между сном и бодрствованием.

Наконец, ученые заинтересовались, что происходит, когда мы спим, но не помним конкретных деталей. Оказалось, что у этого странного состояния есть отдельная ЭЭГ-подпись: запоминание деталей сна было связано со всплеском высокочастотной активности в передних областях мозга.

Рождаются интересные вопросы, например, отвечают ли фронтальные доли мозга за осознанные сновидения, особое состояние, когда люди понимают, что спят и могут менять содержимое сна.

Пробуждение жизни

Ученые пока не могут объяснить, что активирует горячую зону во время сна, но ответы могут подсказать нам, есть ли у сна биологическое назначение, например, переработка воспоминаний в крупные понятия о мире.

Картирование активности спящего мозга может также привести к появлению способов напрямую манипулировать нашими снами, используя неинвазивные процедуры, например, транскраниальную стимуляцию током. Введение в состояние сна может помочь людям с бессонницей, а разрушение тревожного сна может помочь пациентам с ПТСР лучше высыпаться.

Доктор Джуло Тонони, ведущий автор исследования, считает, что последствия этого исследования выходят далеко за рамки сна.

«Мы смогли сравнить, как ведет себя спящий мозг по сравнению с бодрствующим. Это исследование может стать ценной моделью для исследования сознания», говорит он.

За последнее время все большее распространение получают разработки в сфере робототехники и искусственного интеллекта, направленные не на решение логических задач, а на эстетическую сторону нашей жизни. К примеру, искусственный разум вполне сносно может писать музыку, монтировать видео и даже записывать песни. Теперь настал черед художественных произведений. В рамках конкурса RobotArt роботы соревнуются в том, кто же из них лучший творец.

RobotArt проводится уже второй год подряд и, в отличие от прошлогоднего соревнования, когда машинам «выдавали» принтеры, плоттеры и другие электронные устройства, в этот раз все картины нарисованы роботами обычными красками при помощи «традиционного» способа. В самом конкурсе приняло участие 38 команд, а общее количество созданных работ перевалило за две сотни. Большинство команд было сформировано из ученых различных научных учреждений, но были среди участников и профессиональные художники, которые сменили основное направление своей деятельности на более «высокотехнологичное».

Практически все «конкурсанты» были схожи по своему строению — в их конструкции присутствовала механическая рука, но не было ни одной команды, использующей одинаковые алгоритмы и принципы создания произведений. В некоторых случаях действиями машин управлял человек, в других роботы рисовали самостоятельно. При этом были представлены и крайне оригинальные образцы: одной системе требовались данные с камеры, которая отслеживала движения танцующего человека. Эти данные обрабатывались и преобразовывались в линии и цвета по определенным правилам. Другая машина превращала в произведение искусства образы электрической деятельности мозга человека, который, думая о различных вещах, управлял созданием картины. Но даже здесь нашлось место абстрактному искусству: робот Anguis выглядел как червяк с пневматическим управлением, который, ползая по листу бумаги, рисовал абстрактные образы.

Итоговый призовой фонд конкурса RobotArt составляет 100 тысяч долларов, а победители будут выявлены в ходе голосования. На результаты будут влиять как опрос пользователей Facebook, так и оценки судейской коллегии, в состав которой входят профессиональные художники и ученые-изобретатели. Ознакомиться со всеми работами можно на официальном сайте конкурса.

Сейчас все больше компаний пробуют свои силы на ниве создания квантовых компьютеров. Вот и Google решила вступить в эту гонку и объявила о том, что исследователи компании занимаются разработкой технологии квантовых вычислений. У Google уже есть рабочий образец шестикубитного квантового процессора, но сейчас специалисты нацелены на создание компьютера с 50 кубитами. Самого мощного в мире на данный момент.

Во главе исследовательской группы, которая отвечает за разработку, стоит Джон Мартинис, и они планируют создать свое квантовое устройство уже к концу текущего года. В случае успеха Google будут первой, кто сможет перешагнуть так называемый «барьер квантового превосходства». Это барьер, после которого производительность квантовой системы во время выполнения специализированных задач будет находиться далеко за пределами возможностей любого из существующих суперкомпьютеров.

Уже имеющийся у Google шестикубитный квантовый чип стал полигоном для отработки технологий изготовления кубитов, а также организации связей между ними. Разработка технологий для создания компьютера заняла порядка двух лет. По заявлению Джона Мартиниса,

«Нам еще предстоит проделать некоторый объем работы, в частности в области расположения кубитов так, как они будут располагаться на чипах крупномасштабных квантовых систем. Но все разработанные нами процессы работают должным образом, и мы готовы к совершению резкого качественного скачка. Этим скачком станет создание систем с 30-50 кубитами, работы над которыми уже ведутся в настоящее время».

Тестовый чип Google

Сейчас исследовательская группа насчитывает 25 человек, и в данный момент она проводит заключительные проверки некоторых конструктивных особенностей будущей квантовой вычислительной системы. Например, проводят тестирование линейного расположения цепочек кубитов, из которых и будет собрана двухмерная матрица для компьютера. Стоит сказать, что если поисковому гиганту удастся задуманное, их процессор станет огромным шагом к появлению реальных универсальных квантовых компьютеров.

За последний год ученые сделали несколько самых потрясающих открытий для всего человечества. Конечно, большая часть из них пролетела мимо ушей того самого человечества — мы, к сожалению, слишком заняты социальными сетями и кредитами, чтобы обращать внимание на такие мелочи. Ладно, отвлекитесь ненадолго, тут действительно важная информация. Кое-что вполне может перевернуть всю нашу жизнь, причем в ближайшее время!

Вторая луна

Объект под названием 2016 HO3 — ни что иное, как второй постоянный спутник Земли, обнаруженный совсем недавно. Астрономы выяснили, что он каждые пять-шесть сотен лет покидает земную орбиту, а затем возвращается вновь — вот, почему его смогли распознать только сейчас.

Бессмертное позвоночное

Ну, тут мы немного преувеличили. Но гренландская акула, обнаруженная учеными недавно, живет и в самом деле обескураживающе долго. Средняя продолжительность существования этих редких тварей составляет целых 400 лет. К тому же, акулы умеют впадать в анабиоз — не исключено, что некоторые из них еще динозавров застали!

Еще одна планета

В 2016 году ученые в Калифорнийском технологическом институте вычислили, что почти наверняка девятая планета находится далеко за пределами Плутона. Рассчитав движение гравитационных волн, астрономы поняли и размеры возможного «пополнения» в Солнечной системе. Девятая планета примерно в 15 раз больше Земли, а до Солнца от нее всего каких-то 240 триллионов километров.

Реабилитация инсульта

Использование стволовых клеток позволило врачам и ученым из Медицинской школы Стэнфордского университета в Калифорнии провести первую в мире полную реабилитацию пациентов после инсульта. В результате лечения многие вновь стали ходить. Это невероятный прорыв в истории медицины.

Переполненная вселенная

Благодаря телескопу Хаббл исследователи NASA обнаружили, что вселенная может быть гораздо более населенным местом, чем считалось ранее. По крайней мере, сейчас уже достоверно известно о том, что во вселенной существует в 10 раз больше галактик, чем мы считали ранее.

Борьба с параличом

Нейрофизиологам из Университета штата Огайо удалось разработать имплантат мозга, который позволяет парализованным пациентам двигаться снова. Да, звучит как фантастика, но первый исцеленный уже есть. Им стал 24-летний Ян Буркхарт — проведя без движения четыре года, он вновь стал на ноги и даже занялся спортом.

Proxima B

Proxima B это экзопланета, вращающаяся вокруг нашей звезды. Что в этом особенного? Да ничего, кроме того, что она единственная находится в идеальной точке для возникновения жизни. Представьте: возможные инопланетяне живут всего в пяти световых годах от нас!

Вертикальная посадка ракеты

В каждом научно-фантастическом фильме показывают вертикальную посадку, но в реальности она была осуществлена лишь недавно. Благодаря настойчивости Элона Маска, компания SpaceX провела уже несколько вертикальных посадок.

Источник темной материи

Совсем недавно астрономы и физики с удивлением поняли, что одна из самых ярких галактик Млечного пути, галактика Драгонфлай 44, на 99% состоит из темной материи. Более того, физики даже обвиняют ее в «нападении» на другие галактики — кто знает, чем кончится эта экспансия.

Перо археоптерикса

Помните «Парк Юрского периода», где ДНК динозавров находили в застывшем янтаре? Так вот все это вполне может осуществиться в реальности. Палеонтологи из Китайского университета геонаук обнаружили хорошо сохранившееся перо динозавра на янтарном рынке в Бирме. Ему 99 миллионов лет и да, дискуссия о возможности создания реплики из существующего ДНК уже идет.