Lehet a labdarúgás biztonságban?


            

Az Aaron Hernandez ügyvéd az Országos Labdarúgó Ligát a boncolás után pernyerteli, és megállapította, hogy a 27 éves játékos, akit öngyilkosság miatt halt meg gyilkosság elkövetése után, egy agyi megbetegedésnek nevezett krónikus traumás encephalopathia (CTE). Egy új tanulmány szerint a gyerekek, akik 12 éves koruk előtt kezelik a labdarúgást, veszélyeztetik a CTE kifejlődésének veszélyét, ami hangulatváltozásokat, agresszivitást és dementia-szerű tüneteket okozhat. Egy másik újabb tanulmány azonban azt állapította meg, hogy a CTE az agyában az NFL játékosok 99 százalékában volt megfigyelve.

A futball természeténél fogva nem biztonságos?

A rossz hírek ellenére nincs egyetértés a kérdés megválaszolásával kapcsolatban. Néhány kutató azt gondolja, hogy a labdarúgás a legjobb megoldás. Mások szerint a sport biztonságosabbá tehető a felszereléssel és a képzés módosításával kapcsolatban, vagy legalábbis, hogy nincs elegendő bizonyíték arra, hogy eldobja az egész játékot. [See Images of Brains with CTE]

"Vannak más dolgok, amelyekre tudnunk kell, hogy válaszolhassunk erre" – mondta Erik Swartz, a New Hampshire-i Egyetem kineziológusa. Swartz azonban azt mondta, hogy a kutatók még régóta nem tudják lerázni az edényt az úton.

 A Denver Broncos Chris Harris (25) a New England Patriots-i Aaron Hernandez-ral (81) foglalkozik 2011. december 18-án. Halálát követően Hernandezről kimutatták, hogy degeneratív agyi megbetegedése van, .

A Denver Broncos Chris Harris (25) a New England Patriots Aaron Hernandez-vel (81) foglalkozik 2011. december 18-án. Halálát követően Hernandez-nek egy degeneratív agyi betegsége volt, hogy a fejét befolyásolja.

             Kredit: Marc Piscotty / Getty Images

"Nem akarjuk folyamatosan azt mondani, hogy többet kell megtudnunk, vagy többet akarunk tudni" – mondta a Live Science-nek. "Manapság sokkal többet tudunk, mint 20 évvel ezelőtt, a tudomány jobb, a bizonyítékok erősebbek."

A krónikus traumás encephalopathiát "lyukas részeg szindrómának" nevezték, mivel úgy gondolták, hogy ez a probléma leginkább a boxereket érinti. Ez nem. 2002-ben a volt Pittsburgh Steelers labdarúgó Mike Webster boncolása, aki 50 évesen halt meg, feltárta a CTE megkülönböztető jelét: a tau nevű fehérje felépítése. A tau rendellenességek is jelen vannak az Alzheimer-kórban szenvedő betegeknél, és a CTE-ben szenvedő emberek tünetei dementia-szerűek. Ezek közé tartozik az impulzivitás, a memória elvesztése, zavartság, remegés és mozgásproblémák, valamint a depresszió és a szorongás

 A felső képek itt normális agyat mutatnak. Az alsó képek az egykori Texas University-i labdarúgó-játékos Greg Ploetz agyát mutatják, aki 66 éves korában meghalt.

A leggyakoribb képek itt normális agyat mutatnak. Az alsó képek az egykori Texas University of Texas játékos, Greg Ploetz agyát mutatják, aki 66 éves korában meghalt.

             Kredit: Dr. Ann McKee, Szerzői jog: BU Photography

A CTE jelenleg csak boncolással diagnosztizálható, bár ez megváltozhat. A szeptemberi PLOS ONE című folyóiratban megjelent tanulmány megállapította, hogy a CCL11 nevű gyulladásos fehérje a CTE-ben szenvedő betegek cerebrospinalis folyadékában magas koncentrációban cirkulál, szemben az Alzheimer-kórban szenvedő betegekkel vagy hosszú távú agyi károsodásokkal. A kutatók még nem tudják, hogy a fehérje előrehaladt-e a betegség korai vagy késői szakaszában, vagy hogy a fehérje szintje megfelel-e a betegség súlyosságának, de a CCL11 potenciális biomarker lehet a betegség diagnosztizálása során az élet során, írtak

.

A kutatók képtelenek a betegség diagnosztizálására mindaddig, amíg egy személy meghal, egyike azon problémáknak, amelyekkel a tudósok próbálják kitalálni, hogy mennyire veszélyes a futball. Júliusban a bostoni egyetem által vezetett kutatás a 111 korábbi NFL-játékos 110-es 110 agyában bizonyította a CTE-t. E tanulmány korlátozása az, hogy mivel a CTE-t nem lehet halál utáni állapotban diagnosztizálni, azok a családok, akik a szeretteikben demencia-szerű tüneteket észleltek, aránytalanul nagy valószínűséggel adományozhatják agyukat a kutatásra. A CTE diagnózisa a beteg életben tartása mellett pontosabb statisztikákhoz vezetne.

A másik probléma az, hogy sok kérdés a CTE kialakulásával és a legsebezhetőbbekkel kapcsolatban még mindig nem válaszol.

"Mindenkinek más genetikai háttere van" – mondta Jonathan Cherry, a Boston Egyetem posztdoktori munkatársa és a CCL11 kutatás vezető szerzője. "Különböző környezeti tényezők játszanak szerepet."

Cherry azt mondta, hogy a kutatók tudják, hogy a CTE nem követeli meg az emberektől a tényleges agyrázkódásokat, amelyek traumás agyi hatások, amelyek észrevehető tüneteket okoznak, mint a zavartság, émelygés és csengő fül. Az alvászó hatások, ha elég időnként ismétlődnek, CTE-hez is vezethetnek. A CCL11 vizsgálatban Cherry és munkatársai azt találták, hogy a gyulladásos fehérje, hasonlóan a CTE-hez, nem korrelál az agyrázkódás számával, akit valaki kapott az életben, de évek óta futballozott.

"Valami, amit megpróbálunk válaszolni, hogy hány találat túl sok találat," mondta Cherry az élő tudománynak.

 A Vicis Zero1 labdarúgó sisak célja, hogy csökkentse a fejütközést egy rugalmas héjjal és deformálható, oszlopszerű belső réteggel.

A Vicis Zero1 labdarúgó sisak célja, hogy csökkenti a fejet ütések egy rugalmas héj és deformálható, oszlopszerű belső réteg.

             Hitel: VICIS

Bizonytalan információ hiányában próbálkoznak a labdarúgás biztonságossá tételével. Az NFL által finanszírozott nagy lendület a jobb sisakok kialakítása. A professzionális területeken a legfrissebb a Vicis Zero1, egy nagyobb felületű sisak és egy rugalmas külső héja, amely ütközés közben adta meg "mint egy autó lökhárító", mondta Vicis vezérigazgatója, Dave Marver. A hagyományos párnázás helyett a sisak belseje rugalmas "oszlopokból" áll, amelyek megfordulhatnak és csípnek fel a forgóerők elnyelésére. A sisak mindenekelőtt az NFL 2017-es laboratóriumi tesztelésében szerepelt. Ezt már a Kansas City Chiefs vezérigazgatója, Alex Smith szerint a Business Insider szerint, és a Mississippi Egyetem márciusban bejelentette, hogy kipróbálja a sisakját is a játékosai számára. A Vicis tovább kívánja finomítani a technológiáját, mondta Marver, és a cég mérnökei kifinomult számítógépes modellezést és új típusú teszteket használnak a sisakok továbbfejlesztése érdekében.

Mégis, Vicis óvatosnak tartja, hogy termékét ne támadja meg agyrázkódásnak.

"Mindaddig, amíg vannak ütközéses erők, az agyrázkódás veszélye" – mondta Marver. A különböző embereknek különböző küszöbértékük van az agyrázkódásra vonatkozóan, mondta Marver, és a sisak nem eléggé elegendő ahhoz, hogy megvédje az összes lehetséges találatot.

A sisakgyártó vállalatok már túl voltak az agyrázkódás csökkentésére vonatkozó állításokkal. A bukósisak Riddell a sisakját azzal a céllal forgalmazta, hogy az agyrázkódás veszélyét 31 százalékkal csökkentette, még akkor is, ha egy biomechanikai laboratórium 2000-ben figyelmeztette a vállalatot, hogy egyetlen sisak sem ígérheti meg az agyrázkódás kockázatát. 2013-ban Riddell 11,5 millió dollárt halmozott fel arra, hogy ezeket a követeléseket a Colorado családja által benyújtott peres eljárás eredményeképpen fia szenvedte súlyos agyrázkódást a játék során.

Egyes kutatók azzal érvelnek, hogy a sisakok a probléma részét képezik – vagy legalábbis nem egyértelmű megoldás. Minél nagyobb a sisak (és a VICIS Zero1 nagyobb, mint sok), annál nagyobb a felszíni hatás, a Swartz University of New Hampshire szerint. (Több hatás több agyi traumát jelent az idő múlásával.) A sisakok szintén hamis biztonságérzetet kínálnak a játékosoknak, mondta Swartz. Ha a fejedet hüvelyk műanyagból és párnázásból vakolják, akkor nagyobb valószínűséggel más emberekbe vetik be, mint ha sisak nélküli vagy. [5 Ways Science Could Make Football Safer]

A sisakok tagadhatatlanul fejvédelmet biztosítanak, mondta Swartz, és ők a játék szükséges részét képezik. De ő és kollégái tesztelnek egy módszert a sisak nélküli képzésre a kollégium és a középiskolás játékosok számára. Az ötlet, Swartz szerint, arra kell tanítani a játékosokat, hogyan kell kezelni és blokkolni fejvédő nélkül, hogy az ő ösztönös vágya a fejük megóvására izom memóriává váljon

"Rögtön nyolc éve játszottam, és soha nem jutott eszembe, hogy a fejemmel kapcsolatba kerüljek" – mondta Swartz. A rögbi játékosok megrázkódtatásokat és fejsérüléseket kapnak, mondta, de nem szenvednek olyan sok fejfedést, mint a futballisták.

Egy olyan tanulmányban, amelyben a New Hampshire-i Egyetem futballisták véletlenszerűen kapták a sisak nélküli képzést, Swartz és csapata úgy találta, hogy azok, akik sisak nélkül edzettek, 30 százalékkal kevesebb fejfájást tapasztalt a szezon folyamán, mint azok, akik sisakokkal kiképzett. A kutatók nagyobb véletlenszerű próbát végeztek a középiskolásokban, de ezek az eredmények még nem publikáltak

Akár 30 százalék elég ahhoz, hogy megakadályozza a hosszú távú károkat, senki sem tudja.

– Egy bizonyos küszöbön nem fogunk elégedettek – mondta Swartz. "Csak azt akarjuk elérni, amennyire csak tudjuk."

A fejet okozó hatások még károsabbak lehetnek azoknál a sportolóknál is, akik még mindig felülemelkednek egy korábbi agyrázkódástól. Ezért fontos az agyrázkódás diagnózis. Ennek ellenére a sportolók diagnózisa nem volt annyira, mint amilyennek szüksége van, mondják a szakértők. [5 Facts About Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE)]

Amikor a sportolót a mezőny fején találják meg, a National Collegiate Athletic Association (NCAA) szabványok olyan kognitív és neurológiai teszteket igényelnek, amelyek a tünetekkel és a helyszíni mérlegeléssel foglalkoznak. Ez nem elég, mondta Semyon Slobounov, a kineziológiai és idegsebészeti professzora a Penn State Egyetemen, és a "Concussions in Athletics: Brain to Behaviour" szerzője (Springer-Verlag New York, 2014). Ahhoz, hogy ténylegesen értékelje agyrázkárosodás, Slobounov mondta Live Science, a sportolóknak közvetlen értékelésre van szükségük. A Penn State Központja a Sportos Lázadás Kutatás és Szolgálat számára, ez az értékelés magában foglalhatja a funkcionális mágneses rezonancia képalkotást (fMRI), a diffúziós tenzor képalkotást, az elektroencefalogramokat és az agyműködés közvetlen mérésének más módszereit.

"Az összevágó sérülés egyértelműen az agy patofiziológiai változásaihoz kapcsolódik", ami azt jelenti, hogy az agyszövet szerkezetének és működésének megváltozását jelentik, mondta Slobounov

.

Ez a változás továbbra is fennállhat, még akkor is, ha nyilvánvaló tünetek, mint a zavartság vagy a szédülés, tisztázta. Más szóval, a sportolóknak a tünetek visszaeséséért való visszaszerzésével nem garantálják, hogy az agyuk valóban visszaállt. A legtöbb játékos szabadon játszható egy hét múlva, mondta Slobounov, míg a véráramlásról szóló tanulmányok azt mutatják, hogy az agyműködés megváltozása 30 nap múlva fennáll. A sérülést olyan játékosok keverhetik össze, akik többet követnek, mielőtt az agy meggyógyulna

Ugyanakkor Slobounov elmondta, hogy a sportolók agysejtjei gyorsabban térnek vissza az agyrázkódástól, mint a nonathletesek agya, és ő és munkatársai azt találták, hogy a könnyű, kis ütésű edzés már két nappal a sérülés utáni kezdetekor meggyorsíthatja a helyreállítást. Az agyi edzés előnye az egyik oka annak, hogy Slobounov azon szakemberek közé tartozik, akik nem szívesen dobják el a futballt a fürdővízzel

"Aggódni kell a fogyatékossággal és a mobilitással, az elhízás problémáival és a gyerekeknek, akik nem gyakorolnak gyakorlást" – mondta Slobounov, miközben még mindig jellemzi az agyrázkódásokat, mint "komoly problémát".

A fizikailag aktív életmód előnyei miatt Swartz habozás nélkül elítéli a labdarúgást is. Lehetséges, hogy elegendő bizonyíték támasztja alá azt, hogy a teljes játékot későbbi korosztályokra halasztják, mondta. Szeptemberben a bostoni egyetem kutatói megjelentették a Translational Psychiatry folyóiratban megjelent adatokat, amelyek azt mutatták, hogy azok a személyek, akik 12 éves koruk előtt kezdtek játszani, nagyobb valószínűséggel mutatják a depressziót, a kognitív működés problémáit és a viselkedési szabályozást a középkorban, mint azok, akik később kezdtek telefonon és online pszichológiai tesztelésen keresztül. További kutatásokra van szükség ahhoz, hogy bármilyen szakpolitikai változtatást vagy útmutatást tegyen, írta a kutató.

"Ha egy szülő eldönti, hogy" a gyermekem futballozni fog, de két vagy három évig indulnak labdarúgó-labdarúgásban, majd fokozatosan áttérnek a labdarúgás irányítására ", ez szinte objektíve biztonságosabb "mondta Swartz, egyszerűen azért, mert a gyermek kevesebb teljes fejsértést kap. Érdemes gondolkodni azon a koron, amikor a gyerekek képesek mérlegelni a játék kockázatait és előnyeit. "

Cherry számára, aki szétválasztja a CTE postmortem következményeit, nehéz megnézni, hogyan csökkenthető a kockázat elég.

"Amikor az emberek megkérdezik, hogy mi a legjobb módja annak, hogy ne kapjanak CTE-t, azt mondom nekik, hogy nem érnek el a fejükben" – mondta. "Ez a biztos módja annak, hogy ne kapj CTE-t, nagyon nehéz megmondani, hogy hogyan lehet biztonságosabbá tenni a sportot, ha az a mód, hogy ne érjen a fejbe – és ez a labdarúgás. az emberek azt kérdezik. "

Eredeti cikk az Élő tudományról.

        

SpaceX Rocket 10 műhold indítására Orbitra Hétfő: Hogyan nézhetünk élőben


                     SpaceX Rocket a 10 műhold indításához Hétfő hétfő: Hogyan nézhetünk élőben

            
                                            

A SpaceX Falcon 9 rakéta áll a társaság indítópárnáján a kaliforniai Vandenberg Air Force Base-on, az Iridium-2 küldetés előtt 2017 júniusában. Hasonló Falcon 9 rakéta indít 10 Iridium Next kommunikációs műholdat a pályára ugyanaz a pad az Iridium-3 küldetésnél, október 9-én, 2017.

                     Hitel: SpaceX
                

            

A SpaceX nevű privát űrrepülőgép tervezi, hogy 10 kommunikációs műholdat indít a kis földi pályára hétfőn (október 9), és online élőben nézheti.

A SpaceX Falcon 9 rakéta ütközik a Vandenberg Air Force Base-ból Californiában, 8:37 órakor EDT (5:37 PDT / 1237 GMT), és 10 műholdat szállít az Iridium Communications számára. Az élő webes közvetítés várhatóan hamarosan elindul az indító ablak megnyitása előtt, és megtekintheti a SpaceX honlapján, vagy itt az Space.com-on.

A műholdak az Iridium Next konstelláció részét képezik, amely végül 66 elsődleges műholdból és kilenc keringős mentő műholdból áll (valamint hat helytakarékos mentés). Ez a nyolc tervezett SpaceX elindítása a harmadik az Iridium Next konstellációhoz, és 30-ra állítja a műholdak teljes számát.

Az újbóli felhasználható Falcon 9 fokozó, amelyet a holnapi indításkor fognak használni, az első repülést hajtja végre, egy cég képviselője elmondta az Space.com-nak. Kedden (október 5-én) befejezte a statikus tűzpróbát. A SpaceX megpróbálja leállítani a támasztóoszlopot a Csendes-óceánon egy hajózó hajóról a bevezetés után, így felhasználható egy jövőbeli küldetésre. A SpaceX sikeresen landolt egy Falcon 9 első fokozatú rakétát 16-szor, és idén két erősítőt helyezett vissza.

 Illusztráció egy Iridium NEXT műholdon a pályán.

Illusztráció egy Iridium NEXT műholdon a pályán.

             Hitel: Iridium Communications

Az Iridium Communications bejelentette a hét elején, hogy elkezdte tesztelni és érvényesíteni az Iridium Certus szolgáltatását, amely az Iridium Next szatelliteket felhasználja, hogy "valóban globális szélessávú szolgáltatást nyújtsanak" felhasználóinak, a vállalat nyilatkozatának megfelelően. A 66 műhold szétterül a bolygó körül, hogy szolgáltatásokat nyújtson a világon a távoli régióknak, mondta a vállalat.

"Az Iridium Certus alapvetően megváltoztatja a légi közlekedés, a tengeri, a földi mobilok, a tárgyak internetének és a kormányzati felhasználóknak a műholdas kapcsolat állapotát" – nyilatkozta Matt Desch, az Iridium vezérigazgatója. "Ennek a fontos mérföldkőnek az elérése lendületet ad a küldetésünknek, hogy olyan világméretű, szélessávú szolgáltatásokat és alkalmazásokat vezessünk be, amelyek segítenek partnereinknek, hogy független kommunikációs megoldásokat kínáljanak, függetlenül attól, hogy más szélessávú technológiákat támogassanak."

A kereskedelmi szolgáltatás várhatóan a 2018-as "korai második negyedévében" áll rendelkezésre, a nyilatkozat szerint

.

                    
            

Szerdán (október 11-én) újabb SpaceX Falcon 9 rakétát terveznek elindítani a NASA Launch Complex 39A-ból a Kennedy Space Center-ben Floridában, egy másik, a SES 11 / EchoStar 105 nevű kommunikációs műholdat vezetve.

Az augusztus 7-én elhalasztott Falcon 9 erősítője már egy űrrepülést végzett. Február 19-én a Booster segített egy sárkány teherhajó elindításához, hogy a NASA-t szállítsa a Nemzetközi Űrállomásnak, és pontosan elindult egy SpaceX-féle roncshajón.

Elon Musk ezen a héten írta az Instagram-ot, hogy a cég megpróbálja majd ismét felszállítani ezt az emlékeztetőt

Kövesse a Calla Cofield @ callacofield-ot. Kövess minket @Spacedotcom, Facebook és Google+. Eredeti cikk a Space.com-on

        

Az új elmélet repedések Nyissa meg a mélyvérű hálózatok fekete dobozát



Még ahogyan a "mély neurális hálózatok" néven ismert gépek megtanultak beszélgetni, megverte a videojátékokat, álmodozik, festik a képeket, segítenek a tudományos felfedezésekben, zavarba ejtették emberi alkotóikat is, akik soha nem várták az úgynevezett "mély tanulás" algoritmusokat, hogy olyan jól működjenek . Egyetlen alapelv sem vezérelte e tanulási rendszerek kialakítását, az agy architektúrájából kivont bizonytalan inspirációt kivéve (és senki sem érti igazán, hogy ez hogyan működik).

Quanta Magazine


Szerző

Az eredeti történet újranyomtatva a Quanta Magazine engedélyével, egy szerkesztői független kiadvány a Simons Alapítvány, amelynek feladata a tudomány közismertségének javítása a matematika és a fizikai és az élettudományok kutatási fejlesztéseinek és trendjeinek fedezésére

Az agyhoz hasonlóan a mély neurális hálózatok rétegei neuronok – mesterségesek, amelyek a számítógépes memória jelei. Amikor egy neuron ég, jeleket küld a csatlakoztatott neuronoknak a fenti rétegben. A mély tanulás során a hálózatban bekövetkező kapcsolatok erősödnek vagy gyengülnek, ha a rendszer jobbá teszi a bemeneti adatokról érkező jelek küldését – egy kutya fényképének pixeleit, például a rétegekig a megfelelő high- mint például a "kutya". Miután a mély neurális hálózat "megtanulta" a több ezer minta kutyafotóból, a kutyákat az új fotókon pontosan azonosítani tudja, amennyit az emberek képesek. A különleges esetekből a tanulás során felmerülő általános fogalmakba való mágikus ugrás mélyen idegi hálózatokat eredményez, miként az emberi érvelés, a kreativitás és a többi kar együttesen "intelligencia". A szakértők azt gondolják, hogy mi a mélytanulásról van szó, amely lehetővé teszi az általánosságot milyen mértékben képes az agy a valóságot ugyanúgy megragadni.

Lucy Reading-Ikkanda / Quanta Magazine A múlt hónapban egy berlini konferencia-beszélgetés YouTube-videója széles körben megosztott a mesterséges intelligencia kutatók között, felajánlotta a lehetséges választ. A beszélgetésben Naftali Tishby a Jeruzsálemi Héber Egyetem informatikusa és idegtudósai bizonyítékot szolgáltattak egy új elmélet támogatására, amely elmagyarázza, hogy a mély tanulás hogyan működik. Tishby azt állítja, hogy a mély neurális hálózatok az "információs szűk keresztmetszet" néven ismert eljárás szerint tanulnak, amelyet ő és két munkatárs először 1999-ben tisztán elméleti fogalmakkal írtak le . Az a gondolat, hogy egy hálózat felborítja a külsõ részletek zajos bemeneti adatait, mintha az információt szűk keresztmetszet révén összenyomná, és csak az általános fogalmak szempontjából legfontosabb jellemzõket tartja meg. Tishby és diákja, Ravid Shwartz-Ziv új, 19459356-os számítógépes kísérletekkel megmutatják, hogy ez a megnyomorodás a mély tanulás során történik, legalábbis azokban az esetekben, amikor tanulmányozták őket.

Tishby's megállapítások az AI közösség zümmögnek. "Úgy vélem, hogy az információs szűk keresztmetszet ötlete nagyon fontos lehet a jövőben a mély idegi hálózatok kutatásában" – mondta Alex Alemi a Google Research-ben, aki már kifejlesztett egy új közelítési módszert szűk keresztmetszet elemzése a nagy mély neurális hálózatokba. A szűk keresztmetszet "nemcsak elméleti eszközként szolgálhat arra, hogy megértsük, miért dolgoznak a neurális hálózataik, és jelenleg is, hanem a hálózatok új célkitűzéseinek és architektúráinak építésének eszközeként is" – mondta Alemi.

Néhány kutató továbbra is szkeptikus, hogy az elmélet teljes mértékben elismeri a mély tanulás sikereit, de a New York-i Egyetem részecskészfizikusa, Kyle Cranmer aki gépi tanulással foglalkozik a nagy Hadron Collider azt mondta, hogy a tanulás általános elveként "valahogy illata van". Geoffrey Hinton a mély tanulás úttörője, aki a Google-on és a Toronto-i Egyetemen dolgozik, e-mailben Tishby-t miután megnézte a berlini beszédét. "Nagyon érdekes" – írta Hinton. "Még több tízezer alkalommal kell hallgatnom, hogy igazán megértsem, de nagyon ritka, hogy manapság egy nagyon eredeti ötletet hallgasson, amely lehet egy nagyon nagy rejtélyre adott válasz."

Tishby szerint, aki az információs szűk keresztmetszetet a tanulás mögött meghúzódó alapelvnek tekinti, függetlenül attól, hogy Ön egy algoritmus, egy housefly, egy tudatos lény vagy egy fizikai számítás az emergens viselkedésről, a régóta várt válasz "az, hogy a leginkább a tanulás fontos része valójában feledésbe merült. "

A bottalék

Tishby elkezdte mérlegelni az információs szűk keresztmetszetet azon idők folyamán, amikor más kutatók először átgondolták a mély neurális hálózatokat, bár sem fogalmakat még nem neveztek el . Az 1980-as években volt, és Tishby azon gondolkodott, hogy a jó emberek beszédfelismerésen vannak-e, ami nagy kihívás volt az AI idején. Tishby rájött, hogy a probléma lényege a relevancia kérdése: Melyek a leghangsúlyosabbak a szóban forgó szónak, és hogyan vonjuk ki ezeket a változókból, amelyek kísérik őket, mint például az ékezetek, a mumbling és az intonation? Általában, amikor a valósághoz tartozó adatok tengerével szembesülünk, mely jeleket tartjuk meg? 1948. [19459498] [19459498] Naftali Tishby, a Jeruzsálemi Héber Egyetem számítástechnikai tanára.

Miriam Alster, Flash 90. ELSC Művészi és Brain Week 2016

sokszor a történelemben, de soha nem fogalmazták meg helyesen "- mondta Tishby egy interjúban a múlt hónapban. "Sok éven át az emberek úgy gondolták, hogy az információelmélet nem a megfelelő módszer a relevanciára gondolni, kezdve a téves elképzelésekkel, amelyek egészen Shannonhoz mennek."

Claude Shannon, az információelmélet alapítója, bizonyos értelemben felszabadította az 1940-es évekből származó információk tanulmányozását azáltal, hogy absztrakt módon – 1-es és 0-as formában – pusztán matematikai jelentéssel bír. Shannon úgy vélte, hogy Tishby szerint "az információ nem a szemantikáról szól." De Tishby azzal érvelt, hogy ez nem igaz. Az információelmélet használatával rájött, hogy "pontos" értelemben definiálhat "releváns".

Képzeld X, olyan összetett adatkészlet, mint egy kutyafotó pixelei, és Y egyszerűbb változó, mint a "kutya" szó. A "releváns" információkat X-ben az Y-ről összegyűjtheted úgy, hogy az X-et annyira összezavarodod, amennyit csak tudsz, anélkül, hogy elveszítenéd az Y képességét. 1999-ben Tishby és co -authors Fernando Pereira most a Google-nál, és William Bialek most a Princeton Egyetemen, matematikai optimalizációs problémaként fogalmazta meg. Alapvető ötlet volt, semmiféle gyilkos alkalmazás nélkül. "30 éve gondolkodtam ezen a vonalon különböző kontextusokban." – mondta Tishby. "Az egyetlen szerencse az volt, hogy a mély neurális hálózatok annyira fontosak lettek volna." 19459061

A mély neurális hálózatok mögött álló elgondolás évtizedekig megindult, a beszéd- és képfelismerési feladatok terén a 2010-es évek elején elért teljesítményük a továbbfejlesztett képzési programok és a nagyobb teljesítményű számítógép-feldolgozók miatt történt. Tishby felismerte potenciális kapcsolatát az információs szűk keresztmetszet elvével 2014-ben a fizikusok meglepő papírjának olvasása után David Schwab és Pankaj Mehta

A 19459006-os duó felfedezte, hogy egy Hinton által feltalált mély tanulási algoritmus a "mély hit net" -nek működik, egy adott esetben, pontosan ugyanúgy, mint a renormalizáció, a fizika által használt módszer, a fizikai rendszeren a durva szemcsézettség a részleteit, és kiszámítja az általános állapotát. Amikor a Schwab és a Mehta a mágneses modellre alkalmazta a mély hit hálót "kritikus pontjában", ahol a rendszer fraktálissá vagy önállóvá válik minden skálán, azt találták, hogy a hálózat automatikusan alkalmazta a renormalizáláshoz hasonló eljárást, hogy felfedezze a modell állapotát. Lenyűgöző jel volt, hogy amint azt a biofizikus [Ilya Nemenman] akkoriban akkoriban elmondta: "a statisztikai fizika kontextusában lényeges jellemzők kibontakoztatása és a mély tanulási kontextusban a lényeges jellemzők kinyerése nemcsak hasonló szavak, hanem ugyanazok. " Az egyetlen probléma az, hogy általában a valós világ nem fraktál. "A természeti világ nem fül füle füle füleire; ez a szemgolyó az emberek arcán a jeleneteken, "mondta Cranmer. "Tehát nem mondanám, hogy a természetes képek mélyreható tanulása nagyon jól működik." De Tishby, aki abban az időben a hasnyálmirigy-rák kemoterápiája volt, rájött, hogy mind a mély tanulás, mind a durva szemcsézési eljárás lehet amelyet szélesebb ötlet veszi körül. "A tudományról és a régi gondolataimról alkotott gondolkodás a gyógyulás és a gyógyulás fontos részét képezte", mondta.

Noga Zaslavsky, balra és Ravid Shwartz- Ziv segített kidolgozni a mélytanulás információs szűk keresztmetszeteit, mint a Naftali Tishby végzős hallgatóit.

Noga Zaslavsky / Ravid Shwartz-Ziv

2015-ben ő és diákja, Noga Zaslavsky azt feltételezte hogy a mélytanulás olyan információs szűk keresztmetszet, amely a lehető legnagyobb mértékben tömöríti a zajos adatokat, miközben megőrzi az adatok adatait. Tishby és Shwartz-Ziv új, mély neurális hálózatokkal kapcsolatos kísérletei rávilágítanak arra, hogy a szűk keresztmetszet valójában hogyan játszik szerepet. Egy esetben a kutatók olyan kis hálózatokat használtak fel, amelyek képessé váltak a bemeneti adatok címkézésére 1-es vagy 0-as (gondolt "kutya" vagy "nem kutya"), és 282 neurális kapcsolatukat véletlenszerű kezdeti erősséggel adták. Ezután nyomon követték, hogy mi történt, mint a hálózatok, amelyek mély tanulással foglalkoznak 3000 minta bemeneti adatkészletekkel.

A mélyreható tanulási eljárások többségében használt alapalgoritmus, "Sztochasztikus gradiens süllyedés": Minden alkalommal, amikor a képzési adatok be vannak táplálva a hálózatba, a mesterséges neuronok rétegei felfelé süllyednek. Amikor a jel eléri a felső réteget, akkor a végső égetési mintát összehasonlíthatjuk az 1-es vagy 0-as, a "kutya" vagy a "kutya nélkül" helyes címkéjével. A tüzelési mintázat és a helyes mintázat közötti különbség " szétszórva "a rétegek között, ami azt jelenti, hogy – mint egy vizsga korrekciója, az algoritmus megerõsíti vagy meggyengíti az egyes kapcsolatokat, hogy a hálózati réteg jobb legyen a helyes kimenõ jel előállításához. A tréning során a képzési adatok közös mintázata tükröződik a kapcsolatok erősségeiben, és a hálózat az adatok helyes címkézésében szakértővé válik, például egy kutya, egy szó vagy egy 1. felismerése révén.

A kísérleteikben Tishby és Shwartz-Ziv nyomon követte, hogy mennyi információt tartalmaz a mély neurális hálózat minden egyes rétege, ami megmaradt a bemeneti adatokról, és mennyi információt tároltak a kimeneti címkén. A tudósok azt találták, hogy rétegenként rétegenként a hálózatok az információs szűk keresztmetszeti elméleti kötéshez közeledtek: a Tishby, a Pereira és a Bialek eredeti példányaiból levezetett elméleti határérték, amely abszolút értéket képvisel a rendszer által a releváns információk kivonásában. A kötélen a hálózat a lehető legnagyobb mértékben összenyomta a bemenetet anélkül, hogy feláldozná a címke pontosan megjósolható képességét. Tishby és Shwartz-Ziv szintén azt a megdöbbentő felfedezést tette fel, hogy a mélytanulás két szakaszban megy végbe: rövid "Szerelési" fázis, amely során a hálózat megtanulja címkézni képzési adatait, és egy sokkal hosszabb "tömörítési" fázist, amely alatt az általánosságban jó lesz, az új vizsgálati adatok címkézésén mért teljesítményével mérve

Mivel egy mély neurális hálózat csomópontjai kapcsolódnak sztochasztikus gradiens süllyedéssel, először a bemeneti adatok körül tárolt bitek száma durván állandó vagy enyhén növekszik, mivel a kapcsolatok a bemeneti minták kódolásához igazodnak, és a hálózat jól illeszkedik a címkék illesztéséhez azt. Egyes szakértők ezt a fázist a memorizáláshoz hasonlították. Ezután a tanulás átvált a kompressziós fázisra. A hálózat megkezdi a bemeneti adatokkal kapcsolatos információkat, és nyomon követi csak a legerősebb jellemzőket – ezek a korrelációk, amelyek a kimeneti címkéhez leginkább relevánsak. Ez azért következik be, mert a sztochasztikus gradiens eredetének minden egyes ismétlése többé-kevésbé véletlen korreláció a képzési adatokban azt mondja a hálózathoz, hogy különböző dolgokat hajtson végre, a neurális kapcsolatok erősségét tárja fel és le egy véletlen séta során . Ez a véletlenszerű kiválasztás gyakorlatilag megegyezik a bemeneti adatok rendszerének tömörítésével. Példaként néhány kutya képen lehetnek házak a háttérben, míg mások nem. Mivel a hálózatok ezeken a képzési fotókon keresztül cikázik, egyes fotókon "felejthetjük el" a házak és a kutyák közötti korrelációt, mivel más fotók ellensúlyozzák. Ez a sajátosságok elfelejtése, Tishby és Shwartz-Ziv állítják, ami lehetővé teszi a rendszer számára általános fogalmak kialakítását. Valójában a kísérleteik azt mutatták, hogy a mély neurális hálózatok a tömörítési fázis alatt növelik generalizációs teljesítményüket, és jobban jelennek meg a címkézési adatokon. (A kutyák fotókon való felismerésére szolgáló mély neurális hálózatot új fotókon lehet tesztelni, amelyek például kutyákat is tartalmazhatnak vagy nem.)

Még meg kell vizsgálni, hogy az információs szűk keresztmetszet szabályozza az összes mély tanítási rendszert, vagy létezik-e más tömörítési tömörítési útvonal is. Néhány AI-szakértő úgy látja, hogy Tishby ötlete az elmúlt évek során felmerülő mély tanulás egyik fontos elméleti megismeréséről szól. Andrew Saxe az AI kutatója és a Harvard Egyetem elméleti neuro-tudósa, megjegyezte, hogy bizonyos nagyon nagy mély neurális hálózatoknak nem szükséges kitágult tömörítési fázisra van szükségük a generalizáláshoz. Ehelyett a kutatók olyan programot programoznak, amelyet korai megállásnak neveznek, ami csökkenti a képzést annak érdekében, hogy megakadályozza a hálózat túl sok összefüggést kódolva. Tishby azt állítja, hogy a Saxe által elemzett hálózati modellek és kollégái különböznek a szabványos mély neurális hálózati architektúráktól, de az információs szűk keresztmetszet elméleti kötődése azonban ezeknek a hálózatoknak a generalizációs teljesítményét jobban definiálja, mint más módszerek. A Tishby és Shwartz-Ziv legutóbbi kísérleteivel foglalkoznak a nagyobb neurális hálózatokkal szembeni szűk keresztmetszetekre vonatkozó kérdések, amelyek nem szerepelnek az előzetes munkájukban, amelyben sokkal nagyobb, 330 000-es összeköttetésű neurális hálózatokat képeznek a kézírásos számjegyek felismerésére a 60 000 kép módosított Nemzeti Szabvány- és Technológiai Intézet adatbázis egy jól ismert referenciaérték a mélytanulás algoritmusok teljesítményének mérésére. A tudósok ugyanolyan konvergenciát láttak a hálózatokban, mint az információs szűk keresztmetszet elméleti kötődése; Megfigyelték a mély tanulás két különálló fázisait is, még egy még élesebb átmenet mellett, mint a kisebb hálózatokban. "Teljesen meg vagyok győződve arról, hogy ez egy általános jelenség" – mondta Tishby.

Az emberek és a gépek

tudatos tudatosságunk szintjére emeli őket, és nagy érdeklődést keltett a mély idegi hálózatok iránt az AI úttörői körében, akik remélik, hogy az agy tanulási szabályait visszafordítják. Az AI szakemberek azóta nagyrészt elhagyták ezt a pályát az őrült műszerfalon a technológiai fejlődéshez, inkább a harangokhoz és a sípokhoz tapadtak, amelyek elősegítik a teljesítményt, kevés figyelmet fordítva a biológiai plauzibilitásra. Mégis, mivel a gondolkodó gépek egyre nagyobb teljesítményt érnek el – még az is, hogy az AI egy bizonyos egzisztenciális fenyegetést jelenthet – sok kutató reméli, hogy ezek a feltárások általános felismeréseket fognak felfedezni a tanulásról és az intelligenciáról.

A tanulás legfontosabb része valójában elfelejti.
Naftali Tishby

A New York-i Egyetem pszichológiai és adatkutató asszisztensének professzora, aki hasonlókat és különbségeket tanulmányoz az emberek és a gépek megtanulása terén, azt mondta, fontos lépés a neurális hálózatok fekete dobozának megnyitása felé ", de hangsúlyozta, hogy az agy sokkal nagyobb, feketeabb fekete doboz. Felnőtt agyunk, amely több százmilliárd kapcsolatot büszkélkedhet 86 milliárd neuron között, minden valószínűség szerint egy táska trükköt alkalmaz az általánosítás fokozására, amely túlmutat az alapvető kép- és hangfelismerési tanulási folyamatokon, amelyek a csecsemőkorban jelentkeznek, és amelyek sok szempontból hasonlítanak Például, Lake elmondta, hogy a Tishby által azonosított illesztési és tömörítési fázisok nem hasonlítanak analógabbá a gyermekek kézzel írt karakterek tanulmányozásához, amelyeket tanulmányoz. A gyerekeknek nem kell több ezer példát látniuk egy karakterre, és hosszabb időn át össze kell tömöríteniük a mentális reprezentációt, mielőtt képesek lennének felismerni a levél más példányait, és maguk írnák. Tény, hogy egyetlen példa alapján tanulhatnak. Lake és munkatársai modelljei azt sugallják, hogy az agy eldöntheti az új levelet egy sor lökésszel – korábban létező mentális konstrukciókkal -, amely lehetővé tenné, hogy a levél fogalmát egy előzetes tudás épületére helyezzük. "Ahelyett, hogy egy levél képét képpontok mintájára gondolnánk, és a koncepciót mint a funkciók feltérképezését, mint a szokásos gépi tanulási algoritmusokat, Lake elmagyarázta," hanem a levél egyszerű ok-okozati modelljének megalkotására törekszem " rövidebb utat az általánosításhoz

Az ilyen ötletes ötletek tarthatnak leckéket az AI közösség számára, elősegítve a két mező közötti hátrányt. Tishby úgy véli, hogy az információs szűk keresztmetszeti elmélet végső soron hasznos lehet mindkét tudományágban, még akkor is, ha általánosabb formát ölt az emberi tanulásban, mint az AI-ban. Az elméletből levonható azonnali betekintés jobb megértését jelenti, hogy milyen típusú problémák megoldhatók valódi és mesterséges neurális hálózatokon. "Teljesen jellemzi a felmerülő problémákat" – mondta Tishby. Ezek olyan problémák, ahol a bemeneti zajokat törölhetem anélkül, hogy megsértené a besorolási képességemet. Ez természetes látásproblémák, beszédfelismerés. Ezek is pontosan azok a problémák vannak, amelyekkel az agyunk képes megbirkózni. "Időközben mind a valódi, mind a mesterséges neurális hálózatok olyan problémákkal szembesülnek, amelyekben minden részlet és apró különbség elhárítja az egész eredményt. A legtöbb ember például két nagy számot nem képes gyorsan szaporítani. "Olyan problémákkal küzdenünk, mint ilyenek, olyan logikai problémák, amelyek nagyon érzékenyek egy változó változásaira" – mondta Tishby. "Megbízhatóság, diszkrét problémák, kriptográfiai problémák. Nem hiszem, hogy a mélytanulás valaha is segítene nekem törni a kriptográfiai kódokat. "

Az információs szűk keresztmetszet gátlása – talán – azt jelenti, hogy mögöttünk maradt néhány részlet. Ez nem annyira jó az algráfiánál, de ez nem az agy fő tevékenysége. Ismerős arcokat keresünk a tömegben, rendben a káoszban, jeles jelek egy zajos világban.

Original story A Quanta Magazine engedélyével újranyomtatva a Simons Alapítvány szerkesztõi független kiadása amelynek feladata a tudomány közismertségének javítása a matematika és a fizikai és élettudományok kutatási fejlõdéseinek és trendjeinek fedezésében.

USA Spy műhold indítása Szombat péntek: Nézd élőben


                     US Spy műhold elindítása késleltetett újra

            
                                            

A United Launch Alliance Az Atlas V rakéta az USA National Reconnaissance Office-hez tartozó minősített NROL-52 kémes műholdat hordozza, mielőtt a Florida Cape Canaveral légierőállomását 2017. október 5- .

                     Kredit: United Launch Alliance / Jeff Spotts
                

            

A szerkesztő megjegyzése: A NROL-52 kémes műhold indításának elindítása a mai napon, október 7-én, harmadik alkalommal egy sorban késett, ezúttal a műholdas Atlas V rakéta. A United Launch Alliance kicseréli és teszteli az adót, és kiválasztja az új indítási dátumot, amint a munka befejeződött. Előnézeti előzményünk eredetileg október 4-én jelent meg, és a korábban időjáráshoz kapcsolódó késleltetésekre vonatkozóan október 5-én és 6-án frissített.

Az Egyesült Államok egy későbbi szombaton (október 7-én) újabb kémes műholdat indít el egy titkos küldetésen, és megnézheti a liftoffot.

A NROL-52 műhold tervek szerint elindul a United Launch Alliance (ULA) Atlas V rakéta, a floridai Cape Canaveral légierő állomáson, este 3:59 órakor EDT (0759 GMT). Élvezheti, hogy itt él az Space.com-on, 3:39 órakor EDT (0739 GMT), az ULA jóvoltából. A misszió eredetileg csütörtök reggelen (október 5-én) emelkedett, de elfogadhatatlan győzelmek megakadályozták a bevezetést, mondta az ULA képviselői. A pénteki második indítási kísérletet is megelőzte a rossz időjárás.

Az akciót közvetlenül az ULA honlapján is követheti: http://www.ulalaunch.com

 A United Launch Alliance Atlas V rakétát, amelyet a NROL-52 kémhomlokzat hajt végre, a floridai Cape Canaveral légierőállomáson a tervezett 2017. október 5. előtt elindul a padhoz.

A United Launch Alliance Atlas V rakétát, amelyet a NROL-52 kémhomlokzat hajt végre, a floridai Cape Canaveral légierőállomáson a tervezett 2017. október 5-én elindul.

             Kredit: United Launch Alliance / Jeff Spotts

A NROL-52-et az Országos Felderítő Hivatal (NRO) fogja üzemeltetni, amely az ország spy-műholdainak flottáját irányítja. Az NRO küldetései általában besoroltak, így nem világos, hogy pontosan mit fog tenni a NROL-52, ahogyan a Föld körüli.

A csütörtök elindítása kevesebb mint két héttel az ULA korábbi NRO bevezetését követően érkezik. A szeptember 24-én az Atlas V a NROL-42-es műholdat a Kaliforniai Vandenberg Légierő Base-ból forgatta.

                    
            

Kövesse Mike Wall a Twitteren @michaeldwall és a Google+. Kövessen minket @Spacedotcom, Facebook vagy Google+. Eredetileg a Space.com-on megjelent.

        

Dialízisen túl: A kutatók beültethető mesterséges vemhességeket hoznak létre


Minden héten két millió ember ül a világon órákig ülni, egy villogó, villogó vérrel – tisztító dialízis gép. Alternatívájuk: Veseátültetés vagy halál megtalálása. Az Egyesült Államokban a dialízis nagyjából 40 milliárd dolláros üzlet, amely 468 000 embert tart fenn életveszélyes vesebetegséggel. A folyamat messze nem tökéletes, de ez nem akadályozta az ipar növekedését. Ez egy szövetségi mandátummal rendelkező Medicare jogosultságnak köszönhető, amely garantálja, hogy minden olyan amerikai, akinek szüksége van dialízisre, függetlenül az életkorától és a pénzügyi helyzetétől, meg tudja szerezni és kifizetni.

A dialízis törvényesen rögzített lefedettsége kétségtelenül életük ezreit mentette meg 45 évvel ezelőtti elfogadása óta, de az eljárás különleges bánásmódja szintén akadályozta az innovációt. Ma az amerikai kormány körülbelül 50-szer többet költ a magán dialízis cégekre, mint a vesebetegségekkel kapcsolatos kutatásain, a kezelések javítása és az új gyógymódok felkutatása érdekében. Ebben a finanszírozási légkörben a tudósok lassan haladtak, hogy valami jobbat jöjjenek létre, mint a dialízisüzemben teli kirakatok és szalagtermek, amelyek létfontosságú szolgálatot nyújtanak az ország legszegényebb embereinek. Azt gondoltam, hogy ha az emberek egyre növekszenek fülei az egerek hátán, miért nem tudunk nőni vese?

Shuvo Roy, UC San Francisco

Több mint 20 éves munka után az orvosok és kutatók egy csoportja közel áll ahhoz, hogy betegeket beültethető mesterséges vese, egy bionikus eszköz, amely ugyanazt a a technológia, ami a zsetonokat, amelyek a laptop és az okostelefon teljesítményét. A gondosan megtervezett szilikon nanopórus szűrők halmozódnak a bioreaktorban termesztett élő vese sejtekhez. A köteg egy testbarát dobozban van, és a páciens keringési rendszeréhez és hólyagjához van csatlakoztatva – nincs szükség külső csövekre. A készülék többet jelentene, mint a dializált betegek – akik sok magasabb fáradtság, krónikus fájdalom és depresszió, mint az átlagos amerikai – a fáradtság kezelési ütemtervéből. Ugyancsak foglalkozna a szervátültetések szerves hiányával amely a közelmúltbeli adományok ellenére folytatódik. Minden olyan személy számára, aki vesebeteg volt tavaly, még 5 a várólistán nem. És még sokan közülük meghaltak

Még mindig vannak olyan szabályozási akadályok előre – az emberi tesztelés várhatóan jövő év elején kezdődik 1 de ez a bioartificialis vese már most reményt ad azoknak a betegeknek, akik kétségbeesetten akarnak kijátszani.

Innováció, megszakadt

A vesék a test könyvesberei. Ők rendezi a jó a rosszból – olyan folyamat, amely kulcsfontosságú a testi vegyszerek stabil egyensúlyának fenntartásához. De néha abbahagyják a munkát. A cukorbetegség, a magas vérnyomás és a rák egyes formái vese károsodást okozhatnak, és károsíthatják a szervek működésének képességét. Ezért az orvosok már régóta keresik a módját arra, hogy utánozzák működésüket a testen kívül. A humán mesterséges vese első sikeres kísérlete Rube Goldberg-féle leleményesség volt, amelyre szükség volt. nagyrészt a háborús szigorítások. 1940 tavaszán egy fiatal holland orvos, Willem Kolff nevű tanár elnémult az egyetemi posztjáról, hogy megvárja a holland náci megszállást az IJssel folyó vidéki kórházában. Ott építette egy nehézkes eszközt a veseelégtelenség miatt haldokló emberek kezelésére körülbelül 50 méteres kolbászt burkolattal, egy forgó fadobozzal és egy sós vízfürdővel. A félig áteresztő burkolat kiszűrte a mérgező vesehulladék kis molekuláit, miközben a nagyobb vérsejteket és más molekulákat érintetlenül tartotta. Kolff eszköze lehetővé tette, hogy vért vért a pácienseitől, a 150 láb mélyedésű burkolaton át tolja át, és visszaadja nekik a halálos szennyeződések megtisztítását. A dialízis bizonyos értelemben eléggé 1943 óta. (19459006) Vaarwel kolbászhéj, hello tömeggyártmányú cellulóz csövek.) De alapfunkciója több mint 70 éve változatlan maradt

]

Nem azért, mert nincs sok olyan dolog, amit javítani kellene. A tervezési és gyártási hibák sokkal kevésbé hatékonyak a dialízisnél, mint egy igazi vese, amikor rossz dolgokat vesznek ki a testből és megőrzik a jó dolgokat. Más biológiai funkciók egyáltalán nem reprodukálhatók. Azonban minden erőfeszítést a lényegesen frissítendő (vagy tiltani, helyettesíthető) technológiának alávetett egy olyan politikai ígéret, amely négy és fél évtizeddel ezelőtt történt előre nem látható gazdasági következményekkel.

Az 1960-as években, amikor a dialízis Krónikus veseelégtelenséget kezelő orvosok között húzódott a húzás, a legtöbb beteg nem engedhette meg magának a 30 000 dolláros árat – és nem fedezte a biztosítás. Ez vezetett a terápiás adagoláshoz és a halál panelek megérkezéséhez az amerikai tudatig. 1972-ben Richard Nixon aláírt egy kormányzati megbízást a dialízis megfizetésére, akinek szüksége volt rá. Abban az időben, az életmentő gondozás elmulasztásának erkölcsi költsége nagyobb volt, mint a pénzügyi visszaesés.

De a kormány könyvelői nem tudták látni az ország elkövetett elhízás járványát és minden egészségügyi problémája, alulbecsülték a nemzet jövőbeli igényeit. Azóta az elmúlt évtizedekben a dialízist igénylő betegek száma ötvenszeresére nőtt. Ma a szövetségi kormány annyit fordít a vesebetegség kezelésére évente közel 31 milliárd dollárért – ugyanis a Nemzeti Egészségügyi Intézetek teljes éves költségvetésén is. Az NIH 574 millió dollárt fordít a vesebetegséggel kapcsolatos kutatás finanszírozására a terápiák javítása és a gyógymódok feltárása érdekében. Ez az állapot teljes ellátásának éves összköltségének mindössze 1,7% -át teszi ki.

[19459506] Shuvo Roy a San Francisco-i UC Pharmacy School professzora, nem ismerte ezt az 1990-es évek végén, amikor tanulmányozta, hogyan alkalmazza az elektromos mérnököket az orvostechnikai eszközökre. Frissen a PhD-től, és új munkát kezdett el a Cleveland Klinikán, Roy kalapáccsal kereste érdekes problémákat. A kardiológia és az idegsebészet tűnt izgalmas, jól finanszírozott helyeknek. Ezért kezdett el dolgozni a kardiális ultrahangon. De egy nap, néhány hónap múlva, a közeli Case Western Reserve Egyetem, William Fissell nevű lakóhelye, Royhoz fordult, és megkérdezte: "Valaha gondolkozott-e a vese kezelésén?"

Roy nem. De minél többet mondott neki Fissell arról, mennyire stagnált a vese-kutatás területe, mennyire érett dialízis volt technológiai felújításra, annál jobban érdekelte. És miközben megismerkedett a gépekkel és a mögöttük lévő mérnökökkel, Roy kezdte felismerni a dialízis korlátainak mértékét és az innováció lehetőségeit. A korlátozások, mint a pórusméretű probléma. A dialízis tisztességes munkát végez a hulladéktermékek vérében, de jó anyagokat is kiszűr: sókat, cukrokat, aminosavakat. Blame a polimer gyártási folyamat, amely nem tudja reprodukálni a nefronok 7-nanométeres pontosságát – a vese természetes szűrőit. A dialízis membránok előállításához egy extrudálásnak nevezik a folyamatot, amely a pórusméretek eloszlását eredményezi – a legtöbbjük kb. 7 nm, de kisebb részeket is kap, amelyek sokkal kisebbek, és amelyek között sokkal nagyobbak és mindegyik között van. Ez egy probléma, mert ez azt jelenti, hogy néhány rossz dolog (például a karbamid és a felesleges sók) átkelhet, és néhány jó dolog (szükséges vércukor és aminosavak) csapdába esik. Hét nanométer az albumin mérete – kritikus fehérje, amely megakadályozza a folyadék kiszivárgását az erekből, táplálja a szöveteket, és hormonokat, vitaminokat, gyógyszereket és anyagokat, például kalciumot szállít az egész testben. Ha túl sok lenne a véráramból, rossz lenne. És amikor a vese egyéb természetes funkciói, például a vérnyomást szabályozó hormonok kiválasztása, a dialízist egyáltalán nem tehetik meg. Csak az élő sejtek képesek. "Bandaidról beszéltünk" – mondja Roy. De ahogy Fissell és Fissell körülnézett az élő szöveti technikában elért előrehaladásokon, egy jobb, kisebb, gyorsabb szűrőn kezdtek gondolkodni. "Azt hittük, ha az emberek egyre növekvő füle az egerek hátán, miért nem tudunk nőni vese?" 19459007

Kiderült, hogy valaki már megpróbálta. 1997-ben, amikor Fissell és Roy befejezte a fejlett edzést a Case Western-nél, David Humes nevű nephrológusnál a Michigan Egyetem elkezdett dolgozni, hogy elkülönítse a nephron hátoldalán található egy bizonyos vese-sejtet. Humes kitalálta, hogyan kell őket kivonni a cadaver vesékből, amelyek nem alkalmasak a transzplantációra és a laborban. Ezután átvette azokat a cellákat, és a modern dializáló gépekhez hasonlóan a szűrőpatronhoz hasonló üreges membrán töltött csövek belső felületét bevonta. Kitalált egy mesterséges vese amely az emberi testen kívül élhet a páciens folyamatos véráramlása mellett, és többet tesz, mint csupán szűrő. hihetetlenül bátorító. A Michigan Kórház Egyetemi Klinikai Klinikájában a felére csökkentette az akut veseelégtelenségben szenvedő betegek halálozási arányát Csak egyetlen probléma volt. A munkát végül a páciensnek legalább félig kórházi szobai csövekhez és szivattyúkhoz kellett csatlakoznia. Roy először látta Humes felépítését, azonnal felismerte az ígéretét, és a korlátai. Fissell meggyőzte róla, hogy Clevelandból Ann Arborba vezesse a hóvihar közepén, hogy megnézze. Az utazás meggyőzte őket arról, hogy a technológia működött. Egyszerűen túl nehéz volt bárki számára, hogy valóban felhasználhassa. A bioartificialis vese egy kompakt, műtéttel beültetett, szabadon álló eszköz a végstádiumú vesebetegség (ESRD) kezelésére. A természetes vese biológiai funkcióinak túlnyomó többségét végzi.

Majed Abolfazli

2000-ben a Fissell csatlakozott Humeshez, hogy nephrológiai ösztöndíját végezzen Michiganben. Roy a Cleveland-kórházban maradt, hogy szív orvosi eszközökkel dolgozzon. De a következő három évben szinte minden csütörtök délután Fissell felugrott az autójába, és az I-90-ben három órát kanyarozott, hogy hosszú hétvégéket töltsen Roy laboratóriumában, és végigmérte a 21. századi mérnöki problémát: a miniatürizálás. Nem volt pénzük, és nincsenek alkalmazottak. De képesek voltak átvenni a silicon manufacturing fejlesztéseinek hullámát, amely az elektronikai iparban zsugorodó képernyők és akkumulátorok voltak. "A szilícium a legtökéletesebb, ember által gyártott anyag a Földön" – mondja Roy az UCSF vákuumos zárt tiszta szobájának bejáratánál, ahol a diákok a szűrőket gyártják. Ha egy 7 nanométeres szélességű résen akarnak lenni, mindenképpen megtehetik ezt a szilíciumot. Kevesebb mint egy százalékos eltérési arányt tartalmaz.

A szilikonszűrőknek is volt egy másik előnyük. Mivel Roy és Fissell kis implantálható eszközt akartak létrehozni, szükségük volt egy módjára annak biztosítására, hogy ne legyen immunválasz – hasonlóan a transzplantátum elutasításához. A szilikonszűrők halmozódhatnak, mint egy képernyő, hogy a test immunsejtjeit fizikailag elkülönítsék a Humes vesesejtjeitől, amelyek a másik oldalon mikroszkopikus állványba ágyazódnak. Az egyetlen dolog, ami átjutott rájuk, a só és a hulladékot tartalmazó víz, amelyet a sejtek tovább koncentrálnak a vizeletbe és a hólyagba vezetnek. 2007-re a három kutató előrelépést tett a 3 éves 3 millió dolláros támogatást kap az NIH-tól, hogy állati modelljében bizonyítsa az implantálható bioartificialis vese fogalmát. A vonal a finanszírozás második fázisa volt, ezúttal 15 millió dollár, ami elegendő ahhoz, hogy a projektet emberi klinikai vizsgálatokon keresztül vegye fel. Roy nyugat felé költözött az UCSF-hez, hogy közelebb legyen a Bay Area félvezető gyártási szakértőjéhez. Fissell még néhány éve dolgozik a projekten a Cleveland Klinikán, mielőtt a Vanderbiltba kerül, míg Humes a Michigan Egyetemen maradt, hogy folytassa a sejtjeivel való együttműködést. De a vágást nem tették meg. És pénz nélkül, a kutatás elkezdődött.

Akkoriban azonban veseprojektük a következőket vette át. A világ minden tájáról érkező betegek azt akarták látni, hogy sikeres legyen. Az elkövetkező években pedig elkezdték adományozni a projektet – némelyik öt dollár számlájára küldött, mások dollárra vonatkozó ellenőrzéseket írtak alá. Egy hat éves New York-i lány, akinek a testvére dialízisben van, meggyőzte az anyját, hogy hagyja, hogy egy közúti kert növényi ajándékot tartson, és elküldje a bevételt. Az egyetemek is lecsaptak, és a tudósok elkezdtek tovább haladni. A 3D-s nyomtatás során új prototípusokat és hidraulikus áramlású számítógépes modelleket teszteltek, hogy optimalizálják az összes alkatrész illeszkedését. Elkezdték együttműködni orvosuk sebészeivel, hogy megtalálják a legjobb eljárást az eszközök beültetéséhez. 2015-re újra érdeklődött az NIH. A következő négy évben további 6 millió dollárt írt alá. Ezután az ügynökség kiválasztotta a Veseprojektet, hogy részt vegyen egy új, gyorsított szabályozási jóváhagyási tervben amelynek célja az orvosi innovációk gyorsabbá tétele a betegek számára. Míg a Roy és a Fissell folyamatosan alkalmazták a készüléket, és a Humes laboratóriuma által végzett fagyasztott sejtek hetente történő szállításával segítettek, az FDA tisztviselői két évig tartó preklinikai vizsgálatot végeztek, amelyek többsége sertésekben történt, és jó eredményeket mutatott . Áprilisban 20 ügynökségkutatót küldtek Kaliforniába, hogy tanácsot adjanak a következő lépésükről: emberbe való költözésre. A terv célja, hogy kicsi-talán tíz beteg top-ot indítson – a szilícium biztonságának tesztelésére szűrő anyagok. A vérzés a legnagyobb probléma, ezért egy hónapon keresztül sebészi beültetni fogják a készüléket az egyes résztvevők hasába, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy ez nem történik meg. Ha ez jól megy, egy nyomon követési vizsgálatot fognak végrehajtani annak érdekében, hogy ténylegesen véreket szűrjen az emberekben, ahogyan azt kellene. Csak akkor tudják összeilleszteni a szűrőt a készülék bioreaktorrészével, vagy Humes vese sejtjeivel a mesterséges vese teljes kapacitásának tesztelésére. A tudósok arra számítanak, hogy megérkeznek a klinikai vizsgálatok ezen utolsó szakaszába, és a szabályozói jóváhagyást 2020-ra. Ez gyorsan hangoskodik, de egy dolog, amire már ugródtak, a betegek toborzása. Közel 9 000 közülük már bejelentkezett a projekt várakozási listájára, és készen áll a kapcsolatfelvételre, amikor a klinikai vizsgálatok zöld lámpát kapnak. Ezek a betegek hajlandók elfogadni a harmadik lehetőség úttörő kockázatát, a transzplantátumok mellett , amelyek túl drágák és túl nehézek a legtöbb ember számára, és a dialízis késztetése. Joseph Vassalotti, a manhattani nephrológus és a Nemzeti Vese Alapítvány 19459006-os vezérigazgatója azt mondja: "minél több választási lehetőség van a betegeknek", bár szkeptikus az eszköz a következő néhány évben valósággá válik. A beültethető vese drasztikusan javítaná az életminőségét, és üdvözlendő innováció lenne, miután olyan sokéves kezelést kaptunk a status quo-tól. "A második világháború idején nem gondoltam, hogy a dialízis lehetséges lenne" – mondja Vassalotti. "Most félmillió amerikai embert kezelnek vele. Csodálatos a néhány évtizedes haladás. "

1 Javítás: 12:50 ET A veseprojektet a 2018. elején indított klinikai vizsgálatok megkezdésére tervezték. A cikk előző verziója helytelenül állította, hogy az év végéig megtörténik. Változások történtek a vízprojektek támogatásának nagyságára és időzítésére is.