Искусственный сон: Медикаментозная седация

Медикаментозная седация

Для того, чтобы лучше разобраться, что же такое медикаментозный сон, надо понять, какие основные уровни сознания выделяет врач для оценки состояния сознания человека.

• Сознание ясное — состояние, при котором человек ориентируется в обстановке, четко отвечает на вопросы.
• Ступор (оглушение) — состояние, при котом человек плохо ориентируется в обстановке, вяло, медленно отвечает на вопросы, иногда не по существу, тут же начинает дремать, впадать в состояние оцепенения.
• Сопор (патологический сон, прекома) — глубокое помрачнение сознания, человек находится в состояние спячки. Только громкий оклик, болевое воздействие могут вывести его из этого состояния на короткое время, после исчезновения раздражителя вновь «засыпает».
• Кома — полная утрата сознания, при котором контакт с пациентом утрачен, исчезают реакции на раздражители, затухают безусловные рефлексы (реаниматологом кома разделяется еще на 3 уровня).

При проведении наркоза врач анестезиолог-реаниматолог благодаря сочетанию разных групп препараторов создает условия, при которых сознание у пациента снижается до комы, проходя все стадии, иногда настолько быстро, что оценить промежуточные состояния невозможно.

При всех высокотравматичных операциях проводят комбинированные эндотрахеальные наркозы — это позволяет сохранить человеку жизнь и защитить головной и спинной мозг от травмирующей информации, приходящей от места операции.

При слове наркоз у большинства людей возникает страх за жизнь, но нужно понимать:

• Если у человека нет угрожающего жизни состояния, то ему и наркоз не потребуется. Наркоз направлен именно на защиту и поддержания нервной систему от саморазрушения.
• Состояние после наркоза зависит в первую очередь не от наркоза, а от исходного состояния, в котором человек поступил в больницу, объема (травматичности) оперативного вмешательства и длительности самой операции.
• Врач анестезиолог-реаниматолог способен в любой момент прервать состояние наркоза, но хороший специалист оценивает ситуацию и думает в первую очередь о пациенте, поэтому нередко после больших операциях оставляют на несколько часов или даже дней в этом состоянии в отделениях реанимации (поддерживая медикаментозную кому).

На сегодняшний день, с появлением новых, более управляемых групп препаратов (седативных, гипнотиков и наркотиков) стало возможным проведение медикаментозных седаций.

Медикаментозная седация — состояние сопора, вызванное лекарственным препаратом.

Деление препаратов условно, для лучшего понимания врачом, что он назначает и какой эффект будет получен в зависимости от дозы, кратности, скорости введения. Препаратов, которые будут проявлять только один эффект на человека, даже при увеличении дозы, практически не существует, поэтому задача специалиста — точно оценить исходное состояние, чтобы правильно подобрать дозировку. Из-за уникальности каждого человека терапевтическая широта препарата (условное понятие для оценки минимальной и максимальной дозы в миллиграммах препарата на килограмм массы тела в минуту введения) для каждого человека своя.

Кроме основных эффектов, у всех препаратов есть побочные. Все изменения, которые не планировались при назначения лекарства считаются побочными. У каждого препарата свои побочные эффекты, но есть и общие, такие как аллергические реакции. Врач, назначающий и контролирующий введение и состояние человека всегда может о них рассказать.

И главный вопрос: опасен или нет медикаментозный сон? Ответ однозначен: при индивидуальном назначении препарата, при введении под контролем специалиста и при постоянной оценке состояния пациента, медикаментознай сон не представляет опасности для жизни и здоровья.

Но наркоз — дело серьёзное. Как врач анестезиолог-реаниматолог могу порекомендовать Вам:

1. Если Вам предложили «медикаментозный сон» при каком-либо исследовании или лечении (гастро- и колоноскопии, лечение зубов, взятие биопсии), его может проводить только врач анестезиолог-реаниматолог.
2. Если Вы зашли в кабинет и там нет аппарата ИВЛ (Исскуственной Вентиляции Легких), уходите из такой клиннике, это не безопасно.
3. При седациях и наркозах желудок должен быть пустой, поэтому за 4-6 часов перестаем кушать, и минимум за 3 часа — пить даже воду
4. Если есть хронические заболевания, требующие постоянно приема препаратов утром, то примите ½ дозы перед сном, остатки можно будет принять после процедуры. Это позволит сохранить терапевтическую дозировку препарата в крови.

Желанию Вам здоровья, долгих лет жизни и профессиональных специалистов по жизни.

Врач Анестезиолог-реаниматолог Баннов М.В.

Бари Алибасов вышел из искусственной комы

Продюсер Бари Алибасов вышел из состояния медикаментозного сна. Что это за состояние, чем оно опасно и почему иногда без него невозможно спасти жизнь человека, рассказывает «Газета.Ru».

Продюсер Бари Алибасов вышел из состояния медикаментозного сна. Об этом рассказал его сын, передает РИА «Новости».

Как отмечается, Алибасов проснулся, однако риски внутреннего кровотечения и летального исхода сохраняются. По словам сына продюсера, его отец в настоящее время не может говорить и ничего не помнит.

«В том числе и то, что он Бари Алибасов», — добавил сын.

Медикаментозный сон, или искусственная кома — это бессознательное состояние, в которое человека вводят преднамеренно. Врачи могут регулировать продолжительность такой комы. Введение в подобное состояние помогает предотвратить необратимые изменения, угрожающие жизни пациента.

При медикаментозной коме человек находится в бессознательном состоянии, сопровождающемся глубоким торможением работы подкорки головного мозга. На определенное время врачи полностью исключают рефлекторную деятельность. В результате организм никак не реагирует на внешние раздражители: людям в таком состоянии не страшна боль. Медикаменты, используемые при процедуре, замедляют дыхательные процессы, сердце начинает биться медленнее. Наблюдается снижение температуры тела, полное расслабление мышц.

После введения человека в искусственную кому врачи вынуждены осуществлять полный контроль за работой его организма. Пациента подключают к аппарату искусственной вентиляции легких для нормализации дыхательной деятельности и кровообращения. Человеческий организм в это время уязвим — ошибка специалистов может привести к гибели пациента.

Чаще всего искусственная кома используется при инсультах и других повреждениях мозга, чтобы снизить риск возникновения тяжелых осложнений. Уменьшение мозгового кровотока и снижение внутричерепного давления позволяют устранить отек и предотвратить некроз тканей головного мозга.

Также искусственная кома применяется при тяжелых травмах с выраженным болевым синдромом, в том числе у ожоговых больных.

Погружение пациента в состояние медикаментозного сна производится в отделениях реанимации и интенсивной терапии путем постоянного введения в кровь контролируемой дозы специальных препаратов. Чаще всего это барбитураты или их производные, угнетающие центральную нервную систему. Для погружения в медикаментозную кому подбираются высокие дозы, соответствующие стадии хирургического наркоза.

Медикаментозная кома может продолжаться от нескольких часов до нескольких недель. При выходе из комы всегда есть риск остаточных явлений. Чаще всего больные жалуются на яркие кошмарные сновидения и даже галлюцинации. Врачи связывают это с тем, что во время искусственной комы некоторая часть внешних раздражителей воздействует на нервные центры.

Выход из комы занимает определенное время. В большинстве случаев пациент не способен просто открыть глаза и встать с постели. Если он находился на искусственной вентиляции легких и ему приходилось лежать без движения, то все мышцы, включая дыхательные, будут ослаблены. На этом этапе больной может пострадать из-за нарушения дыхания, даже находясь в сознании.

После выхода из комы пациенту предстоит многому заново научиться. Больного отключают от аппарата искусственной вентиляции легких и тренируют его собственное дыхание. Такие периоды самостоятельного дыхания постепенно увеличиваются до полного отказа от искусственной вентиляции легких. Человеку, в зависимости от продолжительности комы, придется учиться самостоятельно питаться, восстанавливать способность к движению и навыки самообслуживания. Период реабилитации занимает много времени.

Риск осложнений зависит от продолжительности угнетения сознания — чем дольше медикаментозный сон, тем он выше.

Возможно развитие сердечной недостаточности, различных инфекций, пролежней или длительное пребывание пациента в вегетативном состоянии. После комы долгое время могут сохраняться симптомы, связанные с поражением сердечно-сосудистой и нервной систем. Период восстановления зачастую занимает недели, месяцы или продолжается неопределенно долго.

В случае, если после вывода пациента из медикаментозной комы он так и не пришел в сознание, не стал самостоятельно дышать и глотать пищу, прогноз, как правило, неблагоприятный: это либо летальный исход, либо глубокая инвалидность, когда у человека сохраняются только элементарные функции.

Согласно статистике, больные, вышедшие из коматозного состояния спустя несколько месяцев, в 50-60 % случаев погибают или продолжают существовать неполноценным образом. У 30 % пациентов после комы появляются основания для получения инвалидности, и только 10 % людей удается достичь восстановления нормальных жизненных показателей. Несмотря на такие пессимистичные цифры, искусственная кома по-прежнему актуальна в современной медицине и остается одним из самых действенных методов спасения человеческих жизней в критических ситуациях.

Что такое ИВЛ, и как она спасает жизни при заражении коронавирусом? | Европа и европейцы: новости и аналитика | DW

Заболевание COVID-19 поражает преимущественно нижние дыхательные пути, и у 20% людей, зараженных вирусом SARS-CoV-2, он проникает глубоко в легкие. При этом состояние больного быстро становится критическим, и самых тяжелых пациентов необходимо срочно поместить в отделение интенсивной терапии и подключить к аппаратам искусственной вентиляции легких (ИВЛ).

В Италии и Испании — странах, наиболее пострадавших от коронавируса, — больницы часто не справляются с наплывом пациентов: мест в отделениях интенсивной терапии с «вентиляторами», как медики называют ИВЛ, не хватает, поэтому врачам иногда приходится делать выбор в пользу тех, у кого больше шансов выжить. 

Когда нужна искусственная вентиляция легких? 

Искусственная вентиляция необходима в тех случаях, когда легкие больше не могут вдыхать достаточно кислорода и выдыхать собравшийся в них углекислый газ. В этом случае аппараты ИВЛ берут на себя функции дыхательной системы.

Своевременное подключение к «вентилятору» максимально увеличивает шансы на выживание. Если человека, который перестал дышать, не подключить к аппарату ИВЛ, его внутренние органы перестают снабжаться кислородом. Вскоре после этого перестает биться сердце, прекращается кровоснабжение, и в течение нескольких минут пациент умирает. 

Как работают аппараты ИВЛ?

Принцип, по которому работают аппараты ИВЛ, называется вентиляцией с положительным давлением. Они закачивают насыщенный кислородом воздух в легкие и откачивают из них жидкость. Звучит просто, но в действительности это сложный процесс. Современные аппараты ИВЛ обладают множеством различных режимов вентиляции легких, которые используются в зависимости от конкретной ситуации. 

Во время пандемии больницы в Италии переполнены

При вентиляции с контролируемым давлением (Pressure Controlled Ventilation, PCV) аппарат ИВЛ (респиратор) создает в дыхательных путях и альвеолах легких определенный уровень давления с тем, чтобы они могли поглощать как можно больше кислорода. Как только давление достигает установленного максимального предела, начинается режим выдоха. Таким образом, респиратор берет на себя весь процесс дыхания пациента.

Что чувствуют пациенты под аппаратами ИВЛ? 

Существуют два вида искусственной вентиляции легких: инвазивная и неинвазивная. При неинвазивном искусственном дыхании на лицо пациента надевается плотно прилегающая маска, через которую воздух с помощью аппарата ИВЛ поступает в легкие. В этом случае у человека сохраняются все естественные функции дыхательных путей.

Чтобы провести инвазивную вентиляцию легких, пациенту делают интубацию — вставляют в трахею трубку через нос или рот. В некоторых случаях проводится хирургическая операция, которая называется трахеотомия: врач делает в нижней части шеи небольшой надрез, вскрывающий трахею, в него вводится трубка, а затем к ней подключается аппарат ИВЛ. 

Люди, подключенные к «вентиляторам», не могут ни говорить, ни есть, ни пить: их приходится искусственно кормить через трубку. Поскольку инвазивная вентиляция легких, помимо всего, еще и довольно болезненна, пациентов обычно вводят в искусственную кому при помощи анестезии.

Почему не хватает аппаратов ИВЛ? 

На фоне стремительного распространения коронавируса спрос на аппараты ИВЛ по всему миру резко возрос. Число мест в отделениях интенсивной терапии в большинстве стран не рассчитано на постоянно увеличивающийся поток больных, одновременно нуждающихся в искусственной вентиляции легких. 

На заводе немецкой фирмы Dräger по производству аппаратов ИВЛ

При этом современные высокотехнологичные аппараты ИВЛ, стоимость которых порой достигает 50 тысяч евро, невозможно приобрести в кратчайшие сроки. В мире существует всего несколько производителей аппаратов ИВЛ и устройств ЭКМО — экстракорпоральной мембранной оксигенации, способных обогащать кровь кислородом, иными словами, работать, как искусственные легкие.

В настоящее время эти компании максимально увеличили свои производственные мощности, однако они испытывают сложности с поставками — в том числе, расходных материалов, таких как дыхательные трубки и канюли. 

Проблемы с уходом за пациентами с тяжелыми симптомами COVID-19 и их лечением могут возникнуть и из-за нехватки квалифицированного персонала, способного работать с аппаратами ИВЛ в отделениях интенсивной терапии.

Как выглядит ситуация с ИВЛ в Германии?  

В Германии места в отделениях интенсивной терапии — так называемые «реанимационные койки», оснащенные аппаратами ИВЛ, есть в 1160 больницах. Всего по стране таких «коек» — около 28 тысяч. Это означает, что с учетом общего числа населения, составляющего примерно 80 млн человек, в ФРГ на 100 тысяч жителей приходится примерно 34 койко-мест. Это намного выше среднего уровня в Европе. Так, в Италии с населением около 60 млн человек на 100 тысяч жителей приходится 12 «реанимационных коек». В Нидерландах это число еще меньше — всего 7 мест на 100 тысяч человек. Примерно такая же ситуация и в скандинавских странах.

Стоит также отметить, что в связи с резким увеличением числа больных пневмонией COVID-19 многие больницы в Германии в настоящее время отказались от большинства плановых операций. Это решение позволяет обеспечить пациентов с тяжелыми симптомами коронавирусной инфекции дополнительными аппаратами искусственной вентиляции легких из операционных. Кроме того, сейчас принимаются все меры, чтобы как можно скорее увеличить число аппаратов ИВЛ.

Смотрите также:

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Вирусы на дверных ручках

  Известные науке коронавирусы выживают на поверхностях типа дверных ручек от 4 до 5 дней, оставаясь заразными. Как и прочие инфекции, распространяющиеся воздушно-капельным путем, SARS-CoV-2 может передаваться через руки и поверхности, до которых часто дотрагиваются. По крайней мере, эксперты полагают, что эти особенности уже изученных коронавирусов свойственны и новому типу инфекции.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Столовые приборы

  Чтобы не заразиться коронавирусом в кафе или столовой, нужно соблюдать меры предосторожности. В теории вирус может попасть на столовые приборы, если инфицированный человек на них чихнет или закашляется. Тем не менее, по данным немецкого Федерального ведомства по оценке рисков (BfR), случаев передачи вируса SARS-CoV-2 через столовые приборы до сих пор не зафиксировано.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Товары из Китая

  Может ли ребенок заразиться коронавирусом через китайские игрушки? По данным BfR, до сих пор случаев заражения через товары «made in China» не было. Согласно первым исследованиям, на картонной поверхности коронавирус остается заразным в течение 24 часов. На поверхностях из пластика и нержавеющей стали — три дня.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Посылки из-за границы

  На сухих поверхностях передающиеся человеку коронавирусы долго не выживают. Поскольку жизнеспособность вируса вне человеческого организма зависит от многих факторов, в том числе температуры и влажности воздуха, ведомство BfR называет заражение SARS-CoV-2 через почтовые отправления маловероятным. Правда, с оговоркой: точных данных на этот счет пока нет.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Домашние животные

  Могу ли я заразиться коронавирусом от своей собаки? А собака от меня? Риск того, что домашний питомец будет инфицирован SARS-CoV-2, эксперты считают очень невысоким, но и не исключают его. При этом животные не проявляют симптомов болезни. Однако, если они заражены коронавирусом, то могут распространять его через дыхание или экскременты.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Овощи с рынка

  Заражение коронавирусом SARS-CoV-2 через продукты питания маловероятно, подобных случаев пока зарегистрировано не было. Тем не менее, перед готовкой нужно тщательно вымыть руки — независимо от эпидемии коронавируса. Поскольку вирусы плохо переносят высокие температуры, подогрев пищи может еще больше снизить риск заражения.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Замороженные продукты

  Известные медицине коронавирусы типов SARS- и MERS- не любят высоких температур, однако довольно устойчивы к низким. При температуре -20 градусов по Цельсию они могут оставаться заразными до двух лет! Тем не менее, по данным ведомства BfR, случаев передачи коронавируса SARS-CoV-2 через продукты питания — в том числе замороженные — зарегистрировано не было.

• Руки прочь: от каких поверхностей можно заразиться коронавирусом

  Есть диких животных запрещено!

  Из-за пандемии коронавируса в Китае запретили употреблять в пищу диких животных. Многое указывает на то, что коронавирус передался человеку от летучей мыши — конечно, против ее воли. Вероятно, произошло это на одном из рынков в китайском городе Ухань.

  Автор: Юлия Вергин, Елена Гункель

Почти как Дали: искусственный интеллект DALL·E нарисовал редьку с собачкой на поводке

7 января 2021

Автор фото, OpenAI

Подпись к фото,

Dall-E создал эти иллюстрации в ответ на запрос ученых: «картинка редьки-малышки в балетной пачке, прогуливающей собачку»

Сможет ли система искусственного интеллекта DALL·E, названная по имени великого сюрреалиста Сальвадора Дали и робота Валли-И из мультика Pixar, нарисовать шедевр, если ей изложить сюжет своих сновидений?

Точно можно сказать, что картину Дали «Сон, вызванный полётом пчелы вокруг граната, за секунду до пробуждения» она не нарисует.

А вот если в нейронную сеть DALL·E заложить текстовые описания разнообразнейших предметов и дать задание преобразовать их в художественные образы, то нечто оригинальное может получиться.

Например, кресло в форме авокадо или редька в балетной пачке, выгуливающая собачку.

Этот результат порадовал создателей DALL·E, калифорнийскую компанию Creator OpenAI, которая провела схожий опыт на основе алгоритма обработки языковых символов GPT-3, научив ИИ генерировать тексты, стихи и статьи, но только без картинок.

Новый эксперимент с антропоморфными картинками впечатлил и экспертов, работающих в сфере искусственного интеллекта, поскольку показал, что DALL·E способен интерпретировать и совмещать воедино разнородные понятия, например, авокадо и кресло, опираясь на базу данных из 12 млрд картинок с их описаниями.

Автор фото, OpenAI

Подпись к фото,

Эти картинки были созданы по запросу «кресло в форме авокадо»

В своем блоге специалисты компании OpenAI признаются, что успех конечного продукта зависит от того, как именно будет сформулировано описание, заложенное в нейросеть.

«По мере ознакомления с большим числом объектов DALL·E начинает путаться в том, какой цвет присущ тому или иному предмету, и результативность резко снижается», — пишут ученые.

В то же время специалисты OpenAI демонстрируют способность DALL·E представлять заданный объект в разных вариациях — в зависимости от того, на какой поверхности он рисуется.

Автор фото, OpenAI

Подпись к фото,

Для этой серии изображений Dall-E получил следующий запрос: «витражное окно» и «синяя клубника»

DALL·E по-разному изобразил синюю клубнику на фреске, банке газировки и на чашке, исходя из присущих каждой поверхности закруглений и прочих особенностей.

«Для витража или неоновой вывески ИИ должен изменить внешний вид рисуемого объекта по сравнению тем, как он обычно выглядит», — отмечают специалисты.

Создатели этой нейросети отмечают то значительное, всеобъемлющее влияние, которое могут оказать на общество системы искусственного интеллекта, такие как DALL·E.

Это может привести к потере рабочих мест и прочим морально-этическим проблемам.

Автор фото, OpenAI

Подпись к фото,

Попытки соединить улитку и губную гармошку оказались не очень успешными

Специалист Google по технологиям глубокого обучения Франсуа Шолле написал на «Твиттере», что работы Dall-E круты.

Однако другой эксперт в этой сфере, профессор из американского Технологического института Джорджии Марк Ридл написал в «Твиттере», что обычный запрос в Google типа «зверь буррито» или «редька из мультика» может выдать такие же картинки.

А это означает, что DALL·E просто скопипейстил, а не сам придумал свои работы.

Однако в интервью Би-би-си он признался, что был впечатлен достижениями DALL·E.

«Способность использовать общие понятия по-новому — это важная составляющая креативности и интеллектуальных способностей в целом», — отметил он.

Материал подготовлен с использованием материала репортера Би-би-си по новым технологиям Джейн Уэйкфилд

Искусственный мозг тоже может нуждаться во сне

Состояния, похожие на циклы сна, подавляют нестабильность, связанную с непрерывным самообучением в искусственных аналогах мозга, — пишет eurekalert.org.

Никто не может сказать, будут ли андроиды считать овец, но они почти наверняка будут нуждаться в периодах отдыха, которые предлагают преимущества, подобные тем, которые сон дает живому мозгу, согласно новому исследованию из Национальной лаборатории Лос-Аламоса.

«Мы изучаем пикирующие нейронные сети, которые являются системами, которые учатся так же, как живой мозг, — сказала компьютерный ученый из Лос-Аламосской лаборатории Йизинг Уоткинс. — Мы были очарованы перспективой обучения нейроморфного процессора способом, аналогичным тому, как люди и другие биологические системы получают информацию из окружающей среды в процессе развития».

Уоткинс и ее исследовательская группа обнаружили, что моделирование сети стало нестабильным после продолжительных периодов обучения без присмотра. Когда они подвергли сети воздействию состояний, аналогичных волнам, которые живой мозг испытывает во время сна, стабильность была восстановлена. «Было похоже, что мы даем нейронным сетям эквивалент спокойного ночного отдыха», — сказал Уоткинс.

Открытие произошло, когда исследовательская группа работала над созданием нейронных сетей, которые близки к тому, как люди и другие биологические системы учатся понимать. Изначально группа боролась за стабилизацию имитируемых нейронных сетей, проходящих обучение без словаря, которое включает классификацию объектов без предварительных примеров для сравнения.

«Вопрос о том, как предотвратить нестабильность систем обучения, в действительности, возникает только при попытке использовать биологически реалистичные процессоры… — сказал ученый-компьютерщик из Лос-Аламоса и соавтор исследований Гаррет Кенион. — Подавляющее большинство исследователей машинного обучения, глубокого обучения и искусственного интеллекта никогда не сталкиваются с этой проблемой, потому что в искусственных системах, которые они изучают, они могут позволить себе выполнять глобальные математические операции, которые влияют на общее динамическое усиление системы».

Исследователи характеризуют решение подвергать сети искусственному аналогу сна как почти последнее предпринятое усилие по их стабилизации. Они экспериментировали с различными типами шума, примерно сравнимыми со статическим, который вы можете встретить между станциями при настройке радио. Наилучшие результаты были получены, когда они использовали волны так называемого гауссовского шума, который включает в себя широкий диапазон частот и амплитуд. Они предполагают, что шум имитирует вход, полученный биологическими нейронами во время медленного сна. Результаты показывают, что медленный сон может частично способствовать тому, чтобы корковые нейроны сохраняли свою стабильность и не галлюцинировали.

Следующая цель групп — реализовать их алгоритм на нейроморфном чипе Intel Loihi. Они надеются, что «сон» позволит Лойки стабильно обрабатывать информацию с камеры с кремниевой сетчаткой в ​​режиме реального времени. Если результаты подтвердят необходимость сна в искусственном мозге, мы можем ожидать, что это будет справедливо для андроидов и других интеллектуальных машин, которые могут появиться в будущем.

Колыбельная для андроидов – Огонек № 33 (5628) от 24.08.2020

Искусственному интеллекту, оказывается, нужно… спать, как и людям. Иначе он будет многое забывать и путать.

Елена Кудрявцева

— Мы изучаем особые компьютерные нейронные сети, которые учатся так же, как живой мозг,— рассказывает ученый из Лос-Аламосской лаборатории Нью-Мексико Йизинг Уоткинс.— Оказалось, что для их полноценной работы нужно применять особый алгоритм, который имитирует сон у человека. Мы были очарованы перспективой обучения нейроморфного процессора способом, аналогичным тому, как люди и другие биологические системы учатся у окружающей среды в детстве.

Такое интригующее заявление прозвучало на недавней Международной конференции по компьютерному распознаванию образов (CVPR). Уложить спать искусственный интеллект пришло в голову специалистам, которые много лет занимаются изучением особого типа нейронных сетей — импульсных. В отличие от других искусственных нейронных систем эти по своему строению наиболее близки к человеческому мозгу, поэтому иногда их еще называют нейроморфными. Чтобы усовершенствовать такие сети, специалисты Computer Science работают в тесном взаимодействии с нейрофизиологами и биологами, которые занимаются исследованием процессов, протекающих в мозге.

— Идея «сна» для компьютера далеко не нова,— рассказывает «Огоньку» ведущий российский сомнолог, член американского и европейского научных сообществ по изучению сна, главный научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН Владимир Ковальзон.— Еще в 1970 году американский компьютерщик Дьюэн писал, что иногда компьютеры (которые тогда занимали целые залы) самопроизвольно переставали выходить на связь с оператором и некоторое время жили какой-то «внутренней жизнью», а затем вновь возвращались к «реальности». Такие состояния он сравнивал с медленным и быстрым сном человека. Но когда быстродействие машин возросло, сообщения о подобных перерывах исчезли. Похоже, что «электронные мозги» современных роботов не нуждаются ни в каком сне.

Сонная сеть

Импульсные нейронные сети, которые изучали в Лос-Аламосской лаборатории, действительно похожи на человеческий мозг. В очень приближенной форме можно сказать, что они имитируют работу нейронных сетей мозга человека: состоят из своеобразных нейронов, соединенных синапсами, которые обмениваются короткими импульсами одинаковой амплитуды. А обучение нейронной сети происходит благодаря изменению проводимости этих синапсов. По сути, это разросшаяся многоуровневая сеть взаимосвязанных нейронов, которые взаимодействуют особым образом. Так вот, ученые обнаружили, что после определенного периода работы импульсная нейронная сеть начинает давать сбои, которые невозможно устранить.

Специалисты перепробовали все возможные варианты и напоследок решили применить совсем уж странный, как показалось вначале, метод — сымитировать для нейронной сети сон. Они не стали выключать компьютер из розетки, а изобрели способ ввести искусственный интеллект в состояние с очень низким энергопотреблением, подобное тому, в которое человеческий мозг входит во сне. Для этого ученые использовали воздействие особого гауссовского шума — звуковых волн, настроенных на определенную частоту. После того как нейронная сеть провела в такой «полудреме» несколько часов, работоспособность системы восстановилась.

— Это выглядело так, как будто бы мы дали нейронным сетям возможность хорошо выспаться,— говорит Йизинг Уоткинс из Лос-Аламосской лаборатории.

По словам исследователя, новый алгоритм имитирует для искусственного интеллекта медленный сон, который омолаживает биологические нейроны в нашем собственном мозге и позволяет нейронной сети «предотвратить галлюцинации нейронов в случайном шуме, который они ищут».

— Удивительно, но оказывается, что медленный сон необходим любой нервной сети с импульсами,— делится старший автор исследования Гаррет Кеньон.— Видимо, несмотря на эволюцию, это необходимое условие для любого организма с нервной системой, чтобы иметь возможность учиться у окружающей среды.

В ближайшем будущем научная группа собирается «усыпить» нейроморфный чип Intel Loihi, который имитирует нейронную структуру человеческого мозга и включает 130 тысяч нейронов.

Не забыть все

— Восстанавливающая ценность сна может быть важным недостающим звеном в современных компьютерных системах,— говорит профессор медицины Калифорнийского университета в Сан-Диего Максим Баженов.— Например, системам искусственного интеллекта не хватает способностей к непрерывному обучению и они могут «забывать» старый опыт при изучении новой информации.

В лаборатории Баженова занимаются изучением связи сна и памяти. Недавно ученые провели эксперименты на вычислительных моделях, которые имитируют разные фазы сна и бодрствования, и выяснили, что сон обрабатывает новые воспоминания и предотвращает повреждение более старых.

Воспроизведение памяти во время сна играет защитную роль против забывания, позволяя одной и той же популяции нейронов хранить несколько мешающих воспоминаний.

— Мозг очень занят, когда мы спим, повторяя то, что мы узнали в течение дня,— говорит Максим Баженов.— Сон помогает реорганизовать воспоминания и представить их наиболее эффективным способом. Наши результаты показывают, что воспоминания динамичны, а не статичны. Другими словами, воспоминания, даже старые, не являются окончательными. Сон постоянно обновляет их.

Новое исследование показывает, что сон необходим человеку для сохранения памяти и для непрерывного, а главное — эффективного обучения, и, скорее всего, компьютерным и роботизированным системам будут нужны схожие варианты отдыха.

Впрочем, другие ученые считают, что перед тем, как предлагать какие-то решения для искусственного интеллекта, нужно разобраться с естественным.

— Связь памяти и сна — очень модная сегодня тема, и под нее почему-то в США выделяют большие средства, хотя на самом деле она не доказана,— комментирует сомнолог Владимир Ковальзон.— Об этом недоразумении не так давно написал специальную статью мой коллега, американский сомнолог Джерри Сигел. Одни гипотезы связывают процессы формирования запоминания и забывания в большей степени с медленным сном, другие — с быстрым. В том, что такой связи нет, можно убедиться, если внимательно посмотреть на результаты клинических исследований последних лет. Например, в мире сегодня живут миллионы людей, у которых быстрого сна нет (или почти нет), а память при этом не только не страдает, но даже улучшается! В первую очередь я говорю о тех пациентах, кто много лет принимает антидепрессанты: большинство этих лекарств, как известно, подавляет быстрый сон и сновидений такие люди не видят. Наоборот, люди, длительно принимающие снотворные последнего поколения, не нарушающие структуру ночного сна, часто жалуются на ухудшение памяти. Не менее яркие примеры дают уникальные больные, тщательно исследованные и описанные в научной литературе. Один из них был почти лишен быстрого сна с юности, когда получил ранение в голову. Другой вообще не спал и не испытывал потребности во сне в течение многих месяцев. Ни у того, ни у другого никаких нарушений памяти и когнитивных способностей отмечено не было.

По словам Владимира Ковальзона, память — ее возникновение и, главное, потеря — сегодня остается одним из наиболее загадочных явлений в науке и медицине. До сих пор нет никакого объективного критерия для ее изучения: никто толком не знает, какие физические или биохимические компоненты являются показателями памяти. Возможно, такие параметры будут открыты искусственным интеллектом.

Если только он хорошенько выспится…

Врач объяснил, в каких случаях пациентов с COVID-19 погружают в кому

https://ria.ru/20200409/1569823006.html

Врач объяснил, в каких случаях пациентов с COVID-19 погружают в кому

Врач объяснил, в каких случаях пациентов с COVID-19 погружают в кому — РИА Новости, 09.04.2020

Врач объяснил, в каких случаях пациентов с COVID-19 погружают в кому

Врач и телеведущий Александр Мясников рассказал на программе «Прямой эфир. Андрей Малахов», для чего пациентов на искусственной вентиляции легких погружают в… РИА Новости, 09.04.2020

2020-04-09T18:19

2020-04-09T18:19

2020-04-09T19:51

распространение коронавируса

александр мясников (врач)

коронавирус в россии

коронавирус covid-19

россия

здоровье — общество

общество

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn24.img.ria.ru/images/07e4/04/07/1569678787_0:161:3071:1888_1920x0_80_0_0_23885faf03bb4cb8802852bd64e5739f.jpg

МОСКВА, 9 апр — РИА Новости. Врач и телеведущий Александр Мясников рассказал на программе «Прямой эфир. Андрей Малахов», для чего пациентов на искусственной вентиляции легких погружают в кому.»Больного погружают в искусственную кому, когда она мешает аппаратному дыханию», — сказал врач.Он привел в пример ситуацию, когда пациент пытается дышать сам, но аппарат ИВЛ не справляется с ритмом.»Как бы заглушают его, чтобы не сопротивлялся. <…> Аппарат — это не обязательно, что за тебя дышат», — разъяснил медик.Он рассказал, что пациента сначала интубируют, а единственное показание для этого — предположение врача, что эта мера поможет. Мясников также рассказал, что у аппарата ИВЛ есть разные режимы — от помощи больному до полного взятия дыхательной функции за него.Пандемия коронавирусной инфекции COVID-19 охватила почти весь мир. По данным ВОЗ, заразились более 1,35 миллиона человек, свыше 79 тысяч пациентов умерли.Напряженная ситуация с болезнью складывается в США, Испании и Италии. В Китае, откуда началась вспышка коронавируса, объявили о прекращении эпидемии.В России выявили 10 131 случай заболевания COVID-19, 698 человек уже выздоровели, 76 — скончались.Последние данные о ситуации с COVID-19 в России и мире представлены на портале стопкоронавирус.рф.

https://ria.ru/20200408/1569728623.html

россия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn22.img.ria.ru/images/07e4/04/07/1569678787_171:0:2902:2048_1920x0_80_0_0_49115bb193903ecff46ad69482436571.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

александр мясников (врач), коронавирус в россии, коронавирус covid-19, россия, здоровье — общество, общество

Недостаток сна может стать проблемой для ИИ

Одной из отличительных черт машин является то, что им не нужно спать, в отличие от людей и любого другого существа с центральной нервной системой. Однако когда-нибудь вашему тостеру может понадобиться время от времени вздремнуть, как и вашей машине, холодильнику и всему остальному, что революционизировалось с появлением практических технологий искусственного интеллекта.

Изменения произойдут, когда (и если) системы ИИ, имитирующие живой мозг, будут включены в широкий спектр устройств, которые в настоящее время полагаются на обычные компьютеры и микропроцессоры, чтобы помочь нам в повседневной жизни.По крайней мере, таковы последствия нового исследования, которое мы проводим в Лос-Аламосской национальной лаборатории, чтобы понять системы, которые работают так же, как нейроны внутри живого мозга.

Наше осознание пришло к нам, когда мы работали над разработкой нейронных сетей, которые очень похожи на то, как люди и другие биологические системы учатся видеть. Мы изучали, как моделируемые сети реагируют на неконтролируемое обучение словарю. В этом виде деятельности сети приступают к классификации объектов, не имея предварительных примеров для их сравнения.Представьте, что вы передаете ребенку множество изображений экзотических животных и просите его сгруппировать похожие изображения. Ребенок может не знать, что такое антилопа, но он поместит их в отдельную кучу, например, от львов или пингвинов.

Вероятно, для любого учителя маленьких детей не станет сюрпризом, что мы обнаружили, что наши сети стали нестабильными после непрерывных периодов обучения. Однако, когда мы подвергли сети состояниям, аналогичным волнам, которые испытывает живой мозг во время сна, стабильность была восстановлена.Это было похоже на то, как если бы мы давали нейронным сетям эквивалент хорошего долгого сна.

Такая нестабильность характерна не для всех сетей искусственного интеллекта. Проблема возникает только при обучении биологически реалистичных процессоров или при попытке понять саму биологию. Подавляющее большинство исследователей машинного обучения, глубокого обучения и искусственного интеллекта никогда не сталкиваются с этой нестабильностью, потому что в тех самых искусственных системах, которые они изучают, они могут позволить себе роскошь выполнять математические операции, аналогов которым нет в живых нейронах.

Наше решение подвергнуть наши биологически реалистичные сети искусственному аналогу сна было почти последней попыткой их стабилизировать. Они спонтанно генерировали образы, аналогичные галлюцинациям. Мы экспериментировали с различными типами числовых шумов, примерно сопоставимых со статическими помехами, которые могут возникнуть между станциями при настройке радио. Наилучшие результаты были получены, когда мы использовали шум с широким диапазоном частот и амплитуд. Шум имитирует сигнал, получаемый нейронами вашего мозга во время медленноволнового сна, без которого мы не можем жить.

Результаты показывают, что как в системах искусственного, так и в естественном интеллекте медленноволновый сон может действовать, чтобы гарантировать, что нейроны сохраняют свою стабильность и не галлюцинируют.

Sleeplike состояния в нейронных сетях сильно отличаются от режима, в который входит ваш компьютер после определенного периода бездействия. Обычный компьютер, который перешел в «спящий» режим, фактически находится в состоянии приостановленной анимации, при этом вся вычислительная активность заморожена во времени. А давний совет ИТ-отдела попробовать «выключить компьютер и снова включить», когда компьютер выйдет из строя, равносилен тому, чтобы подвергнуть вашу машину кратковременной смерти мозга.

Такой спящий режим не поможет устранить нестабильную нейронную сеть. А включение и выключение питания просто перезагрузит сеть и отменит все предыдущие тренировки, что фактически приведет к серьезной амнезии в сети. В нейронных сетях, а также у живых существ состояние, похожее на сон, — это не бездействие, а другой вид активности, который имеет решающее значение для правильного функционирования нейронов.

Мы только начинаем исследовать дополнительные преимущества искусственного сна в наших симуляциях.Часто несколько нейронов в моделируемой сети вообще не работают при запуске моделирования. Мы обнаружили, что применение искусственных состояний сна, похоже, сбрасывает бездействующие нейроны, чтобы гарантировать, что они станут функционирующими компонентами сети.

По мере того как исследователи создают сети, которые все больше напоминают живую нервную систему, вероятно, не стоит удивляться тому, что они, похоже, нуждаются во сне так же много, как и мы. Точно так же мы ожидаем, что сложные системы искусственного интеллекта помогут нам более полно понять сон и другие характеристики биологических систем.Тостер для дремоты будущего может дать новое представление о работе нашего мозга — в дополнение к теплым и хрустящим блюдам на завтрак.

Почему искусственному мозгу нужен сон

Как и биологический мозг, искусственные нейронные сети могут зависеть от медленноволнового сна для обучения.

Чарльз К. Чой, участник

(Inside Science) — Искусственному мозгу может потребоваться глубокий сон, чтобы оставаться стабильным, как показало новое исследование, так же, как и настоящий мозг.

В искусственных нейронных сетях, которые сейчас используются для всего, от идентификации пешеходов, переходящих улицы, до диагностики рака, компоненты, названные нейронами, предоставляют данные и взаимодействуют для решения проблемы, такой как распознавание изображений.Нейронная сеть постоянно корректирует взаимодействия между своими нейронами и проверяет, помогают ли эти новые модели поведения лучше решать проблему. Со временем сеть обнаруживает, какие модели лучше всего подходят для вычислительных решений. Затем он принимает их по умолчанию, имитируя процесс обучения в человеческом мозгу.

В большинстве искусственных нейронных сетей выход нейрона — это число, которое постоянно изменяется по мере изменения входного сигнала. Это примерно аналогично количеству сигналов, которые биологический нейрон может выдавать за определенный промежуток времени.

Напротив, в нейронной сети с импульсами нейрон «накачивает» или генерирует выходной сигнал только после того, как он получает определенное количество входных сигналов в течение заданного времени, более точно имитируя поведение реальных биологических нейронов.

Поскольку пики нейронные сети редко вызывают пики, они перемещают гораздо меньше данных, чем типичные искусственные нейронные сети, и в принципе требуют гораздо меньше энергии и пропускной способности связи. Одним из способов реализации нейронных сетей с пиками является использование нейроморфного оборудования, электроники, имитирующей нейроны и их связи.

Однако обычные методы, используемые для быстрого обучения стандартных искусственных нейронных сетей, не работают с пиковыми нейронными сетями. «Мы все еще учимся обучать нейронные сети с импульсными сигналами для выполнения полезных задач», — сказал ведущий автор исследования Ицзин Уоткинс, ученый-компьютерщик из Национальной лаборатории Лос-Аламоса в Нью-Мексико.

Уоткинс и ее коллеги экспериментировали с программированием нейроморфных процессоров, чтобы научиться восстанавливать изображения и видео на основе разреженных данных, что немного похоже на то, как человеческий мозг учится в окружающей среде в детстве.«Однако все наши попытки учиться в конечном итоге стали нестабильными», — сказал старший автор исследования Гаррет Кеньон, также специалист по информатике из Лос-Аламоса.

Ученые провели компьютерное моделирование нейронной сети с импульсами, чтобы выяснить, что произошло. Они обнаружили, что, хотя он мог научиться идентифицировать данные, которые он был обучен искать, когда такое обучение продолжалось достаточно долго, его нейроны начинали непрерывно срабатывать, независимо от того, какие сигналы они получали.

Уоткинс вспомнил, что «почти в отчаянии» они пытались заставить симуляцию погрузиться в глубокий сон.Они подвергли его циклам колеблющегося шума, примерно соответствующего медленным мозговым волнам, наблюдаемым в глубоком сне, что вернуло симуляцию к стабильности. По словам Уоткинса, исследователи предполагают, что это моделирование медленноволнового сна может помочь «предотвратить галлюцинации нейронов о свойствах случайного шума, которые они ищут».

Эти открытия могут помочь объяснить, почему все известные биологические нейронные системы, способные учиться в окружающей их среде, от дрозофилы до людей, подвержены медленноволновому сну.Кеньон сказал, что всем нужен медленный сон. «Даже водным млекопитающим — китам, дельфинам и т. Д. — требуются периоды медленноволнового сна, несмотря на очевидное эволюционное давление, чтобы найти какую-то альтернативу. Вместо этого дельфины и киты спят половиной своего мозга за раз».

«Почему медленноволновой сон так необходим?» — сказал Кеньон. «Наши результаты делают удивительное предсказание, что медленноволновой сон может быть важен для любой нервной сети с импульсами, или даже для любого организма с нервной системой, чтобы иметь возможность учиться у окружающей среды.«

Будущие исследования могут проверить эти идеи с помощью реальных нейроморфных процессоров в ответ на источник данных об окружающей среде, такой как камеры, имитирующие светочувствительную сетчатку в глазах, сказал Уоткинс.

«Периодическое добавление шума может стабилизировать способность этих сетей к обучению и не дать им стать более хрупкими и ухудшать их работу», — сказал Майк Дэвис, директор лаборатории нейроморфных вычислений Intel в Хиллсборо, штат Орегон, который не принимал участия в исследовании. это исследование.«Я действительно вижу огромные перспективы в нейроморфных устройствах, которые могут адаптироваться к условиям реального мира, где бы они ни были развернуты, для выполнения некоторого поведения, которому вы, возможно, не сможете полностью обучить его заранее на заводе».

Ученые планируют представить свои результаты практически 14 июня в рамках семинара «Женщины в компьютерном зрении».

Является ли естественный сон единственным, что имеет значение?

Со всеми деньгами, которые общество тратит на сон, от 7 миллиардов долларов на кровати в год (в США.Только S.) почти 9 миллионам американцев, получающих рецептурные препараты для сна, до более 1 миллиарда долларов на безрецептурных или альтернативных методах лечения сна и мероприятиях, вы наверняка думаете, что мы все хорошо отдохнули. Я прочитал несколько нейробиологических лекций центрам сна по некоторым причинам, по которым, как мы думаем, людям нужен сон, включая гипотезу аденозина, гомеостаз, консолидацию памяти, парасимпатическое восстановление организма и т. Д., Но ни один из экспертов в этой области пришли к единому мнению, почему на самом деле нужен сон.Недавно я написал статью о том, как потеря сна может потенциально иметь эпигенетические эффекты на геном человека, что может быть одним из многих факторов, объясняющих, почему хронический дефицит сна связан с целым рядом проблем со здоровьем и болезней.

Работает ли «принудительный» сон?

Большинство так называемых «Z» терапий сна (золпидем, эзопиклон, залеплон), включая Lunesta, Ambien, Intermezzo, Sonata и др., Являются препаратами небензодиазепинового класса, которые являются агонистами рецепторов ГАМК — они действуют путем модуляции нейротрансмиттеров.Совсем недавно был одобрен новый класс снотворных (известных как антагонисты рецепторов орексина) (например, Belsomra). Орексин (также называемый гипокретином) — это нейропептид, вырабатываемый нейронами гипоталамуса, который вызывает бодрствование и бдительность (среди некоторых других физиологических факторов). Это было частично идентифицировано потому, что у некоторых людей и животных с нарколепсией наблюдается дефицит нейронов, продуцирующих орторексин, в головном мозге.

Практически все лекарства от сна воздействуют на нейротрансмиттеры, чтобы изменить наш баланс усталости и бдительности.Даже антигистаминные препараты Бенадрил (дифенгидрамин) и сукцинат доксиламина используются в огромном количестве безрецептурных снотворных, и у многих людей они вызывают выраженную сонливость. Таким образом, антигистамин проходит через гематоэнцефалический барьер, влияя на гистаминовую регуляцию сна и бодрствования в головном мозге, вызывая сонливость. Поскольку так много людей используют так много этих вмешательств, чтобы попытаться искусственно или улучшить сон, возникает вопрос: «Насколько хорошо на самом деле качество сна?»

Плацебо и сон

Оказалось, что в самом сне есть довольно существенный эффект плацебо.Сообщение людям о том, что они спали дольше или глубже, чем на самом деле, или что результаты (фиктивной) ЭЭГ сна были более положительными, чем они были на самом деле, приводит к тому, что люди могут думать быстрее и более положительно отвечать на вопросы о бдительности и отдыхе. . Даже лекарства для сна, хотя и имеют статистическое превосходство по сравнению с плацебо, оказывают очень небольшое влияние на сам сон и связаны с сильным эффектом плацебо. Посещение врача и получение рецепта на лекарство от сна, а затем его прием перед сном — это целая цепочка поведения, которая включает ожидание и формальность начала сна.Но ясно, что если бы всю потребность во сне можно было полностью устранить с помощью плацебо, мы бы давно-очень давно развили способ , а не , чтобы оставаться бездействующими и уязвимыми в течение трети каждого нашего дня. В далеком прошлом сон был рискованным занятием для первых людей и наших предков, и он не сильно помогал экономить энергию: по оценкам, сон вместо того, чтобы бодрствовать в течение того же времени, экономит около сотни калорий.

Итак, у нас сейчас в обществе есть интересная ирония: нам больше не нужно собираться в сообществах для защиты, и мы не считаем сон рискованным делом, которое, тем не менее, нам необходимо предпринять; но вместо этого у нас есть технология, чтобы попытаться заменить или улучшить сон искусственными средствами.Могут ли лекарственные препараты — от препаратов класса Z до безрецептурных препаратов до (в случае Майкла Джексона) пропофола (с бензодиазепинами) — действительно использоваться для того, чтобы заставить наступить «настоящий» сон? Это считается? Это существенная замена или просто краткосрочное решение? Однако есть исследования, показывающие, что некоторые стадии сна относительно хорошо воссоздаются анестетиками и снотворными: они не заменяют все фазы сна, качество сна не всегда такое существенное, и не каждое лекарственное лечение влияет на стадии сна. таким же образом.К сожалению, одним из самых мощных эффектов сна является консолидация и усиление воспоминаний, и многие вспомогательные средства для сна связаны с нарушением памяти или потерей памяти.

Как и все в природе, существует баланс между риском и пользой, помощью и помехой. Сам процесс сна и искусственное содействие засыпанию — это вообще не игра с нулевой суммой. Некоторые считают, что искусственное усыпление заслуживает внимания даже в свете потенциальных побочных эффектов, включая парасомнию и другие эффекты.Точно так же отказ от лечения хронических или острых проблем со сном может быть связан с его собственными последствиями для здоровья. Что интересно в сне, так это то, что для того, на что мы все вкладываем так много денег и времени, гигиена сна — и количественная оценка нашей индивидуальной жизни во сне — это то, что все еще находится в стадии зарождения, и я думаю, что для этого потребуется резкий подъем в ближайшие несколько лет.

Бен Локвин, доктор философии, MBA, M.S. участвует в проекте по генетической грамотности и является автором множества научных статей для книг и журналов.Он также является исследователем в области нейробиологии и консультантом во многих отраслях, включая пищевую, фармацевтическую, психологическую и академическую. Следуйте за ним по телефону @ BenLocwin .

Искусственный интеллект повышает эффективность лечения нарушений сна — ScienceDaily

Трудности со сном, апноэ во сне и нарколепсия относятся к ряду нарушений сна, от которых страдают тысячи датчан. Кроме того, по оценкам, апноэ во сне не диагностируется у 200 000 датчан.

В новом исследовании исследователи из Департамента компьютерных наук Копенгагенского университета в сотрудничестве с Датским центром медицины сна в датской больнице Rigshospitalet разработали алгоритм искусственного интеллекта, который может улучшить диагностику, лечение и наше общее понимание нарушений сна. .

«Алгоритм необычайно точен. Мы выполнили различные тесты, в которых его производительность сравнялась с показателями лучших врачей в этой области во всем мире», — утверждает Матиас Перслев, доктор философии в Департаменте компьютерных наук и ведущий автор недавно опубликованного исследования в журнале npj Digital Medicine (ссылка).

Может помочь врачам в лечении

Сегодняшние обследования на нарушение сна обычно начинаются с поступления в клинику сна. Здесь за ночным сном человека следят с помощью различных измерительных приборов. Затем специалист по нарушениям сна просматривает результаты измерений за 7-8 часов после ночного сна пациента.

Врач вручную делит эти 7-8 часов сна на 30-секундные интервалы, каждый из которых должен быть разделен на разные фазы сна, например, быстрый сон (быстрое движение глаз), легкий сон, глубокий сон и т. Д.Это трудоемкая работа, которую алгоритм может выполнить за секунды.

«Этот проект позволил нам доказать, что эти измерения могут быть очень безопасно выполнены с использованием машинного обучения, что имеет большое значение. За счет экономии многих часов работы можно эффективно оценивать и диагностировать гораздо больше пациентов», — объясняет Пол Дженнум, профессор. доктор нейрофизиологии и руководитель Датского центра медицины сна.

Только в столичном регионе Дании ежегодно проводится более 4000 полисомнографических тестов, известных как ПСГ или исследования сна, у пациентов с апноэ во сне и более сложными нарушениями сна.На анализ ПСГ врачу уходит 1,5–3 часа. Таким образом, только в столичном регионе Дании можно было бы высвободить от 6000 до 12000 медицинских часов за счет внедрения нового алгоритма.

Алгоритм работает в клиниках сна и группах пациентов

Собрав данные из различных источников, исследователи, стоящие за алгоритмом, смогли обеспечить оптимальную функциональность. Всего было собрано 20 000 ночей сна из Соединенных Штатов и множества европейских стран, которые использовались для обучения алгоритма.

«Мы собрали данные о сне на разных континентах, в клиниках сна и группах пациентов. Тот факт, что алгоритм хорошо работает в таких разнообразных условиях, является прорывом», — объясняют Матиас Перслев и Кристиан Игель, которые руководили проектом в области компьютерных наук. добавление:

«Достижение такого рода обобщения — одна из самых сложных задач в анализе медицинских данных».

Они надеются, что алгоритм поможет врачам и исследователям во всем мире больше узнать о нарушениях сна в будущем.Программное обеспечение для анализа сна находится в свободном доступе на сайте sleep.ai.ku.dk и может использоваться кем угодно и где угодно, в том числе в местах, где нет клиники сна за углом.

«Для этого алгоритма требуется всего несколько измерений, выполненных обычными клиническими приборами. Таким образом, использование этого программного обеспечения может быть особенно актуально в развивающихся странах, где у человека может не быть доступа к новейшему оборудованию или эксперту», ​​- говорит Матиас Перслев.

В настоящее время исследователи работают с датскими врачами, чтобы получить одобрение программного обеспечения и алгоритма для клинического использования.

Искусственный интеллект теперь улучшает лечение расстройств сна

Для профессионалов в области сна отслеживание стадий сна является важным инструментом для определения наилучшего курса действий при лечении сна. Нарушения сна, присутствующие у значительной части населения мира, тесно связаны с заболеваемостью и смертностью. Определение стадии сна очень информативно для медицинских работников, но сам процесс занимает много времени и оставляет место для ошибок. Введите искусственный интеллект.

Оценка часов в записях о сне и данных о пациентах теперь будет значительно проще благодаря U-Sleep, общедоступной автоматизированной системе распределения сна. U-Sleep, созданный Департаментом компьютерных наук Копенгагенского университета, Дания, представляет собой нейронную сеть, которая предоставляет информацию, которая ведет к новым способам анализа стадий сна. U-сон был создан с использованием записей полисомнографии, или PSG, с участием более 15000 участников и 16 клинических исследований. Согласно npj Digital Medicine , который изучал эффективность U-Sleep, нейронная сеть, которая управляет U-Sleep, была обучена и оценена на самом большом и разнообразном наборе записей PSG, когда-либо собранных.

«U-Sleep, созданный Департаментом компьютерных наук Университета Копенгагена, Дания, представляет собой нейронную сеть, которая предоставляет информацию, которая приводит к новым способам анализа стадий сна».

Потенциальные преимущества этой технологии искусственного интеллекта могут означать большой прорыв в медицине сна. Способность U-Sleep классифицировать и контролировать циклы сна на уровне экспертов не только позволит исследователям сна собирать больше данных о нарушениях сна, но и высвободит ценные ресурсы для других проектов и исследований.Эта технология также может служить глобальным эталоном для определения стадии сна, что послужит поводом для более широкого обсуждения клинических исследователей.

Расстройства сна становятся все более распространенными, и недавние исследования доказывают, насколько опасным может быть недосыпание. Многие люди обратились к трекерам сна или другим формам самонастраиваемых мониторов здоровья. Другие ищут альтернативные методы. Независимо от ваших предпочтений, достаточное количество сна и улучшение качества сна — это не просто разумный выбор для вашего благополучия — это важно для вашего здоровья.Потенциал, которым обладает U-Sleep для улучшения способности специалиста по сну отслеживать стадии нашего сна, может привести к большим прорывам в области расстройств сна по всем направлениям.

• Была ли эта статья полезной?
• Да Нет

Распространенных мифов и фактов о сне

Наука о сне значительно развивалась за последние 20 лет, обеспечивая все большее понимание того, как работает сон, почему он важен и как его можно нарушить.

Несмотря на прогресс науки, часто встречается дезинформация о сне, распространяемая в Интернете, социальных сетях или из уст в уста.Часть этой ложной информации повторяется так часто, что становится широко распространенным мифом.

Несмотря на то, что эти мифы о сне противоречат научным данным, им часто верят, и они могут привести к плохим привычкам и недосыпанию.

В 2019 году Национальный фонд сна собрал группу экспертов, чтобы выявить наиболее известные и проблемные мифы о сне. Обзор этих и других мифов — это возможность узнать факты, исправить ситуацию и найти способы, чтобы выспаться, в котором вы нуждаетесь.

Миф: Ваше тело привыкает меньше спать

Исследования показали, что недостаток сна сказывается как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе, демонстрируя, что ваш мозг и тело не могут просто привыкнуть к тому, что вы спите меньше.

После нескольких ночей недосыпания вы, вероятно, почувствуете себя более сонными в течение дня. Это усиление дневной сонливости может стабилизироваться в течение недель или месяцев без достаточного количества сна, но это не означает, что ваше тело работает на полную мощность или эффективно приспосабливается к недосыпанию.

Напротив, постоянное недосыпание влияет на производительность в дневное время, отрицательно влияя на принятие решений, память, концентрацию внимания и творческие способности. Со временем недостаток сна может нанести ущерб различным аспектам здоровья, включая обмен веществ, сердечно-сосудистую систему, иммунную систему, выработку гормонов и психическое здоровье.

В результате, даже если кажется, что вы привыкаете слишком мало спать, на самом деле могут накапливаться более серьезные проблемы со здоровьем из-за неспособности организма получить необходимый ему отдых.

Миф: многим взрослым нужно пять или меньше часов сна

Рекомендации группы экспертов, заказанной Национальным фондом сна, гласят, что взрослым следует спать от семи до девяти часов в сутки.

Хотя считается, что очень небольшое количество людей — примерно один из четырех миллионов — имеют генетическую мутацию, которая позволяет им естественным образом спать в течение более коротких периодов времени и при этом просыпаться бодрыми, эти люди являются редким исключением, а не правилом.

Миф: главное, сколько вы спите

Продолжительность сна важна, но это еще не все. Качество сна — еще один важный фактор, который следует учитывать, и он тесно связан с непрерывностью сна и предотвращением нарушений сна.

Фрагментированный сон, отмеченный многочисленными пробуждениями, может мешать способности правильно двигаться в течение цикла сна, сокращая время, затрачиваемое на наиболее восстановительные стадии сна. По этой причине цель каждого человека должна состоять в том, чтобы спать достаточное количество часов, и в эти часы должен быть качественный непрерывный сон.

Миф: когда вы спите, не имеет значения, когда вы спите достаточно часов

Исследования показали, что время сна имеет значение, и лучше всего спать как можно больше в темное время суток. Ночной сон помогает согласовать циркадный ритм или внутренние часы организма с окружающей средой. Правильный суточный ритм важен для качества сна и влияет на психическое здоровье, сердечно-сосудистую функцию, метаболизм и другие ключевые элементы общего состояния здоровья.

Миф: хороший спящий ночью не двигается

Незначительные движения тела могут происходить во время нормального здорового сна.Движения во время сна обычно вызывают беспокойство только в том случае, если они являются одним или несколькими из следующих:

• Длительное или хроническое
• Ненормальное (например, лунатизм)
• Агрессивный или жестокий
• Беспокоит партнера по постели
• Вызывает ночное пробуждение

Миф: ваш мозг выключается во время сна

Мозг остается активным во время сна. Его паттерны активности меняются на разных этапах сна, а во время сна с быстрым движением глаз (REM) активность мозга возрастает до уровня, который имеет сходство с тем, когда вы бодрствуете.

Считается, что сдвиги в мозговой активности во время сна не только не прекращаются, но и являются одной из причин, почему сон имеет решающее значение для эффективного мышления, памяти и обработки эмоций.

Миф: сновидения случаются только во время быстрого сна

Наиболее интенсивные сны обычно случаются во время быстрого сна, но сновидения могут происходить и на любой стадии сна. Сновидения во время быстрого и не-быстрого сна обычно имеют разное содержание, причем более яркие или причудливые сны обычно происходят во время фаз быстрого сна.

Миф: больше сна — всегда лучше

Хотя большинство опасений по поводу продолжительности сна сосредоточено на слишком малом сне, существуют также проблемы, которые могут возникнуть из-за слишком большого количества сна.

Людям при определенных обстоятельствах, например при выздоровлении после болезни, может потребоваться дополнительный сон, но чрезмерный сон, как правило, может быть симптомом основной проблемы со здоровьем. Кроме того, исследования показали более высокий уровень смертности у людей, которые слишком много спят, но необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше понять эту связь.

Миф: храп не вреден, и вы все равно ничего не можете с этим поделать

Легкий, случайный храп обычно не является проблемой, но громкий и частый храп часто является поводом для беспокойства.

Хронический или громкий храп может быть вызван обструктивным апноэ во сне (СОАС), серьезным нарушением дыхания, которое нарушает сон и мешает человеку получать кислород, в котором нуждается его тело. Храп также может нарушить сон партнера по кровати или соседа по комнате.

В зависимости от причины храпа можно бороться с храпом различными методами. Устройства с положительным давлением в дыхательных путях (PAP), которые удерживают дыхательные пути открытыми, могут помочь в лечении ОАС. Мундштуки против храпа и упражнения для полости рта могут помочь многим людям уменьшить или устранить храп, а во многих случаях похудание также может уменьшить храп.

Миф

: взрослые спят больше с возрастом

Пожилые люди часто спят меньше, чем молодые. Старение может повлиять на циркадный ритм человека и усложнить ему сон столько, сколько он хочет. Другие проблемы со здоровьем, которые усиливаются с возрастом, такие как артритная боль, также могут мешать хорошему ночному сну.

Миф: способность заснуть в любом месте и в любое время означает, что вы «хорошо спите»

Возможность заснуть в любое время и при любых обстоятельствах — признак проблем со сном, а не того, что вы «хорошо спите».”

Этот миф опасен, потому что он положительно влияет на чрезмерную дневную сонливость, которая обычно является симптомом бессонницы, недостаточного сна или основного нарушения сна, такого как апноэ во сне. Сон в любое время также может быть связан с нарушениями циркадного ритма и нарколепсией.

Вашей целью как спящего не должно быть умение заснуть в любой ситуации. Вместо этого следует стремиться к достаточному количеству качественного сна, который происходит по регулярному графику, который, когда это возможно, включает ночной сон, чтобы укрепить здоровый циркадный ритм.

Миф: сон заменяет недосыпание ночью

Хотя быстрый сон может дать заряд энергии, он не заменяет качественного ночного сна, особенно потому, что он не предполагает прохождения фаз сна так же, как во время ночного сна.

Многие люди, которые недосыпают, пытаются использовать дремоту, чтобы наверстать упущенное, но это часто только ухудшает их график сна, затрудняя засыпание перед сном.Продолжительный сон также может означать, что вы просыпаетесь дезориентированным и вялым.

Хотя дневной сон не обязательно плохой, полагаться на сон, чтобы попытаться справиться с регулярным недосыпанием, не является выигрышным подходом. Когда вам действительно нужно вздремнуть, лучше всего спать не короче 30 минут в начале дня.

Миф

: подростки не спят достаточно только потому, что предпочитают ложиться спать допоздна

Значительное количество подростков, в том числе до 72% старшеклассников, спят меньше рекомендованного количества сна.Во многих случаях это связано с тем, что их режим сна предполагает бодрствование до поздней ночи.

Однако эта тенденция «совы» — это не просто вопрос выбора. Напротив, это отражение биологических изменений, которые начинаются в период полового созревания, которые отодвигают циркадный ритм подростков примерно на два часа назад. Конечно, индивидуальный выбор приоритета учебы и работы, социальных мероприятий и экранного времени над сном может усугубить это биологически отложенное время сна.

Из-за естественного сдвига суточных ритмов у подростков крупные организации, такие как Американская академия педиатрии, призвали школьные округа сдвинуть время начала занятий в школе, чтобы дать подросткам больше времени, чтобы выспаться, в котором они нуждаются.

Миф: включение радио, открытие окна или включение кондиционера — эффективные способы не спать во время вождения

Сонное вождение чрезвычайно опасно, а эти «уловки» неэффективны и особенно беспокоят, если они удерживают за рулем сонного водителя.

Если вы чувствуете усталость во время вождения, лучший и самый безопасный способ сделать это — съехать с дороги в безопасное место, где вы можете вздремнуть на 15–30 минут или просто остановиться на ночь. Напитки с кофеином могут помочь на короткое время, но может потребоваться время, чтобы кофеин начал действовать.Даже в этом случае опасно полагаться на кофеин, чтобы поддерживать бдительность во время вождения.

Лучший способ справиться с сонливостью за рулем — это в первую очередь предотвратить ее, хорошо выспавшись перед поездкой. Если вы сомневаетесь, откажитесь от вождения, если вы вообще хотите спать, потому что последствия могут быть опасными для жизни вам и другим на дороге.

Миф: если не можешь спать, лучше оставаться в постели, пока не уснешь снова

Эксперты по сну рекомендуют вставать с постели, если вы не можете заснуть в течение 20 минут.Вместо того, чтобы ворочаться в постели, лучше встать, сделать что-нибудь расслабляющее в тихой и тусклой обстановке (без использования мобильного телефона или других электронных устройств), а затем попытаться снова лечь спать.

Причина, по которой эксперты рекомендуют этот подход, заключается в том, что очень важно ассоциировать кровать со сном. Пребывание в постели, когда вы изо всех сил пытаетесь заснуть, может сделать прямо противоположное, связав вашу кровать с чувством разочарования.

Миф: Алкоголь перед сном улучшает сон

Один или два напитка могут расслабить, вызвать сонливость, которая облегчает первоначальное засыпание.Проблема в том, что качество сна значительно ухудшается после употребления алкоголя. Употребление алкоголя перед сном может нарушить циклы сна, повысить вероятность прерывания сна и усугубить храп и апноэ во сне.

Из-за его негативного воздействия на сон сокращение или отказ от употребления алкоголя перед сном часто считается важной частью гигиены сна.

Миф: более теплая спальня лучше всего подходит для сна

Хотя теплая спальня может показаться более уютной, исследования показывают, что она не идеальна для сна.Температура тела падает естественным образом как часть физического процесса сна, и слишком жаркая спальня может нарушить этот процесс. Горячий сон может быть неприятным и мешать сну, вызывая нежелательные пробуждения.

Важно подобрать в спальне комфортную для вас температуру, но большинство людей лучше всего спят в комнате с температурой до середины 60-х годов по Фаренгейту.

Миф: упражнения ночью нарушают сон

Данные опросов и исследований показывают, что даже энергичные упражнения в ночное время обычно не влияют на сон.На самом деле, тренировки ночью помогают многим лучше спать.

Тем не менее, для некоторых людей может быть нецелесообразно выполнять чрезвычайно интенсивные тренировки непосредственно перед сном, поскольку это может затруднить расслабление тела и усыпление.

Полоса повтора может предоставить, кажется, драгоценные минуты, чтобы вы могли спать между сигналами будильника, но на этот раз вряд ли обеспечит полноценный отдых. Фрагментированный сон, как правило, не восстанавливает силы, поэтому не стоит рассчитывать на повторение сна, чтобы проснуться более отдохнувшим.

Миф: спать с включенным светом безвредно

Даже когда вы лежите в постели с закрытыми глазами, слабое освещение может увеличить риск пробуждения и может отрицательно сказаться на циркадном ритме. Исследования также показали, что сон при слишком большом количестве света в спальне может увеличить нагрузку на глаза и может быть связан с заметным увеличением веса.

Чтобы обеспечить более качественный сон и более стабильный циркадный ритм, лучше всего спать в спальне, которая находится как можно ближе к кромешной тьме.

• Была ли эта статья полезной?
• Да Нет

Оказывается, искусственный мозг тоже нуждается в «сне», но мечтают ли они?

Людям требуется достаточно сна для оптимального функционирования. Новое исследование предполагает, что нейронные сети также могут получить пользу от длительного отдыха.

Есть бесчисленное множество преимуществ, если вы захотите хорошо выспаться. Достаточный отдых имеет широкий спектр положительных эффектов, начиная от улучшения навыков решения проблем и рассуждений до снижения стресса и раздражительности.В этом отношении люди не одиноки. От богомолов до гигантских броненосцев — сон обычен во всем животном мире. Новое исследование Лос-Аламосской национальной лаборатории предполагает, что искусственный вычислительный мозг также может выиграть от улавливания нескольких Z.

В последние годы искусственные нейронные сети использовались для множества полезных задач, таких как фармацевтические исследования и даже прогнозирование лесных пожаров. В других случаях эти вычислительные системы даже использовались для создания оригинальных музыкальных композиций, хотя, казалось бы, скрытые художественные таланты, мы скажем, в настоящее время находятся в стадии разработки.

SEE: Создание бионического мозга (бесплатный PDF) (TechRepublic)

Эти искусственные системы были созданы на основе неврологической связи человеческого мозга. Представьте себе разветвленную многоуровневую сеть взаимосвязанных узлов, взаимодействующих друг с другом; волна информации, проходящая через структуру через серию электронных вспышек. Каждый из этих узлов или «нейронов» в сети получает собственный источник данных и сигналов для передачи данных на следующий уровень узлов.Со временем нейронная сеть регулирует уникальные взаимодействия между этими нейронами, чтобы улучшить свои возможности решения проблем. Эта дорожная карта нейронных комбинаций медленно настраивается, пока система не выработает оптимальную стратегию для данной задачи.

Для этого исследования исследователи из Лос-Аламоса сосредоточились на добавлении нейронных сетей, которые функционируют иначе, чем стандартные искусственные нейронные сети. Эти вычислительные системы более близки к неврологической схеме человеческого мозга, где нейроны генерируют сигнал после получения ряда входных сигналов.Ученые все еще изучают, как обучать нейронные сети с пиками, поскольку для этих систем требуются совершенно иные методы, чем для типичных искусственных нейронных сетей.

SEE: Управление искусственным интеллектом и машинным обучением на предприятии 2020: технические лидеры увеличивают разработку и реализацию проектов (TechRepublic Premium)

Исследователи обнаружили, что нейронная сеть с всплесками становится все более нестабильной после длительных периодов неконтролируемого изучения словаря. После этого команда использовала компьютерное моделирование нейронных сетей, чтобы лучше понять, что именно привело к этой нестабильности.Исследователи обнаружили, что нейроны в системе начали срабатывать независимо от входных сигналов, которые они получили после продолжительного обучения. Пытаясь стабилизировать сети, команда реализовала различные типы шума, при этом гауссовский шум показал наилучшие результаты. Исследовательская группа утверждает, что это связано с тем, что гауссов шум может имитировать входные данные, которые биологические нейроны получают во время медленного сна.

«Почему медленный сон так необходим?» — сказал старший автор исследования Гаррет Кеньон.«Наши результаты делают удивительное предсказание, что медленный сон может быть важен для любой нервной сети с импульсами, или даже для любого организма с нервной системой, чтобы иметь возможность учиться у окружающей среды».

Хотя необходимы дальнейшие исследования, искусственный «сон» может быть обязательным для поддержания стабильности в нейронных сетях с пиками. Затем исследователи планируют использовать этот алгоритм на нейроморфном чипе Intel Loihi.

Информационный бюллетень по данным, аналитике и искусственному интеллекту

Узнавайте последние новости и передовой опыт в области науки о данных, анализа больших данных и искусственного интеллекта.Доставлено по понедельникам

Зарегистрироваться Сегодня

См. Также

Изображение: iStock / Jolygon

.