Ученые создали микроскоп для наблюдений за мозгом
06
октября 2008
По материалам: РИА "Новости"
Американские
ученые под руководством Марка Шнитцера из Стэндфордского университета
создали миниатюрный микроскоп, который способен наблюдать за деятельностью
мозга в режиме реального времени.
Специалисты
заявляют, что им впервые удалось создать микроскоп, который способен
передать изображения клеток у активно двигающегося животного в режиме
реального времени. Разработка весит всего 1,1 грамма и может быть
вживлена в мозг животного без последствий для ее здоровья.
"Достижение
состоит в том, что теперь мы способны узнать о деятельности нервных
клеток движущихся мышей. Сейчас существует множество генетически
измененных линий этих животных, что позволит изучить генетику многих
нервных заболеваний, которые свойственны и человеку", - говорит
Шнитцер.
Специалист
сообщил, что микроскоп, действие которого основано на использовании
флуоресцирующего вещества, которое вводится в кровь мышей, способен
делать около 100 изображений в секунду.
При
этом, когда флуоресцирующее вещество попадает в кровь подопытного,
плазма начинает тоже флюоресцировать, и под ртутной лампой микроскопа
можно увидеть необходимый участок мозга.
Учёные создали устройство для развития таланта
06
октября 2008
По материалам: Австралия сегодня
Исследователи
из Сиднейского университета создали устройство, которое назвали
"думающей шапкой". Оно способно помочь любому человеку
раскрыть свой творческий потенциал.
"Шапка"
напоминает сетку для волос. В тех случаях, когда вы ощущаете нехватку
воображения, надо всего лишь надеть ее на несколько минут.
Австралийские
ученые установили магнитную катушку для воздействия на левую часть
головного мозга, которая отвечает за наши эмоции, способность к
абстрагированию и обобщению.
Добровольцам
предложили по памяти нарисовать собаку до и после того, как они,
на протяжении 10-15 минут, подвергались воздействию устройства.
В итоге, четверо из 11 участников эксперимента, получившие помощь
"шапки", смогли изобразить требуемое и увидеть ошибки
в текстах, которые они раньше не заметили.
Экспериментаторы
предполагают, что магнитные импульсы "отключают" часть
мозга, оперирующую общими мыслями и дают выход деталям, которые
мы храним в подсознании.
По
мнению профессора Аллана Снайдера, все это говорит о том, что человечество
талантливо по своей сути. Огромный потенциал интеллекта не работает.
Ученые хотят научить компьютер читать мысли
01
июня 2008
По материалам: РБК
Американские
специалисты пытаются научить компьютер "читать" мысли
человека путем анализа снимков его головного мозга. Ученые надеются,
что их исследование, поможет лучше понять, где и как мозг хранит
информацию.
"Мы
пытаемся ответить на вопрос, который не одно столетие занимает мысли
людей: как мозг организует знания?" - говорит руководитель
научной группы Том Митчелл из университета Carnegie Mellon University
в Питтсбурге.
В
исследовании приняли участие девять человек из числа студентов.
Изменение активности их мозга в ходе эксперимента отслеживалось
с помощью магнитно-резонансной томографии.
Добровольцев
попросили по команде думать о характеристиках того или иного заданного
объекта или явления. Всего было названо 58 слов. Результаты томографии
по каждому слову анализировались, после чего выводился некий средний
образ каждого слова.
"Если
вы посмотрите на "мозговые снимки" двух слов, то заметите,
что они очень похожи. Однако если вы присмотритесь, то увидите некоторую
разницу", - сказал Митчелл.
По
результатам первых 58 слов ученые провели "калибровку"
компьютера. После этого он смог сам распознавать, о каком слове
думает человек.
На
следующем этапе ученые хотят изучить реакцию мозга на разные по
смыслу фразы. "Если я говорю "кролик" или "шустрый
кролик", или "симпатичный кролик" - это все разные
идеи. Я хочу использовать этот метод как своего рода строительные
леса для изучения языкового процесса в мозге", - пояснил Митчелл.
Ученые
рассчитывают, что их работа не только приоткроет завесу тайны над
возможностями человеческого мозга, но и поможет людям, страдающим
нарушениями речи и тем, кто испытывает серьезные трудности при обучении.
Ученые научились предсказывать реакции мозга
на слова
29
мая 2008
По материалам: РИА "Новости"
Исследователи
из американского университета Карнеги-Меллон впервые создали компьютерную
модель, которая может предсказывать реакцию человеческого мозга
на слова и понятия, сделав таким образом шаг к созданию технологии
чтения мыслей.
Команда,
которую возглавляли специалист в сфере информационных технологий
Том Митчелл (Tom Mitchell) и нейропсихолог Марсель Джаст (Marcel
Just), создали компьютерную модель, используя полученные с помощью
функциональной магнитно-резонансной томографии (ФМРТ) реакции на
60 существительных, а также статистический анализ текстового корпуса,
включавшего более триллиона слов.
Ученые
ранее использовали функциональную магнитно-резонансную томографию
(ФМРТ), чтобы определить, какие области мозга активизируются, когда
человек думает об определенных словах. Исследователи из Карнеги-Меллона
сделали следующий шаг, научившись предсказывать области мозга, которые
активизируются в ответ на вещественные существительные - те, что
обозначают вещи, которые можно почувствовать.
Чтобы
создать компьютерную модель, был проведен эксперимент, девять участников
которого мысленно концентрировались на 60 словах-стимулах - по пять
слов на одну из 12 семантических категорий, например, "животные",
"части тела", "здания", "одежда",
"насекомые", "машины" и "растения".
В
этот момент их обследовали с помощью ФМРТ, определив таким образом
какие области мозга реагируют на каждый из стимулов.
Затем
исследователи проанализировали состоящий из триллиона слов корпус
текстов, отражающих типичный словарь англоговорящего человека. Для
каждого вещественного существительного из этого корпуса они подсчитали,
как часто оно соседствует в текстах с каждым из 25 глаголов, связанных
с сенсорно-моторными функциями, в частности, зрением, слухом, вкусом,
запахом, едой, движением.
Проанализировав
таким же способом 60 слов-стимулов, они определили, как их связи
с одним из 25 глаголов влияют на каждый элемент трехмерной карты
мозга.
Затем,
чтобы предсказать реакцию мозга на любое вещественное существительное
из корпуса текстов, модель определяла, как оно соотносится с одним
из 25 глаголов и выстраивала карту активности, основываясь на данных
о том, как это соотношение влияет на мозг.
Эти
25 глаголов, как кажется, и являются основными блоками, которые
мозг использует для репрезентации значений, говорит Митчелл.
"Мы
считаем, что нам удалось обнаружить некоторые из основных конструктивных
блоков, которые использует мозг при представлении определенных значений",
- добавляет он.
Профессор
психологии Джаст считает, что эта модель даст возможность заглянуть
в природу человеческого мышления.
"Значения
вещественных существительных вызывают реакции в тех областях мозга,
которые связаны с ощущениями, которые люди испытывают, ощущая их
или манипулируя ими. Значение слова "яблоко", например,
вызывает реакции в областях, ответственных за ощущения вкуса, запаха,
за жевание", - поясняет он.
"Яблоко
- это то, что вы можете с ним сделать. Наша работа - маленький,
но важный шаг к тому, чтобы взломать "код мозга", - надеется
он.
Кроме
активизации областей мозга, ответственных за сенсорно-моторные реакции,
исследователи обнаружили значимую реакцию в областях, связанных
с планированием и долговременной памятью. Например, когда кто-то
думает о яблоке, это может вызывать воспоминания о том, когда этот
человек в последний раз ел яблоко, или заставить думать о том, как
яблоко достать.
"Это
приводит к теории значений, основанных на функциях мозга",
- добавляет Джаст.
В
будущем ученые намерены изучить, как мозг реагирует на комбинации
существительных и прилагательных, фразы и простые предложения, а
также на абстрактные существительные и понятия.
По
мнению ученых, эта работа может привести к использованию сканирования
мозга для чтения мыслей и, в частности, послужить для изучения аутизма,
психических расстройств, таких как шизофрения, и других расстройств
мыслительных способностей.
Ученые выяснили, почему "любовь зла"
24
марта 2008
По материалам: NEWSru
Последние
исследования деятельности мозга показывают, что по-настоящему влюбленные
утрачивают способность критиковать своих партнеров, то есть не могут
видеть их недостатки, что подтверждает популярную поговорку о том,
что "любовь слепа", пишет El Pais.
Во
всяком случае, так происходит в случаях романтической и материнской
любви, при которых, как выяснила нейробиолог Мара Дирсен из барселонского
Центра геномной регуляции, активизируются одни и те же участки мозга.
Самая любопытная деталь, однако, заключается в том, что оба вида
любви "отключают" функции мозга, отвечающие за социальные
суждения и оценку людей.
Таким
образом, подавляется способность критиковать любимых, что свойственно
как людям, так и животным. "Когда мы влюбляемся, мы утрачиваем
способность критиковать своего партнера, поэтому можно в некотором
роде утверждать, что любовь слепа", - отмечает Дирсен, недавно
принявшая участие в цикле лекций о любви, науке и сексе, организованном
Общественным центром в Каиксе.
Исследования,
уже много лет проводимые на людях и крысах для изучения сложной
работы мозга, позволяют обнаружить новые и удивительные знания о
сфере любви. Такие открытия помогают ответить на основополагающие
и в то же время загадочные вопросы: что происходит у нас внутри,
когда мы влюбляемся, что происходит в мозге или почему мы испытываем
- или не испытываем - сексуальное влечение?
Словарь
Испанской королевской академии определяет любовь как "интенсивное
чувство человеческого существа, которое, отталкиваясь от собственной
недостаточности, испытывает потребность и стремится к встрече и
единению с другим существом".
По
мнению Мары Дирсен, любовь - нечто более простое: химическая зависимость
между двумя людьми. Исследовательница говорит, что в случае настоящей
влюбленности имеется ряд общих обстоятельств, таких как физическое
влечение, сексуальный голод, аффект или длительная привязанность.
Эти
чувства влекут за собой внутри нас целый комплекс химических реакций,
вырабатывающих такие вещества, как допамин, отвечающий за привлекательность,
или серотонин, вызывающий навязчивые мысли.
Анализ
данных аспектов и мозговой деятельности позволил констатировать,
что мозг мужчин и женщин функционирует по-разному, когда речь идет
о любви, и что различным степеням сексуальной привлекательности
есть научное объяснение.
"Выяснилось,
что есть различия между полами, в том смысле, что мужчина - более
сексуален, у него более постоянный сексуальный аппетит, а женщина
более чувствительна", - объясняет Дирсен. Даже неверность по-разному
отражается на различных видах.
Ученые: Мозг мальчиков и девочек работает по-разному
05
марта 2008
По материалам: Washington ProFile
Давно
известно, что девочки начинают говорить раньше, чем мальчики, а
качество их речи долгое время превосходит ораторские способности
мальчиков. Однако причина этого явления понятна не была. Исследование,
проведенное Северо-Западным Университетом (США), позволило выдвинуть
гипотезу, объясняющую эти различия.
Авторы
исследования утверждают, что у мальчиков и девочек за речь отвечают
разные части головного мозга. Мозг девочек более активен как во
время произнесения слов, так и в процессе восприятия информации,
передаваемой им в устной форме. При этом речь мальчиков, в большей
степени, базируется на ощущениях, а у девочек - на абстрактных понятиях.
Поэтому, например, девочки обычно дают приезжим детальные инструкции
по нахождению какого-то адреса в городе, а мальчики предпочитают
лишь указывать общее направление движения и примерное расстояние.
Эти
выводы были сделаны в результате применения метода ядерно-магнитного
резонанса, с помощью которого обследовались три десятка мальчиков
и девочек в возрасте 9 - 15 лет. Проверка мозга детей проводилась
во время выполнения ими различных заданий - по чтению, письму и
прочее.
Авторы
исследования предполагают, что подобные различия между полами имеют
эволюционные причины. В этом плане мужчины более "примитивны"
- для успешного выживания им требовалось реагировать не на абстракции,
а не реальные угрозы - например, звуки, свидетельствующие о приближении
хищников.
В США составили список инженерных задач XXI века
18
февраля 2008
По материалам: Лента.ru
Национальная
инженерная академия США опубликовала список величайших инженерных
задач двадцать первого века, пишет The New Scientist. Список был
составлен 18 ведущими экспертами в различных областях науки, техники
и информационных технологий.
В
целом все задачи распределены по четырем разделам: экологическое
равновесие, здравоохранение, сокращение числа угроз и уровень жизни.
В
документ попали создание экономически обоснованного способа преобразования
солнечного света в энергию и разработка управляемой термоядерной
реакции, сокращение выбросов углекислого газа и управление азотным
циклом.
Кроме
того, в списке оказалось обеспечение доступа человечества к чистой
пресной воде, восстановление и модернизация городской инфраструктуры,
улучшение медицинских препаратов и информатики здравоохранения.
Инженеры
и ученые также призывают разгадать принцип работы мозга, побороть
ядерную угрозу, обеспечить безопасность киберпространства и продолжить
развитие виртуальной реальности.
Важными
задачами также названы персонализация обучения и создание инструментария
для научных открытий.
Ученые снимут память на видео
01
февраля 2008
По материалам: NEWSru
Японские
ученые из Института науки и технологий вживил в мозг мыши миниатюрную
видеокамеру, чтобы отследить, как формируется память. По словам
профессора Дзуна Ота, этот эксперимент призван помочь человеку в
будущем в изобретении эффективного лекарства от заболеваний, наподобие
болезни Паркинсона.
Для
вживления в мозг мыши ученые использовали видеокамеру длиной три
миллиметра, шириной 2,3 миллиметра и высотой 2,4 миллиметра.
Разработанную
с помощью коллег из университета Кинки специальную полупроводниковую
камеру профессор Ота поместил в гиппокамп - область головного мозга,
которая "перекодирует" информацию в краткосрочной памяти
для ее записи в долгосрочную память.
Затем
подопытной мыши ввели вещество, которое окрашивается при каждом
процессе в мозгу. Именно это свечение камера фиксирует во время
работы мозга и отображает его на экране, за которым следят ученые.
"Сейчас
мы раздумываем над тем, как применить наш эксперимент к людям, однако
мы должны быть очень осторожными при вживлении чего-либо в человеческий
мозг. Это произойдет не ранее чем через 10 лет", - прогнозирует
профессор Ота.
Ученые
надеются использовать результаты исследования для поисков препаратов
для лечения болезни Паркинсона и сходных с ней заболеваний. В частности,
планируется отслеживать с помощью микрокамеры мозговую активность,
вызывающую такие симптомы, как тремор конечностей.
Создан шлем, восстанавливающий клетки мозга
28
января 2008
По материалам: Membrana
Специалисты
из университета Сандерленда и британской компании Virulite намерены
испытать на пациентах новый шлем, который может помочь людям, страдающим
болезнью Альцгеймера.
Данный
шлем пациент должен носить в течение 10 минут в день. Прибор "подсвечивает"
голову слабым инфракрасным светом. Это излучение, по мнению авторов
шлема, должно стимулировать рост новых клеток мозга.
Ранее
принцип такой стимуляции был успешно испытан на мышах. Кроме того,
по словам главы Virulite Гордона Дугала, учёные попробовали стимулировать
восстановление мозга людей при помощи инфракрасных лазеров. В опытах
на девяти пациентах, страдающих слабоумием, восемь человек продемонстрировали
некоторое улучшение состояния.
Тесты
инфракрасного шлема на сотне пожилых пациентах с расстройствами
памяти начнутся летом нынешнего года. Авторы устройства надеются,
что оно сможет восстанавливать когнитивные способности людей, а
не просто замедлять развитие слабоумия, как при нынешних методах
лечения.
Ученые выяснили механизм блокировки нервных систем
мозга
25
января 2008
По материалам: CyberSecurity.ru
Японские
медики выработали новый способ блокирования или включения нервных
систем мозга мышей, используя корма различного содержания. В составе
группы ученых работает японский специалист, лауреат Нобелевской
премии, Сусуму Тонэгава, который является профессором Массачусеттского
технологического института, а также сотрудники Института физических
и химических исследований Японии.
Как
известно, функции мозга осуществляются путем посылки химической
и электрической информации по сложной сети нервной системы. Однако
и по сей день остаются неизвестными детали того, каким образом и
где хранится память.
Исследователи
вживили подопытным мышам в гиппокамп (часть мозга, которая контролирует
память), ген, препятствующий работе определенной функции нервной
системы. После этого специалисты давали лабораторным мышам корм,
содержавший в себе медикамент, блокирующий деятельность этого гена,
и тогда нервная система мышей работала нормально. Когда же грызуны
получали корм, не содержавший данного медикамента, их мозг переставал
функционировать в обычном режиме.
Профессор
Тонэгава отмечает, что данный метод может применяться и к нервным
системам более высокоразвитых существ. С его помощью также можно
выяснить детали и особенности функционирования мозга.
Роботом можно управлять с помощью мозга?
16
января 2008
По материалам: CyberSecurity.ru
Японские
ученые создали нового человекоподобного робота, управляемого дистанционно
при помощи электрических сигналов, генерируемых в результате мозговой
деятельности. Иными словами, робот управляется силой мысли, более
того, робот оснащен средствами интернет-связи, поэтому получать
команды он способен и через глобальную сеть.
Разработчики
проекта, инженеры из Японского агентства по науке и технологиям
JST (Japan Science and Technology Agency), говорят, что основная
сфера применения робота - больницы, где людям с различной степенью
парализации необходимо восстанавливать моторные функции.
Пока
же робот протестирован в Университете Северной Каролины в США, где
при помощи новинки специалисты обучили двух подопытных приматов
ходить исключительно на двух ногах, не сгибая позвоночник и не помогая
себе при ходьбе верхними конечностями, как это делают животные.
Специалисты
говорят, что в результате опытов медики зафиксировали какие именно
нейроны головного мозга активизировались и в дальнейшем намерены
помогать больным параличом восстанавливать в первую очередь двигательные
функции.
Изюминка
опыта состояла в том, что фактически подопытные обезьяны находились
в американском университете, а робот, принимавший их мозговую активность,
в японском Университете города Киото. Связь осуществлялась через
интернет.
Робот,
получивший название CBI (Computational Brain interface), имеет 155
сантиметров в высоту и вес 85 килограмм. По словам разработчиков,
машина имеет 51 степень свободы, что сравнимо с пластичностью человеческого
тела. Разрабатывалась система при участии нейробиолога Кристофера
Аткенсона из института робототехники при Университете Карнеги Меллон
(США). Аппаратную начинку для машины создала компания Sarcos.
По
словам представителей японского министерства, первые результаты
опытов оказались более чем успешными, так как с первого же раза
ученые получили весь объем данных, которые планировалось получить.
В
ближайшее время специалисты намерены усложнить программное обеспечение
и сенсоры машины для того, чтобы CBI смог работать не только с базовыми
мозговыми сигналами, отвечающими за простые движения, но и за сложные
комплексы данных, поступающих от головного мозга людей.
Нейроны головного мозга отлично различают звуки
близких частот
11
января 2008
По материалам: Газета.ru
Нейроны
коры, ответственные за восприятие звуковой информации настроены
на определенную частоту, при этом наш мозг гораздо лучше различает
звуки близких частот, чем органы чувств и нервная система других
млекопитающих.
Международная
команда исследователей из двух израильских и двух американских институтов
изучала способность людей и некоторых животных различать звуки близких
частот.
Для
этого в зоне коры головного мозга, отвечающей за анализ акустической
информации, устанавливались электроды, регистрирующие потенциалы
отдельных нейронов. После этой манипуляции испытуемым давали прослушать
девятиминутный отрезок фильма "Хороший, плохой и злой".
Кроме того, ученые воспроизводили и "чистые тона", оценивая
сколько нейронов возбуждалось в ответ на тот или иной акустический
стимул.
Восприятие
звуков и их распознавание начинается уже в периферической части
- Кортиевом органе, представляющем из себя своеобразную "арфу",
каждой "струне" которой соответствует определенная частота.
Здесь происходит преобразование звуковых волн в электрические импульсы,
при этом от каждой струны "импульс" транспортируется по
отдельному нервному волокну.
Хотя
диапазон воспринимаемых частот у собак и кошек значительно шире,
чем у человека, но, как показали акустоневрологи, точность восприятия
гораздо уже у человека. И эта точность обеспечивается не самим органом
чувств, а уже последующим "разделением" информации нейронами
коры больших полушарий.
Непонятным
остается тот факт, что количество нервных волокон, транспортирующих
импульсы к коре, гораздо меньше числа частот, различимых даже "непрофессиональными"
слушателями, не говоря уже о музыкальных экспертах. То есть разрешающая
способность всей системы оказывается больше разрешающей способности
основного канала, по которому передается информация, - очередной
феномен природы.
Ученые узнали как восстановить потерянные воспоминания
10
января 2008
По материалам: CNews
Израильские
ученые идентифицировали участки головного мозга, связанные с восстановлением
воспоминаний после кратковременной потери памяти. В исследовании
приняли участие 2 группы добровольцев, которым за неделю до эксперимента
показали короткий фильм и попросили его запомнить. Затем первую
группу, члены которой хорошо поддавались гипнозу, ввели в состояние
транса. Им было внушено, что они должны забыть содержание фильма
и вспомнить его только после определенного сигнала. Вторая группа
гипнозу не подвергалась.
После
подачи сигнала ученые зафиксировали у группы испытуемых, вспоминавших
фильм заново, активность некоторых участков мозга. У участников,
которых не вводили в состояние транса, эти зоны не были активны.
Исследователи
считают, что данные участки мозга могут играть важную роль в механизме
восстановления забытой информации. Они надеются, что результаты
эксперимента могут быть полезны для создания новых методик восстановления
памяти.
Всего один нейрон уже способен к мышлению
27
декабря 2007
По материалам: yoki.ru
Нейрофизиологи
из Германии и Голландии недавно опубликовали сенсационные результаты
своего последнего исследования. Его главным объектом стала мельчайшая
единица организации мозга - нейрон.
Работы
одной-единственной клетки мозга лабораторной мыши оказалось достаточно,
чтобы грызун среагировал на прикосновение к его усикам. Доказать
это удалось, присоединив к исследуемому нейрону электроды. Мышиная
физиология принципиально ничем не отличается от человеческой, так
что результаты исследования можно распространить и на Homo sapiens.
До
сих пор считалось, что работу мозга обеспечивает взаимодействие
составляющих его клеток. Они образуют сложнейшие цепочки, в которых
передается и обрабатывается информация. Роль отдельных клеток при
этом принижалась. В свете новых исследований традиционные представления,
судя по всему, придется пересмотреть.
Напомним,
ранее ученые уже опровергли несколько заблуждений, касающихся человеческого
мозга. Одно из них гласит, что мы якобы используем только 10% его
возможностей. Стало известно, что все области мозга без исключения
проявляют свою активность в равной степени.Неверным оказалось и
утверждение, согласно которому с годами мышление становится менее
гибким. Микроскопическое исследование мозга животных разных возрастов
(объектами эксперимента, как всегда, послужили многострадальные
мыши) показало: новые связи в нем в пожилом возрасте образуются
и распадаются не менее интенсивно, чем в молодом.
Нейробиологи создают искусственную клеточную
модель мозга
21
декабря 2007
По материалам: CNews
Швейцарские
нейробиологи вместе со специалистами компании IBM завершили первую
стадию проекта Blue Brain, целью которого является моделирование
деятельности всего человеческого мозга на клеточном, а возможно,
и молекулярном уровне.
К
настоящему времени ученым удалось создать действующую, биологически
точную трехмерную модель одной колонки неокортекса крысы на клеточном
уровне. Колонка имеет диаметр 0,5 миллиметров и высоту 2 миллиметра,
состоит из 10 тысяч нейронов, имеющих 108 синапсов. Все клетки и
синапсы модели расположены в точно определенных локациях. Созданная
модель базируется на данных о строении и функционировании клеток
неокортекса, полученных участником проекта, нейробиологом Генри
Маркрамом.
Проект
Blue Brain был запущен в 2005 году в Институте мозга Политехнической
школы Лозанны. В моделировании задействованы суперкомпьютер Blue
Gene с 8192 процессорами, информация между которыми передается с
помощью технологии MPI (Message Passing Interface); программа-симулятор
Neocortical Simulator (NCS), разработанная Филом Гудманом и программа
NEURON, созданная Майклом Хайнесом. Сейчас время симуляции работы
колонки неокортекса на 2 порядка превышает реальное биологическое
время процессов, но ученые надеются добиться их синхронизации.
Модель
может служить инструментом оценки экспериментальных данных и гипотез
о функционировании нейронов и их цепей. К настоящему времени ученые
разработали методику автоматизированного анализа точности и полноты
созданной модели, а также технологию автоматической конструкции
таких моделей из биологических данных. Это значит, что в будущем,
с увеличением вычислительных мощностей, ученые смогут моделировать
работу более обширных участков неокортекса мозга млекопитающих.
Человеческий
мозг содержит приблизительно 10 в 11-й степени нейронов и 10 в 14-й
степени синапсов. Несмотря на гораздо более медленное выполнение
одной команды по сравнению с компьютером, мозг выполняет некоторые
операции в тысячи раз быстрее, т.к. его нейроны и синапсы действуют
совместно. Эта особенность мозга увеличивает сложность моделирования
его работы.
Неокортекс
человека содержит несколько миллионов колонок, каждая из которых
состоит из большего числа нейронов, чем в описываемой модели (от
десятков тысяч до 100 миллионов по сравнению с 10 тысячами в модели).
Причем потребность в вычислительных мощностях, требуемых для моделирования
работы всего мозга человека, вырастет не пропорционально увеличению
числа нейронов, а на гораздо большую величину.
Еще
одной целью участников проекта, пока также недостижимой из-за ограниченности
современных вычислительных возможностей, является моделирование
работы неокортекса на молекулярном уровне. Это позволило бы детально
изучать эффект экспрессии генов на деятельность мозга.
Ученым удалось количественно измерить ощущение
боли
20
ноября 2007
По материалам: Газета.ru
Интенсивность
боли теперь можно измерить с помощью электродов, записывающих электрическую
активность мозга. Мортен Крингельбах из Оксфорда обнаружил, что
интенсивность боли отражается в низкочастотных электрических волнах,
записываемых с зоны таламуса и околоакведукового серого вещества.
Они
выяснили это, регистрируя электрическую активность мозга у 12 людей,
подвергаемых процедуре по стимуляции хронической боли. Ключевым
фактором оказалась продолждительность специфических волн - "веретен
боли". Чем большую боль испытывал пациент, тем дольше длился
записываемый импульс.
Теперь
ученые планируют записать активность этих зон с помощью неинвазивной
техники, подобной магниитоэнцефалографии и сопоставить результаты.
Кроме того, что открытие уже в скором времени найдет свое место
в анестезиологии и лечении хронических и фантомных болей, это еще
и первый случай того, чтобы неврологам удалось количественно оценить
ранее только субьективно оцениваемый признак.
Сон помогает мозгу совершить "скачок во
времени"
19
ноября 2007
Американские
нейробиологи обнаружили, что в префронтальной коре мозга крысы во
время сна происходит семикратное ускоренное воспроизведение серий
нервных импульсов, которые наблюдались во время бодрствования. Такое
"прокручивание" дневных впечатлений, по-видимому, необходимо
для формирования устойчивых воспоминаний. Авторы полагают, что обнаруженный
ими процесс представляет собой "переписывание" информации
из кратковременной памяти, за которую отвечает гиппокамп, в долговременную
память, находящуюся под управлением префронтальной коры.
На
сегодняшний день ученые уже довольно хорошо разобрались в клеточной
и молекулярной природе памяти, а также в том, какие отделы мозга
и в какой последовательности участвуют в запоминании, хранении и
последующем воспроизведении (вспоминании) информации. Известно,
что многие ключевые процессы, связанные с закреплением воспоминаний
("консолидация памяти") происходят во сне, и важнейшую
роль в этих процессах играет гиппокамп. Если этот маленький отдел
мозга выходит из строя, люди (или животные) теряют способность что-либо
запоминать, хотя все старые воспоминания у них сохраняются.
Экспериментально
показано, что нейроны гиппокампа во сне воспроизводят те же серии
нервных импульсов, которые наблюдались во время бодрствования (например,
во время обучения какой-нибудь задаче). По-видимому, это повторное
проигрывание дневных переживаний необходимо для того, чтобы свежеприобретенный
опыт благополучно "переписался" из гиппокампа в те отделы
мозга, которые отвечают за долговременную память (это в первую очередь
кора больших полушарий). Принцип "повторения" лежит в
основе функционирования нервной системы на самом базовом клеточном
уровне.
Однако
после того, как гиппокамп сделал свое дело, воспоминания продолжают
храниться в коре уже без его помощи. В процессе активизации устоявшихся,
"консолидированных" воспоминаний ключевую роль играет
так называемая медиальная префронтальная кора (МПФК). Когда мы вспоминаем
события, случившиеся только что, гиппокамп активизируется сильно,
а МПФК - слабо. Но если нам нужно вспомнить что-то более давнее,
наблюдается обратная картина: нейроны МПФК работают очень активно,
а нейроны гиппокампа - гораздо слабее. Эта закономерность подтверждена
опытным путем и на крысах, и на людях. Кроме того, известно, что
повреждения МПФК ведут к нарушениям механизма вспоминания давних
событий.
Американские
нейробиологи предположили, что если МПФК так важна для "воспроизведения"
воспоминаний, то она, наверное, должна принимать участие и в их
"записи", то есть в процессе консолидации воспоминаний
(наряду с гиппокампом и некоторыми другими отделами мозга). Действительно,
некоторые эксперименты последних лет показали, что даже временное
нарушение функционирования МПФК может приводить к серьезным отклонениям
в процессе формирования долговременных воспоминаний.
Если
это так, то в МПФК, как и в гиппокампе, должно во время сна происходить
повторное "проигрывание" серий нервных импульсов, которые
наблюдались днем. Чтобы проверить это предположение, двум крысам
имплантировали в мозг миниатюрное устройство, позволяющее следить
одновременно за активностью 120 нейронов МПФК. Крысы каждый день
выполняли серию заданий на ориентацию и пространственную память.
За это их "награждали" электрической стимуляцией центров
удовольствия. Выполнение одного задания занимало примерно 20 секунд,
а задания следовали одно за другим в течение 50 минут.
"Ускоренное
прокручивание" дневных впечатлений во время сна происходит
не постоянно, а эпизодически, короткими периодами примерно по полторы
секунды каждый. Нетрудно подсчитать, что за один такой период мозг
крысы успевает "прокрутить" около 10 секунд реального
времени. Это примерно половина времени, требующегося для выполнения
одного стандартного задания.
По
мнению авторов, сжатие времени во сне говорит о том, что мозг способен
работать намного быстрее, если его не сдерживают "поведенческие
ограничения". Иными словами, мысль работает быстрее тела. Действительно,
все мы хорошо знаем, что на выполнение какого-либо действия обычно
уходит больше времени, чем требуется потом для того, чтобы, вспоминая,
"прокрутить его в голове".
Ранее
сообщалось, что ночное "прокручивание" дневных впечатлений
в гиппокампе тоже осуществляется в ускоренном режиме (с 5-20-кратным
ускорением). Но в действительности, как указывают авторы, ситуация
с гиппокампом несколько хитрее. Похоже на то, что этот отдел мозга
еще днем, во время выполнения крысой стандартных заданий, осуществляет
некое сжатие информации во времени. "Ускорение", которое
наблюдается в гиппокампе, может быть связано с тем, что гиппокамп
во сне вспоминает не сами события, а свои мысли о них.
Конечно,
очень трудно строго доказать, что ускоренное проигрывание нейронных
импульсов в МПФК во время сна действительно представляет собой процесс
закрепления воспоминаний. Однако авторы полагают, что это весьма
вероятно. Ведь данное явление наблюдается именно в том отделе мозга,
который отвечает за активизацию воспоминаний о давних событиях.
Кроме того, оно наблюдается именно в тот период - в первые два часа
после приобретенного опыта - который, как было показано ранее, является
критическим для формирования устойчивых воспоминаний.
|
1 || 2 || 3
| | 4 | | 5
|
