Автор Тема: Особенности человеческого мозга.  (Прочитано 52500 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #390 : Июнь 20, 2017, 20:25:55 »
Навигационная система мозга
http://neuronovosti.ru/golos-vasi-utkina-v-golove/

Нейробиолог Фрейя Олафсдоттир, исследователь-постдок из Университетского колледжа в Лондоне  в своей статье на портале ПостНаука рассказывает о гиппокампе, нейронах места и когнитивной карте мозга.

Цитировать
Способность ориентироваться в пространстве и определять положение вещей важна для выживания людей, млекопитающих и других подвижных существ. В последние десятилетия исследования в области пространственного восприятия особенно успешны и становятся предметом особого интереса психологов, неврологов и математиков. Данные исследования позволили понять некоторые стратегии, используемые животными в процессе навигации, и определили набор типов клеток, ответственных за обработку пространственной информации. Это помогло определить структуру для понимания нейронных образов и механизмов, лежащих в основе этой фундаментальной когнитивной способности. Некоторые из ключевых открытий этой области кратко приведены ниже.

Когнитивная карта

В психологии начала XX века преобладали поведенческие теории. Бихевиоризм понимает поведение животного как приобретенный результат последовательностей «стимул — реакция», ведущих к желаемым результатам. Большинство бихевиористских исследований было проведено на крысах, которых тренировали ориентироваться в лабиринтах различных степеней сложности, чтобы получить награду — еду. Согласно бихевиористам, крысы учились ориентироваться путем запоминания определенных последовательностей действий (например, последовательности поворотов), которые вели к вкусной награде. Однако Эдвард Толман был первым, кто поставил под вопрос данную точку зрения. Толман предположил, что животное обладает серией внутренних установок, которые могут гибко направлять его в сторону достижения целей. Толман выдвинул гипотезу о том, что у животных есть так называемая когнитивная карта — ментальная картина окружающей среды, несущая информацию о нахождении различных ключей, ориентиров и их соотношении друг с другом. Эта картина поддерживает ориентацию в сложной изменяющейся обстановке. Толман проверил гипотезу с помощью нескольких экспериментов.

В одном эксперименте крысы для достижения награды сначала обучались преодолевать серию кольцевых лабиринтов. Эта задача решается с помощью простой стратегии «стимул — реакция». После тренировки на этой задаче кольцевая часть лабиринта убиралась, а взамен встраивалась часть коридоров, организованная по модели солнечных лучей. Только один из этих коридоров вел к награде. Если ранее животные использовали стратегию «стимул — реакция», чтобы решить эту задачу, то в этот раз они не смогли бы решить эту часть задачи таким методом. Однако многие из них выбирали правильный коридор — дорожку, которую они никогда ранее не выбирали, и достигали награды. Толман утверждал, что животные могли решить эту часть задачи, так как сформировали мысленную когнитивную карту среды лабиринта, позволяющую выбирать новые и адаптивные маршруты.

Идея о том, что у животных есть внутренняя установка, которая влияет на ориентационное поведение, сейчас принята повсеместно. Более того, исследования установили некоторые из стратегий, используемые животными для навигации, такие как ориентиры или геометрическая форма окружающей среды. Например, если животное умеет ориентироваться в простой среде цилиндрической формы с единственным ориентиром в форме белой карточки на одной из стен, то путь животного изменится вместе с изменением места ориентира. Кроме того, ученые заметили, что животные полагаются на прокладывание или точный расчет пути.

Другими словами, животные могут двигаться между двух локаций в отсутствие информации об окружающей среде, например в темноте, по мере того, как они объединяют свои внутренние сигналы. Примеры таких сигналов относятся к вестибулярной системе, отслеживающей движения тела, проприоцепция (ощущение собственной позы в пространстве) указывает на положение конечностей, и моторные эфферентные сигналы сообщают о движениях, которые мозг недавно скомандовал, а тело выполнило. Херст и Мария-Луиза Миттелстеадт проверили, полагаются ли песчанки на интеграцию по траектории в эксперименте, где грызуны должны были найти своего детеныша на круглой арене и вернуть в дом, находящийся на границе с ареной. Если песчанок медленно поворачивали на арене, чтобы они не заметили вращения, грызуны ошибались по пути назад — пропорционально вращению, на которое они были повернуты. Это подразумевает, что в решении этой задачи они полагались на свои внутренние вестибулярные сигналы.

Нейроны места

Джон О’Киф с коллегами провели серию экспериментов со свободно двигающимися крысами, во время которых они проводили внеклеточную регистрацию активности гиппокампа — отдела мозга, находящегося в медиальной височной доле. О’Киф и его коллеги обнаружили, что активность главных клеток областей Са1 и Са3 была почти точно предсказана пространственным положением животных. О’Киф назвал эти клетки нейронами места. Нейроны места обычно неактивны, но сильно увеличивают свою активность, когда животное проходит через место, в котором находится область активации нейрона. Разные клетки места чувствительны к разным частям окружающего пространства, так что в любом месте активна только небольшая группа таких клеток, что с точностью кодирует местоположение животного. Более того, на уровне популяции нейроны места предоставляют своего рода «карту» среды, подобную толмановской когнитивной карте. Для одной среды срабатывание нейронов места постоянно во времени и позволяет среде и основным ориентирам оставаться прежними. Однако в другой среде нейроны места могут изменять локацию своей активности или прекращать активность вообще. Этот процесс называется ремэппингом. Таким образом, любая среда будет иметь определенную репрезентацию нейрона места. Нейроны места интенсивно изучали почти 40 лет, это находили у различных видов, включая мышей, летучих мышей и людей.

Интересно, что активность нейронов места кажется подверженной влиянию тех же переменных, что влияют на ориентацию животного. Например, дистальные ключи (ориентиры) или геометрия окружающей среды. Скажем, если животные находятся в простой среде с ключевой карточкой на стене как единственным ориентиром, то, если эта карточка будет повернута на определенную позицию, позиция нейрона места будет повернута так же. Нейроны места способны полагаться на информацию, полученную от интеграции траекторий. Они были замечены в использовании внутренних сигналов в экспериментальных условиях, которые вызывают конфликт между внешними и внутренними сигналами. Тем не менее при нормальных обстоятельствах в основном на активность клеток места влияет информация об окружающей среде.

Нейроны направления головы

Другой тип нейронов — нейроны направления головы. Он был обнаружен Джеймсом Рэнком и его коллегами. В отличие от нейронов места нейроны направления головы могут активировать потенциалы действия в любом месте в окружающей среде. Тем не менее нейроны направления головы активизируются только тогда, когда голова животного ориентирована в предпочтительном направлении ячейки в горизонтальной плоскости. У каждого нейрона разное предпочтительное направление, и все вместе эти клетки могут лежать в основе чувства направления. Клетки направления головы были идентифицированы в широком спектре областей головного мозга — как корковых, так и подкорковых, таких как ядра таламуса, в мамиллярных телах и энторинальной коре, некоторые из которых проецируют информацию напрямую в гиппокамп.

Как и нейроны места, нейроны направления головы полагаются на сигналы окружающей среды. Условия, которые приводят к ремэппингу нейронов места, приводят к сопутствующим вращениям нейронов направления головы. Тем не менее нейроны направления головы отличаются от нейронов места тем, что они активны во всех средах. Когда они вращаются, они делают это связно, как единая популяция. Например, если одна ячейка имеет предпочтительное направление при 60°, а другая — при 120°, тогда, когда животное переместится в другую среду, два нейрона изменят свое предпочтительное направление активации вместе, чтобы поддерживать то же угловое соотношение в 60°.

В течение 1980-х и 1990-х годов область нейробиологии, посвященная пониманию нейронных представлений, лежащих в основе пространственного познания, была весьма продуктивна, однако до ближайшего крупного открытия пришлось ждать два десятилетия.

Нейроны решетки

В 2005 году активное исследование гиппокампа было вновь запущено благодаря тому, что Мей-Бритт и Эдвард Мозеры открыли другой тип нейрона, который, как казалось, был задействован в обработке пространственной информации. Как и нейроны места, этот тип клетки активировался в момент нахождения в определенном месте. Хотя вместо того, чтобы активизироваться только один раз в определенной среде, они активировались по всей площади регулярным треугольным рисунком по принципу «замощения». Благодаря их регулярной и повторяющейся природе Мозеры назвали эти нейроны «решеткой». Решетки считаются самыми многочисленными клетками в поверхностных слоях средней энторинальной коры (СЭК), хотя их можно встретить и в более глубоких слоях. Нейрон решетки может быть описан тремя способами: при помощи его охвата (расстояния между соседствующими полями активации), по ориентации (осей его решетки к некоторому опорному направлению) и фазе (двухмерное смещение осей решетки к внешней точке опоры). Более того, решетчатые нейроны анатомически организованы в модули, которые имеют схожий охват и ориентацию, но чьи фазы смещены на разные значения. Фаза такого нейрона может меняться в зависимости от того, в какой среде оказывается животное, но, как с нейронами направления головы, они активны во всех средах.

Важно, что сдвиги в ориентации и фазах решетчатых нейронов последовательны внутри своего модуля, но могут варьироваться в разных модулях. Когда нейроны решетки только открыли, считалось, что они являются нейронным субстратом для интеграции траектории. Более того, их открытие привлекло внимание многих теоретиков, которые предполагали, что нейронные решетки могут играть важную роль в формировании активности других пространственных клеток, в особенности нейронов места. Хотя исследования последних лет заставили сомневаться в этой гипотезе, так как активность нейронов места продолжается и в отсутствии активности нейронов решетки, и появляется все больше доказательств, что на решетчатые нейроны также оказывает влияние среда, а именно ее геометрия и степень новизны. Тем не менее ученые все еще полагают, что с наибольшей вероятностью решетчатые нейроны являются субстратом для интеграции территории и, несомненно, влияют на активность нейронов места, хотя они необязательно полностью ее определяют.

Нейроны границы

Как уже упомянуто выше, геометрия среды оказывает сильное влияние на активность различных пространственных нейронов. На самом деле ранние модели их активности предполагали существование граничных нейронов, которые кодируют расстояние до ближайшей границы среды и обеспечивают нейроны места вводными данными. В такой модели предполагалось, что эти клетки должны иметь удлиненные поля вдоль конкретной границы среды и должны контролироваться простым направлением головы. Такие клетки были действительно найдены около десяти лет назад исследовательскими группами Мозеров и О’Кифа независимо друг от друга в субикулуме и СЭК у крыс. Как и предполагалось, эти клетки активизировались вблизи границ среды, таких как стены или острые края, и были хорошо управляемы направлением головы.

Например, нейрон границы полностью настраивался на границу, которая находится к югу от животного. Если вторая граница внесена параллельно первой границе, нейрон развивает новое поле активации вдоль северного края новой границы. Влияние нейронов границы на активность нейронов места требует непосредственных исследований. Хотя уже известно, что клетки границы имеют проекцию на гиппокамп. Следовательно, можно предположить, что их активность формирует активность клеток места. Итого оказывается, что было обнаружено несколько типов клеток, которые специализируются на обработке пространственной информации в мозгу у грызунов и млекопитающих. Эти клетки хорошо справляются с поддержкой способности животных находить дорогу. Но как это относится к человеку?

Пространственное восприятие человека

Хорошо изучено, что гиппокамп играет главную роль в формировании памяти или по крайней мере в сохранении и воспроизведении краткосрочной памяти. Несмотря на это, перед учеными до сих пор стоит вопрос, принимает ли человеческий гиппокамп, схожий с гиппокампом грызунов, участие в формировании пространственного поведения. Благодаря современному технологическому прогрессу в исследованиях визуализации мозга (к примеру, функциональной МРТ) нейроученые смогли изучить задействованность различных участков человеческого мозга в мыслительном процессе. В соответствии с вышеописанными открытиями, полученными в ходе экспериментов с животными, данные исследования подтвердили участие гиппокампа в регулировании различных действий в пространстве, особенно тех, которые требуют гибкой стратегии нахождения пути. Более того, пациенты с внутричерепными электродами, имплантированными в медицинских целях, предоставили уникальную возможность исследовать активность единичных нейронов, которая является основой человеческого мышления. Некоторое количество этих исследований строились на пространственных экспериментах, в ходе которых в медиальной височной доле были обнаружены клетки с той же реакцией на место и клетки решетки, как у грызунов.

К тому же открытия, сделанные с помощью экспериментов с животными, вдохновили ученых исследовать пациентов с повреждением гиппокампа. Эти исследования показали, что у пациентов с поврежденным гиппокампом обычно наблюдались проблемы с пространственным поведением, в частности с нахождением пути к заданной цели. Наконец, распространенные заболевания, связанные с амнезией, к примеру синдром Альцгеймера, также обусловливаются ухудшением пространственного восприятия. Из всех этих открытий косвенно следует, что нейронные связи, поддерживающие пространственное восприятие грызунов, можно найти и у человека.

В целом, хотя большая часть исследований навигационной системы мозга основана на экспериментах с грызунами, у нас есть основания считать, что открытия, сделанные с помощью животных, можно перенести и на людей и таким образом обеспечить глубокое понимание нейробиологических процессов, поддерживающих пространственное восприятие человека. Более того, зная о роли гиппокампа в мнемоническом процессе, исследователи данного феномена могут не только пролить свет на механизмы, стоящие за здоровым человеческим мышлением, но и обнаружить ослабленные процессы при расстройствах памяти.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #391 : Июнь 25, 2017, 05:48:34 »
Мозг подавляет преждевременную реакцию на стимул
http://neuronovosti.ru/ne-razlej-vodku/

Вы несёте кофе в людном помещении, вдруг кто-то толкает вашу руку, но в считанные секунды рука корректирует движение так, чтобы кофе не пролился. Исследователи из Стэндфордского университета пытались понять, как мозгу удаётся это делать, и заметили одну интересную особенность: моторная кора, помогающая контролировать движения, фиксирует сенсорную информацию о столкновении практически моментально. Однако она выдерживает паузу перед тем, как дать команду для реакции мышцам.

Оказалось, что клетки моторной коры используют этот момент, чтобы определить, какая именно мышечная реакция необходима. Результаты работы, опубликованные в журнале Neuron, помогут в разработке протеза руки с управлением силой мысли.

В процессе исследования с применением виртуальной реальности учёные регистрировали нейронную активность у обезьян. Животные контролировали скорость движения курсора либо с помощью лапы, либо с помощью интерфейса «мозг-компьютер». Управляя курсором, они должны были достичь мишени, которые периодически меняли своё положение. При этом собственную «рабочую» лапу животные не видели. Если обезьяна успевала достигнуть цели за определённое время, она получала вознаграждение. В противном случае животное слышало звуковой сигнал, который означал неудачную попытку.

В разных вариациях эксперимента учёные предъявляли обезьянам восемь или две мишени. Когда использовалось две мишени, в 25 процентах попыток добавлялась «помеха» в виде перемещения положения курсора на определённое расстояние от исходной оси задания. Такое «перепрыгивание» курсора можно сравнить со столкновением руки или протеза с помехой в реальной жизни.

Выяснилось, что после стимула в виде помехи моторная кора распознаёт необходимость реакции, но кратковременно подавляет её, параллельно решая, какие команды отправить мышцам.

«В мозге есть механизм, который предотвращает преждевременную реакцию в ситуации, когда нас кто-то толкает. Теперь, когда мы его [механизм] поняли, мы можем разработать электронный интерфейс между моторной корой и протезом руки, который будет работать так, как это задумывалось в природе», – отмечает руководитель исследования Кришна Шеной (Krishna Shenoy).

По мнению стэндфордских исследователей, у этого открытия есть практическая значимость. Раньше нейроучёных беспокоило, что при подключении мозга напрямую к протезу могут возникать преждевременные реакции на помехи, что приводило бы к неустойчивым движениям руки всякий раз, когда пользователь сталкивается с чем-либо неожиданным. Результаты нового исследования прояснили, что происходит в мозге при столкновении с неожиданным препятствием, и будут полезны на ранних этапах подготовки клинических испытаний протеза руки с интерфейсом «мозг-компьютер» на людях.

P.S. Будут и неустойчивые движения и преждевременная реакция... Протезом придётся учится управлять. Но это всё решаемо, постепенно новые нейронные связи сформируются и человек освоится с управлением протеза.

Хуже если такая особенность у человека изначально имеется - преждевременно реагировать заученным (обычно простым) способом... Возможно, кора не в силах подавить непосредственную реакцию других структур мозга... Возможно, выбирать не из чего (типа, необходимый двигательный шаблон/алгоритм не сформирован)...

Про людей обычно говорят:  "сделал не подумавши", "сказал не подумавши"... Но это на высоком уровне, так сказать. А на более примитивном уровне просто возникают хаотичные дёрганные движения (нет целостного поведения)...

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #392 : Июль 03, 2017, 05:57:12 »
Где в мозге происходят «мысленные эксперименты»?
http://neuronovosti.ru/mindgames/

Современные методы нейровизуализации дали исследователям много нового материала о работе отдельных нейронных структур коры мозга в задачах на выполнение действий. Но вот для того, чтобы понять взаимодействие этих структур, не хватало соответствующей модели. Это исправила группа учёных из Швейцарии и Австралии и опубликовала сформулированный образ в Trends in Cognitive Sciences.

Они обратили внимание на работу нейронной структуры в месте соединения верхней части париетальной (теменной) зоны коры с дорзальной премоторной корой (часть коры между моторной и фронтальной корой), которая  сокращенно  именуется  ДФНС (дорзальная фронто-париетальная нейронная структура). Эта область коры, по данным разных исследователей, даёт одинаковый паттерн (рисунок) активности как в состоянии покоя, так и при  решении различных двигательных и когнитивных задач, в частности, когда рука тянется и захватывает предмет, при движениях глазами, при ориентировке в пространстве, при выполнении тестов мысленного вращения предметов.

Для того, чтобы разобраться в том, как одна и та же структура может решать такое количество разных задач, авторы проследили её возможный эволюционный путь развития от простой сети, которая имелась в задней части теменной коры, а также в премоторной коре и реализовывала только  управление движениями.

Учёные предположили, что постепенно ДФНС стала выполнять и ряд других задач – когнитивных, поскольку её основная функция состояла в  планировании и построении воображаемых действий (другими словами, в способности заранее  мысленно проигрывать действия). Это предполагает то, что есть структура для динамического внутреннего представления движения, а также для того, чтобы реально управлять этим движением в течение определённого времени. Эта её важная особенность заставила трансформироваться «простую» моторную нейронную сеть в  многокомпонентную универсальную (domain-general)  ДФНС.

В основе такой гипотезы авторов лежит «принцип когнитивной  экономии», который говорит о том, что нейронные системы мозга могут увеличить свою «вычислительную мощность» за счёт совместного  использования разных нейронных ресурсов, предназначенных для решения различных задач (подобно тому, как применяется подобный режим «шейринга» в компьютерах).

В простейшем случае  цепочка рабочих операций в предложенной модели такова: движение в пространстве синтезируется на языке пространственно-временных и кинематических параметров  желаемого действия (например, в задаче протягивания руки и схватывания предмета). Затем программируются соответствующие моторные команды для выполнения этого действия, и в то же время создаётся «эфферентная копия»  для ввода в систему проигрывания. Обе системы настраивают выходные нейроны (эффекторы) на нужный паттерн, после чего этот паттерн активности через петлю обратной связи сравнивается с «эфферентной копией», то есть с желаемым состоянием.

Поскольку в процессе проигрывания воспроизводится некий  «виртуальный  образ» движения, то должна использоваться так называемая «рабочая память». Кстати, именно она, как считают современные исследователи, лежит в основе интеллекта.

Таким образом, ДФНС стала использоваться в мозге человека для поддержки различных когнитивных функций, среди которых находятся такие разные задачи, как пространственная ориентировка, мысленное вращение и построение виртуальных образов, то есть вся та внутренняя визуализация, которая нам необходима в том числе и для визуального мышления.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #393 : Июль 08, 2017, 14:10:31 »
Музыка помогает учить новые движения
http://neuronovosti.ru/music-movements/

Прослушивание музыки во время обучения какому-либо физическому навыку – способ, который поможет укрепить связи в трактах белого вещества, соединяющих слуховую и моторную области головного мозга. Как гласит работа, опубликованная в Brain & Cognition, люди, которые учили разные движения (не только танцевальные) под музыку, показали гораздо более сильную структурную связь между областями мозга, обрабатывающими звук и управление моторной деятельностью.

Междисциплинарный проект объединил учёных из Института по изучению роли музыки в развитии человека и общества Университета Эдинбурга, Центра интерпретации клинических исследований, а также Центра клинической неврологии и нейропсихологии Лейденского университета в Нидерландах. Исследование имеет потенциальную пользу и может стать базой для работ, которые направлены на разработку режимов реабилитации пациентов, в результате травм или иных причин полностью или частично потерявших возможность двигаться.

В эксперименте принимали участие тридцать праворуких добровольцев, которых разделили на две группы и поручили выполнять последовательные движения пальцами неведущей левой руки. Одна группа тренировалась с музыкальным сопровождением, другая же обошлась без музыки.

После четырёх недель практики исследователи пришли к выводу, что обе группы добровольцев выполняли последовательность одинаково хорошо. Но на выполненной диффузной тензорной трактографии выяснилось, что у участников музыкальной группы значительно возросла структурная связность в трактах белого вещества, которые объединяют связывает слуховые и моторные регионы правого полушария. В «тихой» группе такие изменения не выявились.

Учёные надеются, что будущие эксперименты с большим числом участников более подробно «расскажут» о том, поможет ли музыка в специальных программах двигательной реабилитации больных, например, после инсульта.

«Исследование показывает, что музыка даёт ключевое различие в структурной целостности. Нам давно известно, что она побуждает людей двигаться. Эта работа предоставляет первые экспериментальные доказательства того, что добавление музыкальных сигналов к изучению новых двигательных задач может привести к изменениям в структуре белого вещества мозг», — отмечает доктор Кэйти Овери (Katie Overy), которая возглавляла исследовательскую группу.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #394 : Июль 19, 2017, 20:56:56 »
Нейронауки в Nature и Science. Выпуск 57: как мозг умеет достраивать реальность
http://neuronovosti.ru/naturesci57/

Учёные выяснили, насколько точно наш мозг определяет границы предметов. Исследование опубликовано в Nature, где сообщается, как нейроны связываются при реакции на границы предметов, чтобы структура окружающего нас мира отражалась в синапсах.



Наш мозг хорошо определяет контуры объектов, но иногда обманывает сам себя. Например, он видит то, чего не существует – края синего треугольника на переднем плане фигуры. Так называемые оптические иллюзии наглядно доказывают, как наш мозг определяет границы и контуры объектов. Источник: Sonja B. Hofer et al.

Исследовательская группа во главе с Соней Хофер (Sonja Hofer), профессором биоцентра Базельского университета (Швейцария), выяснила, почему наш мозг хорошо расставляет границы предметов. Нейроны, которые на них реагируют, соединяются между собой и обмениваются информацией. Таким образом мозгу проще различать объекты.

Зрительные стимулы обрабатываются независимо от нашего сознания. Нейроны зрительной коры обмениваются поступающей информацией, чтобы сформировать единый перцепционный образ из доступной визуальных деталей, окружающих нас. Визуальное восприятие возникает из этих взаимодействий, но как – не было понятно до сих пор и именно из-за того, что до этого оставалась неизвестной связь между определёнными нейронами в мозге.

Соня Хофер вместе со своей командой смогла показать, что отдельные нейроны зрительной коры, которые не участвуют в обработке непосредственно изображений, получают информацию от оставшегося визуального поля.

«То, как мы воспринимаем индивидуальные визуальные стимулы, сильно зависит от окружающей среды. Отдельные части изображения, например, сливаются в линии, контуры и объекты. Исследование доказывает, что нейроны будут связаны подобным образом, если они, к примеру, реагируют на черты, которые лежат на общей оси. Наша визуальная среда содержит много длинных линий и контуров. Таким образом, структура окружающего нас мира отражается в слиянии синапсов в мозге», — объясняет Хофер.

Команда Хофер считает, что специфическая связь нейронов может способствовать восприятию удлинённых линий и краёв: нейроны, которые реагируют на разные части таких краев, могут увеличивать активность друг друга и, следовательно, усилить реакцию восприятия визуального мира в определённом направлении.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #395 : Июль 26, 2017, 20:14:36 »
ЭЭГ и фМРТ помогут определять наличие сознания
http://neuronovosti.ru/gdemozg/

Ранняя ЭЭГ и фМРТ диагностика людей с тяжёлыми черепно-мозговыми травмами может позволить более точно определить уровень нарушения сознания у таких пациентов. Новое исследование, опубликованное в Brain, показывает, что стандартные процедуры осмотра упускают некоторые свойства повреждений, важные для оценки степени нейрофизиологического ущерба.

Когда речь идёт о находящихся в реанимации пациентах с тяжёлыми черепно-мозговыми травмами, часто необходимо принимать серьёзные решения насчёт того, чтобы продолжать поддерживать жизнь в определённом объёме, а также иметь возможность для начала реабилитационных процедур. Такие решения обычно принимаются в соответствии с уровнем сознания тяжелобольных. Но бывает, что способность мыслить восстанавливается раньше способности выражаться: двигаться и говорить. Это ведёт к повышенной вероятности неверных диагнозов, снижающих качество лечения.

Опубликованный в журнале Brain отчёт исследователей Массачусетского госпиталя на базе Гарвардского университета в Бостоне (Massachusetts General Hospital) впервые показал, что использование функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) и электроэнцефалографии (ЭЭГ) позволяет выявить наличие сознания у пациентов с тяжёлыми травмами мозга, находящихся в реанимации. Более того, часто это возможно, когда стандартная диагностика бессильна: технологии нейровизуализации определяют уровень нарушения сознания более точно.

Есть ли сознание?

Обычно проводящийся осмотр может неверно указывать на то, что человек с тяжёлой черепно-мозговой травмой находится в бессознательном состоянии. Происходит это по нескольким причинам. Во-первых, сама травма или седативные средства влияют на способность пациента говорить и двигаться. Во-вторых, врач может принять слабое, но намеренное движение за рефлекс или не заметить его. Некоторые исследования показывают, что неверная диагностика людей с на самом деле сохранившимся сознанием может достигать 40 процентов.

Исследование включало 16 пациентов с тяжёлыми черепно-мозговыми травмами, находящихся в реанимационном отделе Массачусетского госпиталя. В момент поступления 8 из них реагировали на речь, трое были диагностированы как минимально сознательные без способности говорить, трое – как находящиеся в вегетативном состоянии (частично находящиеся в сознании, но без способности самопроизвольно мыслить), и двое – в состоянии комы (в отличие от вегетативного состояния потерявшие способность к сознанию и рефлексам). фМРТ и ЭЭГ исследования проведены в течение суток после того, как пациенты стали достаточно стабильными для исследований. 16 подобранных по возрасту и полу здоровых человек прошли те же процедуры в качестве контрольной группы.

Обследования проводились в трёх экспериментальных условиях. Во время и фМРТ, и ЭЭГ испытуемых просили представить, что они сжимают и разжимают свою правую руку. Поскольку известно, что некоторые отделы мозга реагируют на звуки даже тогда, когда человек спит или находится под влиянием седативных препаратов, пациентов также во время двух исследований подвергали небольшим аудиозаписям речи и музыки. Эти тесты проводились для того, чтобы зарегистрировать активность тех частей мозга, которые не просто различают наличие звука, но и узнают его – то есть, отвечают за высшую нервную деятельность.

Оно есть!

В эксперименте, когда больных просили представить сжимание и разжимание руки, из 8 пациентов, которые в ходе стандартного обследования были диагностированы как неспособные отвечать на речь, сознание обнаружили у 4. Среди них трое изначально классифицировались как вегетативные.

У ещё двух пациентов высшую нервную деятельность обнаружили в ответ на музыку или речь. В то время, как это не доказывает наличия сознания, лидер исследовательской группы подчеркнул, что результат может быть важным для последующего восстановления пациентов.

Он также обратил внимание, что негативные результаты тестов не обязательно свидетельствуют о низкой вероятности восстановления. У 25 процентов здоровых испытуемых не было обнаружено чёткого сигнала во время задания со сжатием руки. И, кроме того, один из пациентов, диагностированный всеми методами, как находящийся в состоянии комы, отлично восстановился 6 месяцев спустя.

На самом деле не нашли зависимости между ранней диагностикой и долгосрочным развитием состояния людей с тяжёлыми черепно-мозговыми травмами. Это может связываться с маленькой выборкой исследования или тем фактом, что в ходе эксперимента испытуемые находились под действием седативных препаратов.

К тому же сложно оценить ложные положительные результаты в ходе фМРТ и ЭЭГ исследований, потому что не существует золотого стандарта диагностики уровней нарушения сознания этими методами. Впереди ещё множество работ по уточнению техник нейровизуализации в медицине, в частности, для лечения людей с тяжёлыми черепно-мозговыми травмами. В скором времени в Массачусетском госпитале планируют провести более масштабное исследование.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #396 : Июль 26, 2017, 20:16:44 »
Мозг во время разговора на одной волне с собеседником
http://neuronovosti.ru/synchro/

Учёные из Испании нашли подтверждение синхронизации мозговой активности двух людей во время беседы. По мнению нейробиологов, найденная синхронность может играть существенную роль в понимании слушателем речи говорящего, а также самого языка и выстраивании межличностных отношений. Подробности работы опубликованы на страницах Scientific Reports.

Деятельность мозга – это индивидуальный процесс для каждого человека, но под действием различных факторов он способен изменяться. Так, например, мозговая деятельность людей становится похожей, если они выполняют похожие действия. Нейробиологи взялись выяснить, применяет ли мозг такие же механизмы синхронизации во время вербальной коммуникации между собеседниками без подражательных физических действий с их стороны.

В эксперимент пригласили 15 пар участников одного пола, которые виделись и общались первый раз в жизни. Между ними находился экран, который не позволял видеть собеседникам друг друга, но давал возможность задавать 30 вопросов на пять разных тем и слышать ответы. С помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ) и сети из 729 электродов учёные измеряли мозговую деятельность каждого участника, а именно четыре основные частоты мозговой активности – альфа, бета, дельта и тета-ритм. Для контроля служила мозговая деятельность тех же самых участников вне данного разговора.

В результате оказалось, что мозговая активность собеседников становится параллельной уже после начала разговора. Учёные обнаружили 123 синхронизированные электродные пары. Из них 28 приходилось на альфа, 32 бета, 14 дельта и 49 тета-ритмов. Интересно, что для каждой пары общая схема синхронизированных электродов оставалась индивидуальной. Такие выводы позволяют обнаружить разговор двух конкретных людей, используя только ЭЭГ и просматривая деятельность мозга собеседников.

После анализа топографического распределения четырёх сигналов уже у отдельных людей выяснилось, что механизм синхронизации управляется внутренними низкоуровневыми процессами, которые возникают при восприятии речи собеседника и своей собственной. Кроме этого, задействуются и интерактивные процессы в каждой конкретной беседе между двумя участниками. Но механизмы некоторых частот – дельта и тета, оказались сложными для разделения. Так как эти частоты могут создавать ситуации «автонастройки» участков мозга на произвольную речь, учёные провели дополнительный этап эксперимента, на котором исключили их из анализа. Результаты показали, что одновременная активность мозга на альфа и бета-частотах также индивидуальна и не случайна для каждой пары.

Исследование испанских нейробиологов способно дать шансы людям с коммуникационными нарушениями научиться полноценно взаимодействовать с обществом. По мнению учёных, их работа открывает дополнительные возможности для специалистов в области психологии, социологии, психиатрии и образования.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #397 : Июль 27, 2017, 20:03:59 »
Как биологическая обратная связь управляет активностью мозга
http://neuronovosti.ru/selfactivity/

Исследователи Центра нейроэкономики и когнитивных исследований ВШЭ и Института проблем машиноведения РАН открыли подробности того, как человек самостоятельно управляет активностью собственного мозга. Что на самом деле происходит во время этого процесса, учёные описали на страницах Scientific Reports.

Ещё в 1960 году Джо Камия из Чикагского университета изучал психофизиологию обычного и расширенного сознания, что послужило предпосылками для исследования метода, с помощью которого человек сможет приобрести навык управления собственной электромагнитной активностью мозга. Учёный обнаружил, что когда возникает биологическая обратная связь, человек способен через получение информации о мозговой активности изменять её, а также учиться довольно точно определять, в каком состоянии находится его мозговая деятельность.

В своей работе учёные измеряли электрическую активность мозга на электроэнцефалографе, а именно, альфа-ритмы, которые связаны с состоянием покоя и борьбой со стрессовыми ситуациями. 18 добровольцам предложили, глядя на информацию об активности своих альфа-волн мозга на экране монитора, постараться мысленно усилить их уровень, который в случае успеха отражался изменением интенсивности красного цвета.

При этом половине участников эксперимента, опытной группе, показывали реальные показатели их усилий и правдивое изменение яркости цвета в ответ на их старания. Вторая половина или контрольная группа получала ложную информацию об обратной связи – изменения цвета на мониторе не были связаны с уровнем их альфа частот. Эксперимент продлился два дня, в течение которых участники прошли пять сеансов обратной связи длительностью по две минуты. Интересно, что исследователи не стали подсказывать добровольцам, каким образом им легче всего улучшить свои показатели.

В конце первого дня учёные наблюдали повышение альфа-активности у всех участников опытной группы. На второй день в течение всех сеансов показатели стремительно выросли с низких значений и превысили значения, которые были в конце первого. Таким образом, добровольцам хватило двух дней тренировок, чтобы самостоятельно повысить свою альфа-активность мозга. В контрольной группе показатели не изменились.

На следующем этапе исследователи сравнили динамику изменения параметров волн во время тренировки в разные дни в обеих группах. Это стало необходимостью из-за «подвижности» альфа-частот, которая проявляется всплесками с разной длительностью и амплитудой. Учёных заинтересовало именно число всплесков в единицу времени, потому что, как выяснилось, оно изменяется сильнее всего. Это явление – новая подробность в механизмах обратной связи.

Метод  биологической обратной связи используется в терапии припадков у больных эпилепсией, синдрома дефицита внимания и гиперактивности, а также он способен облегчить состояние человека при депрессии. Спортсмены используют его для управления психоэмоциональным состоянием перед ответственными соревнованиями. Он действительно помогает улучшать память, внимание и повышать уровень концентрации.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #398 : Июль 29, 2017, 20:28:54 »
Про мозг мышек, конечно, но тем не менее...

В мозге нашли «источник здоровья и долголетия»
https://www.nkj.ru/news/31833/
Стволовые клетки гипоталамуса задерживают старение во всем организме.

Наши ткани и органы обновляются благодаря запасу стволовых клеток, которые постоянно делятся. Так, на смену разрушающимся эритроцитам приходят новые, появившиеся от стволовых клеток крови, а стволовые клетки кишечника помогают восполнить недостаток клеток всасывающего кишечного эпителия.

Но стволовые клетки тоже стареют, и со временем утрачивают способность делиться и производить на свет новых «специалистов». Возможно, общее старение организма можно было бы затормозить, каким-то образом обновив стволовые клетки, но тогда нам нужно обновлять все их сорта, которые у нас есть: стволовые клетки крови, кожи, кишечника и т. д.

Однако, как пишут в Nature исследователи из Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна, для того, чтобы затормозить старение, не обязательно обновлять стволовые клетки по всему телу – достаточно сделать это в гипоталамусе. Так называют крохотный отдел в мозге, который, несмотря на свои незначительные размеры, играет огромную роль – он связан практически со всеми отделами центральной нервной системы, от коры полушарий до спинного мозга, и синтезирует множество гормонов, от которых зависят ощущение голода, жажды, половое поведение, терморегуляция и т. д.

Гипоталамус служит связующим звеном между нервной системой и эндокринной системой; более того, в последнее время говорят, что он влияет и на высшую нервную деятельность, на эмоции и на память.

И раз ему подчиняется так много физиологических процессов, то очевидно, что гипоталамус должен быть теснейшим образом связан со старением. Действительно, не так давно удалось выяснить, что с возрастом в гипоталамусе начинается вялотекущее воспаление, и если у подопытных мышей это воспаление подавляли, то животные лучше себя чувствовали и дольше жили. Понятно, что здоровый гипоталамус лучше управляет эндокринной системой, тем самым поддерживая «в форме» все ткани и органы.

Но воспаление – не единственная неприятность, которая с возрастом происходит с гипоталамусом, в нем еще сильно уменьшается число стволовых клеток (вероятно, одно непосредственно связано с другим). У старых мышей гипоталамус остается вообще без клеточно-стволового запаса.

И если у молодых животных с помощью молекулярно-клеточных методов истребить все гипоталамические стволовые клетки, то можно увидеть, как грызуны начинают стареть не по времени и как у них сокращается время жизни. Молодые мыши, лишенные 70% стволовых клеток, становятся похожи на своих бабушек и дедушек: у них так же слабеют память и координация движений, они становятся менее общительными и менее склонными к исследованию новых территорий.

Но, что особенно важно, тут есть и обратный эффект: у мышей, которым в гипоталамус ввели стволовые клетки, продолжительность жизни увеличилась на 10%, и их когнитивные и физические способности оставались в лучшем состоянии, чем у животных, которые не получали клеточных инъекций, либо же которым вводили какие-то другие, не стволовые клетки.

По мнению авторов работы, дело тут не только в том, что стволовые клетки позволяют гипоталамусу восполнить недостаток тех или иных специализированных клеток, необходимых для общения с мозгом и управления гормональной системой. Стволовые клетки в гипоталамусе выделяют огромное количество мембранных пузырьков – экзосом, наполненных разнообразными микрорегуляторными РНК (микроРНК). Так называют особые молекулы РНК очень небольшого размера, которые могут управлять синтезом тех или иных белков.

Пузырьки с багажом из микроРНК можно получить из стволовых клеток, растущих в лабораторной культуре, в посуде с питательной культурой. И если эти пузырьки ввести в гипоталамус мышей, то эффект окажется тот же, что и при введении стволовых клеток. То есть стволовые клетки замедляют старение не только как ресурс клеток на замену, но и как источник неких молекулярных сигналов.

Правда, как и где работают стволовые микроРНК, пока неясно: возможно, они помогают отключить воспаление в том же гипоталамусе, а возможно, они отправляются в другие отделы нервной системы.

Но, так или иначе, хотелось бы, чтобы полученные результаты скорей проверили на человеческих клетках – если у людей дела обстоят так же, как у мышей, останется только придумать удобное медицинское средство, запускающее гипоталамический механизм продления жизни.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #399 : Июль 30, 2017, 16:51:19 »
Что мы видим перед смертью
https://www.nkj.ru/news/31835/
«Околосмертные» ощущения у разных людей могут быть разными по характеру и по порядку.

Люди, которые по каким-то причинам пережили близость смерти, описывают свой опыт порой весьма детально: это и яркий свет, и чувство, будто движешься по туннелю, и ощущение умиротворения, и ощущение выхода из тела.

Исследователи из Льежского университета решили проанализировать различные показания, касающиеся «околосмертного» опыта, чтобы понять, есть ли в переживаемых ощущениях какая-то закономерность – например, повторяются ли вышеупомянутые элементы всегда в одном и том же порядке и с одинаковой частотой, или идут у разных людей вразнобой. В статье в Frontiers in Human Neuroscience собраны показания более полутора сотен человек, которые прошли через состояние близкой смерти.

По словам психологов, люди обычно проходят через четыре разных состояния, но вот частота и характер этих состояний оказываются довольно разными. Чаще всего – в 80% случаев – приходит ощущение умиротворения и покоя; 69% видят яркий свет, еще 64% общаются с духами. Очень редко – в 5% случаев – возникает ощущение умственного ускорения, а к 4% приходила способность видеть будущее.

Что до последовательности, то большинство (то есть 35%) первым делом чувствовали выход из тела, и в большинстве же случаев (в 36%) заканчивалось все сценой возвращения в тело. Что до последовательности, то, хотя цепочка «выход из тела – полет в туннеле – яркий свет – умиротворение» возникала очень часто, все же какого-то универсального порядка ощущений в «околосмертном» опыте нет: все оказывается достаточно индивидуально, у разных людей разные элементы могут выпадать или же идти в другой последовательности.

Поэтому тут можно говорить о том, что даже в такой экстремальной ситуации человеческий мозг все равно не может не учитывать индивидуальный опыт, воспитание, культурные влияния и т. д. Впрочем, чтобы дальше исследовать «околосмертные» ощущения, нужно иметь под рукой побольше таких случаев, и желательно, чтобы люди, пережившие близость смерти, принадлежали разным социальным слоям и разным культурам.

Стоит отметить, что специалисты из Льежского университета занимаются этой темой довольно давно. Так, четыре года назад они опубликовали в PLoS ONE статью, в которой говорили о том, что свои переживания на границе жизни и смерти человек помнит чётче, чем всё, что с ним случалось до или после.

Известно, что мы можем запоминать как реальные события, которые с нами случились, так и воображаемые – собственные мысли и чувства, которые крутятся только у нас в голове. Оба сорта памяти работают по-своему, то есть реальное мы вспоминаем одним способом, а воображаемое – другим. Людей, переживших кому, спрашивали о реальных впечатлениях из жизни, об опыте близости к смерти, и всё это сравнивали с показаниями обычных людей, которым не приходилось бывать близко к собственной смерти.

И оказалось, что опыт вне тела вспоминается вовсе не как нечто воображаемое – то есть умирающий действительно видит то, что видит. Но при сравнении с памятью о реальных событиях оказалось, что опыт вне тела реальнее самой реальности. То есть мозг не просто помнит «околосмертные» впечатления так, как если бы они были реальны, он помнит их с большими подробностями и вообще лучше.

Тут стоит вспомнить, что ощущение выхода из тела, по мнению нейробиологов, происходит по вине височно-теменной доли коры – иными словами, привкус реальности происходит тут не столько из-за бурного воображения, сколько из-за особенностей работы мозга в экстремальных обстоятельствах. Можно сказать, что мозг врёт, но это враньё оказывается настолько важным и новым опытом, настолько непохожим на всё, что человек испытывал до сих пор, что память запоминает его во всех подробностях.

Впрочем, такие объяснения исходят из того, что у нас есть чёткая граница между мозговой органикой и воображением, а обсуждение этой темы увело бы нас слишком далеко. Пока же стоит отметить, что «околосмертный» опыт, по-видимому, вполне реален, хотя его реальность лежит исключительно внутри самого мозга.

Если же кого-то такая реальность не устраивает, и ему хотелось бы услышать про нечто потустороннее, то считаем своим долгом напомнить, что мнение исследователей, стоящих на сугубо материалистических позициях, не обязательно должно совпадать с чьими-то идеалистическими настроениями.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #400 : Август 14, 2017, 09:39:49 »
В мозге нашли барьер от галлюцинаций
http://www.nkj.ru/news/31927/
Несколько нервных центров в мозге согласовывают между собой объективные данные от органов чувств с нашей богатой психической жизнью.

Наверно, не стоит лишний раз объяснять, что наша психика – отнюдь не ровное зеркало, в котором внешний мир отражается как есть, без искажений. Даже вполне нормальный, здоровый человек обычно чего-то не замечает, к чему-то не прислушивается, а иногда ему порой кажется что-то, чего на самом деле нет.

Один из первых экспериментов, который показал, что даже простые органы чувств могут нас обманывать, был поставлен в Йеле еще в 1890 году: человеку несколько раз показывали какую-то картинку вместе с определенным звуком, и потом, когда звук выключали, человеку все равно казалось, что он что-то слышит, пока картинка была у него перед глазами.

Разумеется, когда мы говорим, что нас обманывают органы чувств, нужно понимать, что сами органы чувств тут ни при чем. Наши собственные мысли, ожидания и переживания влияют на восприятие, заставляя подчас видеть и слышать то, чего нет. Многие и без всяких экспериментов знают это по себе: когда очень ждешь какого-нибудь важного телефонного звонка, звук телефона начинает мерещиться буквально поминутно. Иными словами, наше восприятие складывается из информации, которую мы получаем от глаз, ушей, осязательных рецепторов и т. д., и наших же ожиданий относительно конкретной ситуации. Ожидания же могут быть подчас настолько велики, что приводят к натуральным галлюцинациям.

Исследователи из Йельского университета решили узнать, какая область мозга отвечает у нас за чувство реальности, и воспроизвели эксперимент, который более ста лет назад поставили их коллеги: человеку показывали некое изображение, и одновременно он слышал звук определенной длительности и определенной частоты. Картинку показывали много раз, и участников эксперимента просили нажимать на специальную кнопку, если они заметят, что звук, сопровождающий картинку, изменился: стал сильнее, или слабее, или вообще исчез. Причем саму кнопку нужно было давить сильнее или слабее в зависимости от того, насколько ты уверен в собственных ощущениях.

В опытах участвовали как вполне здоровые люди, так и больные с психозами, причем некоторые из психотиков страдали от слуховых галлюцинаций, а некоторые – нет; кроме того, среди тех, у кого были галлюцинации, были такие, которых они нисколько не смущали. (Не так давно мы писали о том, что далеко не всегда голоса в голове указывают на серьезные клинические проблемы.)

Предполагалось, что тем, у кого есть голоса в голове, чаще будут слышаться несуществующие звуки – то есть, если вернуться к условиям эксперимента, им будет казаться, что они слышат звук, сопровождающий картинку, хотя звук на самом деле уже выключили. Все именно так и оказалось: в статье в Science говорится, что те, кто слышал голоса, будь то настоящие больные, или же люди без выраженных клинических симптомов, в пять раз чаще слышали несуществующий звук.

Наблюдения за активностью мозга с помощью магнитно-резонансной томографии показал, что у тех, кто слышит голоса, некоторые мозговые зоны ведут себя не совсем обычно. Для примера можно привести мозжечок, который отвечает не только за те движения, которые мы совершаем прямо сейчас, но и за те, которые мы собираемся совершить в ближайшем будущем; то есть, грубо говоря, мозжечок планирует, как сохранить равновесие при следующем шаге, или если вдруг мы соберемся подпрыгнуть, или дотянуться до какого-нибудь предмета, не вставая с места.

Но для того, чтобы планировать, нужно постоянно обновлять сведения об окружающем мире. У больных шизофренией (наиболее, наверно, известное заболевание со слуховыми галлюцинациями) и у обычных обладателей голосов в голове мозжечок оказался не слишком активен – во всяком случае, по сравнению с теми, у кого голосов в голове нет.

В целом и мозжечок, и другие участки в мозге, которые удалось выявить в эксперименте, работают чем-то вроде службы «фактчекинга» – они проверяют, насколько внутренние ощущения соответствуют тому, что действительно видят наши глаза и слышат наши уши (хотя отметим, что про зрительные галлюцинации речь пока не шла).

Любопытно, что склонность к искаженному восприятию оказалась больше у «слушателей голосов» – очевидно, клинические симптомы можно рассматривать как крайнее проявление такого вот искажения, которое начинается с того, что наши ожидания и предчувствия начинают играть слишком большую роль.

Зная, какие зоны мозга отвечают за баланс между миром внутренним и миром внешним, мы, возможно, в будущем сможем с помощью фармакологических средств или, например, транскраниальной магнитной стимуляции настраивать мозг на более адекватное восприятие – хотя кое-кому, безусловно, захочется с помощью тех же средств усилить свой внутренний мир до полной потери внешнего.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4577
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #401 : Сегодня в 08:05:11 »
Опыты на мышках проводились, конечно...

Как управлять мозгом на расстоянии
http://www.nkj.ru/news/31957/
С помощью дистанционного магнитного поля можно включать и выключать в мозге разные зоны, но для этого, правда, сам мозг нужно слегка модифицировать.

Когда мы видим, как кто-то управляет чужим мозгом на расстоянии, заставляет кого-то другого бежать, прыгать, махать руками и т. д. против его воли, это значит, что мы смотрим научно-фантастический фильм, или какое-нибудь мистическое фэнтези. Хотя современная наука делает все возможное, чтобы подобная фантастика воплотилась в жизнь.

Исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Баффало научились в прямом смысле слова управлять мышью – с помощью метода магнитно-температурной стимуляции. Дело не обошлось без генетической инженерии: животным встроили ген белка, который контролирует поток ионов сквозь клеточную мембрану и который одновременно реагирует на температуру.

Такой ионный канал, оказавшись в мембране нервных клеток, стимулировал их активность при нагревании: ионные ворота открывались, ионы перегруппировывались, изменялась разность потенциалов снаружи и внутри мембраны, и клетка генерировала электрохимический импульс.

Нагревателем работали магнитные наночастицы, сделанные из феррита кобальта и феррита марганца. Наночастицы вводили в определенную область мозга, где были генетически модифицированные нейроны; частицы прилипали к поверхности клеток, и теперь оставалось только разогреть их в переменном магнитном поле – из-за быстрых изменений намагниченности наночастицы выделяли тепло, активируя термочувствительные ионные каналы.

Этот метод Арнд Пралле (Arnd Pralle) и его коллеги разрабатывали около десяти лет – все начиналось со стимуляции клеточных колоний растущих в лабораторной посуде, им на смену пришли круглые черви, и вот сейчас дело дошло до мышей.

В статье в eLife исследователи пишут, что они экспериментировали с двигательными зонами мозга: так, действуя на моторную кору, мышей понуждали бежать, а при стимуляции полосатого тела грызуны начинали крутиться на месте. Стимуляция других зон ввергала мышей в ступор, так что они не могли пошевелить ни единой лапой. По словам авторов работы, нейроны, на которые действовали наночастицами и полем, оставались живы и здоровы, несмотря на многократную стимуляцию.

Плюс магнитно-температурной стимуляции в том, что с ее помощью можно включать очень небольшие нейронные группы, всего 100 микрометров поперечнике. (Кстати говоря, похожий метод мы описывали два года назад, когда исследователи из Массачусетского технологического института опубликовали статью про стимуляцию мозга теплыми наночастицами.)

Конечно, кое-кто из читателей может вспомнить, что что-то похожее позволяет делать оптогенетика, когда мы сначала с помощью то же генетической инженерии снабжаем нейрон светочувствительным белком, а потом активируем его световым импульсом. Но чтобы послать в мозг световой импульс, нужен специальный оптоволоконный кабель, который будет освещать нужные нейроны в мозге. С магнитно-температурной стимуляцией никаких кабелей не нужно, внешнее магнитное поле действует без проводов, и из головы ничего не торчит.

Стоит добавить, что сейчас нейробиологи широко используют метод транскраниальной магнитной стимуляции, когда мощное магнитное поле, направленное извне, повышает или понижает активность каких-то участков мозга.

Но в этом случае речь идет не о группах нейронов диаметров 100 мкм, а о достаточно больших зонах нервной ткани – хотя даже такое широкое воздействие дает весьма впечатляющие результаты: например, несколько лет назад специалисты из Северо-Западного университета с помощью транскраниальной магнитной стимуляции сумели ни много, ни мало, как улучшить память нескольким людям.