Автор Тема: Особенности человеческого мозга.  (Прочитано 57544 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #405 : Сентябрь 01, 2017, 08:51:25 »
Стволовые клетки против болезни Паркинсона
http://www.nkj.ru/news/32038/
Нейроны, полученные из искусственных стволовых клеток, позволяют ослабить симптомы болезни Паркинсона.

Всякий раз, когда мы говорим о стволовых клетках, обязательно упоминаем про их медицинские перспективы. Как известно, стволовые клетки могут превращаться в любой другой тип клеток, и с их помощью вполне можно было бы восполнять клеточные потери, случающиеся при травмах, болезнях и т. д.

Знаменитые нейродегенеративные болезни (болезнь Альцгеймера, Паркинсона и т. д.) связаны как раз с массовой гибелью нейронов в мозге. Раз стволовые клетки превращаются во что угодно, значит, и в нейроны тоже. Можно ли с помощью клеточно-стволовых методов добавить мозгу нервных клеток взамен погибших?

Здесь есть один очень важный момент – новый нейрон ведь недостаточно просто засунуть в мозг, он должен установить контакты с другими нервными клетками, включиться в нейронные цепочки, которые обрабатывают ту или иную информацию. Может ли пересаженный нейрон все это проделать? Нас самом деле может: год назад мы писали про эксперименты, в которых нейроны, полученные из стволовых клеток, пересаживали мышам в мозг, в зрительную кору – пересаженные клети установили правильные контакты с «местными», так что зрение у мышей даже улучшилось.

Исследователи из Университета Киото проделали нечто похожее с обезьянами, только на сей раз речь шла о том, чтобы внедрить в мозг нейроны иной разновидности – те, которые в первую очередь гибнут во время синдрома Паркинсона.

Для этого использовали искусственные стволовые клетки, которые получают из зрелых специализированных клеток тела: у семи человек (трех с болезнью Паркинсона и четырех здоровых) брали образцы крови и кожи и затем с помощью специального белкового коктейля перепрограммировали кожные и кровяные клетки так, чтобы они утратили специализацию, забыли про свои функции и вернулись, так сказать в детство.

Полученные таким образом индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, как и настоящие стволовые клетки из эмбриона, способны делиться чрезвычайно долго, так что их можно было нарастить в нужном количестве, а потом с помощью уже других белков-регуляторов отправить на нейронный путь развития.

Нейроны, как мы сказали, нужны были не любые, а те, которые синтезируют дофамин и работают в двигательных центрах мозга (болезнь Паркинсона, как известно, сказывается в первую очередь на координации движений).

Клетки, когда специализируются, проходят через несколько этапов. Исследователи дожидались, когда стволовые клетки до определенного момента продвинутся в своих превращениях в нервные клетки, после чего пересаживали их в мозг макак-крабоедов, где клетки окончательно превращались в зрелые нейроны двигательной коры.

Макакам же перед клеточной пересадкой вводили специальный нейротоксин, который убивал двигательные нейроны в мозге, так что у обезьян начинались симптомы, похожие на симптомы болезни Паркинсона. Но после того, как у них в мозге появлялись новые клетки, состояние обезьян улучшалось на 40–50%: так, характерный тремор конечностей у них становился не таким сильным, как раньше, движения животных становились более естественными.

Терапевтический эффект был долговременным, он длился как минимум год. То есть пересаженные клетки не только успешно дозрели до дофаминовых нейронов, они сумели включиться в работу нервных цепочек – хотя, как пишут исследователи в статье в Nature, такие нейроны по сравнению с природными клетками синтезировали только половину того дофамина, что должны были. (Возможно, если бы клетки на замену удалось заставить давать больше дофамина, то и лечебный эффект был бы сильнее.)

Стоит напомнить, что клеточное сырьё для экспериментов брали в том числе и у людей с синдромом Паркинсона, тем не менее, никаких проблем с такими клетками не возникло. Даже если причины болезни у тех людей были наследственно-генетические – а это значит, что соответствующие дефектные гены были у всех клеток организма – то все равно они никак не проявились ни после превращения в стволовые клетки и затем в нейроны, ни после пересадки в обезьяний мозг.

И все же, если говорить о будущих клинических перспективах, то желательно все-таки больному человеку пересаживать клетки, полученные от здорового донора. И тут возникает проблема с иммунитетом, который должен атаковать чужие клетки.

Однако тут можно воспользоваться некоторыми уловками, которые описаны в параллельной статье в Nature Communications. Иммунные клетки отличают своих от чужих по особым молекулам на клеточной мембране, и подбирая донора, нужно постараться найти такого, чтобы мембранные молекулы на его клетках были похожи на мембранные молекулы на клетках больного.

Как показали опыты на тех же обезьянах, это действительно позволяет до некоторой степени усыпить бдительность иммунной системы. Впрочем, хотя тут еще предстоит выполнить массу исследований на тему безопасности и надежности метода, важно, что клеточно-стволовой подход в принципе может помочь в случае конкретных заболеваний нервной системы.

P.S. Немного фраза непонятна (типа, дефектные гены никак себя не проявили). Или дефектность генов сказывалась только на количестве вырабатываемого клеткой дофамина?

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #406 : Сентябрь 01, 2017, 08:59:36 »
И две старые заметки (с информацией, упоминавшейся в предыдущем сообщении)...

Пересаженные нервные клетки встроились в мозг
http://www.nkj.ru/news/24773/

Цитировать
Новые нервные клетки можно получить из клеток кожи, причём  нейроны с таким своеобразным происхождением после пересадки смогут занять своё место в мозговых нейронных цепях.

Хотя нервные клетки всё-таки восстанавливаются (в мозге есть зоны, где новые нейроны появляются даже в зрелом возрасте), такого обновления явно не хватит, чтобы покрыть массовую гибель клеток, например, в случае болезни Паркинсона. Можно, конечно, поступить иначе, и вырастить необходимое количество нейронов в лаборатории. Для этого нужно взять какие-нибудь зрелые клетки, например, клетки кожи, обратить их в стволовое состояние, то есть вернуть им способность превращаться в любой другой тип клеток, и запрограммировать на трансформацию в нейроны. Получившиеся клетки можно пересадить в мозг.

Однако нейроны, как известно, формируют сложные сети, образуя друг с другом множество контактов. Смогут ли новые нейроны, пересаженные извне, встроиться в существующую нейронную сеть, и смогут ли они в ней функционировать? Проверить это попытались исследователи из Университета Люксембурга: они превратили клетки кожи мышей в разновидность стволовых клеток, которые служат непосредственными предшественниками нейронов, и пересадили нейронные стволовые клетки в мозг тем же мышам, в гиппокамп (один из главных центров памяти) и кору.

Как пишут авторы работы в Stem Cell Reports, спустя полгода никаких побочных эффектов у животных не проявилось. Более того, нейроны, которые образовались и созрели из стволовых предшественников, сформировали синапсы с «коренными» нервным клетками и вполне успешно вошли в состав нервных цепочек.

До клинических испытаний тут ещё довольно далеко – пока что удалось показать только то, что пересаженные нервные клетки, да ещё полученные из клеток кожи, не остаются в мозге сами по себе и в принципе могут формировать принимать и передавать сигналы другим клеткам. Теперь же предстоит выяснить, как именно они это делают: хотя у мышей, как было сказано, побочных эффектов не было, качество работы новых нейронов нужно ещё неоднократно перепроверить. Например, хорошо бы убедиться, что новые нервные клетки, встав в правильное место, могут замещать нейроны, производящие дофамин. Если да, то таким образом можно будет компенсировать симптомы болезни Паркинсона, при которой в первую очередь гибнут как раз дофаминовые нервные клетки. Однако повторим, на практике это вопрос очень отдалённого будущего.

Пересаженные нейроны встроились в работу мозга
http://www.paininfo.ru/press/4756.html

Цитировать
В журнале Nature вышла статья профессора Сюзанны Фолкнер (Susanne Falkner) и её коллег из Института нейробиологии Общества Макса Планка и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана об успешной пересадке нейронов в мозг.

Нервные клетки, пересаженные во взрослый мозг, в зрительную кору, «адаптировались», встроились в работу мозга, и даже улучшили зрение.

Ученые проводили эксперименты на мышах, сперва удаляя фрагмент зрительной коры, а затем пересаживая на его место кусочек коры мозга, взятый у эмбриона. Наблюдения проводили посредством специальной микроскопической техники, наблюдая за изменениями клеток. В течение месяца пересаженные нейроны созревали, проходя те же этапы, что и обычные нервные клетки.

Более того, прооперированные мыши чувствовали себя также, как здоровые, а пересаженные нейроны установили синапсы с «родными» клетками. После ученые провели тесты на функциональность: показывали мышам узоры из полос, и постепенно новые клетки научились отличать одни узоры от других.

Это позволило авторам сделать вывод о том, что пересаженные клетки встраиваются в мозг и могут активно функционировать, улучшая состояние здоровья.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #407 : Сентябрь 09, 2017, 08:33:25 »
Мозг учится распознавать лица с нуля
https://www.nkj.ru/news/32118/
Способность распознавать лица у приматов, по-видимому, не «вшита» в мозг с рождения, а развивается постепенно после появления на свет.

Умение различать лица – одна из важнейших когнитивных способностей людей и обезьян. Если бы мы не могли отличать одно лицо от другого, нам бы очень сложно было общаться, а от общения, от социальных связей у приматов зависит очень много.

В мозге даже есть специальная зона, которая отвечает за распознавание лиц. И до сих пор принято было считать, что эта способность у людей и обезьян врожденная: во-первых, вышеупомянутая зона у разных приматов расположена примерно в одном и том же месте, во-вторых, даже самые маленькие дети, когда общаются с другими людьми, предпочитают следить именно за лицом.

Но с другой стороны, когда человек или обезьяна регулярно сталкиваются с какими-то новыми объектами, у них в зрительной коре полушарий появляются специальные участки, которые работают именно с этими новыми объектами, и саму такую способность различать текст, или автомобили, или какие-то строения никак нельзя считать врожденной, сформировавшейся в ходе долгой эволюции.

Исследователи из Гарварда предположили, что и распознавание лиц на самом деле никакое не врожденное умение, что мозг учится узнавать чужие лица с нуля. Эксперимент ставили с макаками: одни с рождения были со своими матерями и другими маленькими макаками – то есть росли, как обычно; других же растили люди – они кормили обезьян, играли с ними и т. д., но при этом носили маски, полностью закрывающие лицо. Таким образом некоторые макаки за первый год жизни не видели вообще ничьих лиц, ни обезьяньих, ни человеческих.

Когда обезьянам исполнялось двести дней, их мозг сканировали в магнитно-резонансном томографе, чтобы выяснить, появились ли у них в зрительной коре участки, отвечающие за распознавание различных объектов – лиц, рук, тел, каких-то других предметов. Как можно догадаться, у одних макак были все нужные зоны распознавания, у других же одной зоны не хватало, а именно зоны распознавания лиц.

Затем и тем, и другим показывали групповые портреты обезьян или людей. Те молодые макаки, которые росли с матерями и товарищами, в первую очередь смотрели на лица тех, кто был на изображении. Те, кого растили люди в масках, предпочитали рассматривать чужие руки – и вообще, как говорится в статье в Nature Neuroscience, у таких обезьян зона распознавания рук в зрительной коре была особенно большой. Что понятно – еду и ласку обезьяны получали от рук, и разницу между людьми чувствовали, вероятно, тоже по их рукам, коль скоро лица были скрыты.

Вывод из результатов понятен: чтобы мозг научился узнавать какой-то образ, его нужно в мозг установить, инсталлировать, сделать так, чтобы зрительный анализатор свыкся с конкретным объектом. И распознавания лиц это касается в той же мере, что и распознавания разных прочих образов.

Новые данные, очевидно, пригодятся специалистам, которые имеют дело с психоневрологическими расстройствами вроде прозопагнозии, когда больной даже свое лицо не узнает, или аутизма, когда человек боится чужих лиц. Возможно, подобные вещи связаны с тем, что мозг не может сформировать нужную зону распознавания, и если ему в этом помочь, то, вероятно, к нему вернется способность спокойно смотреть на лица и понимать, чем они отличаются.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #408 : Сентябрь 18, 2017, 14:58:36 »
Спонтанные вспышки в мозге недоношенных младенцев — путь к развитию сознания
http://neuronovosti.ru/delta-brushes/

В новом исследовании, опубликованном в eLife, ученые из Университетского колледжа Лондона и Лондонского Королевского колледжа обнаружили, что в генерации спонтанных нейрональных вспышек в головном мозге задействована конкретная область – островковая доля.

Исследователи считают, что спонтанная активность мозга необходима для укрепления связей в головном мозге, которые будут развиваться в течение жизни. Согласно другим  исследованиям, если у младенцев отсутствуют вспышки, то они более склонны к развитию церебрального паралича или будут иметь низкие когнитивные способности.

«Мы еще не выяснили, что вызывает эти нервные вспышки, но мы знаем, что они есть у здоровых недоношенных младенцев и что затем исчезают навсегда. В отдаленной перспективе их отсутствие считается плохим признаком у недоношенных детей так же, как и их наличие у доношенных, — сказал Доктор Лоренцо Фабрици (Университетский колледж Лондона), один из ведущих исследователей. —  Мозг недоношенного ребенка – это не просто уменьшенная модель взрослого, он создан, чтобы подготовить себя к жизни в этом мире».

В ходе исследования, команда ученых определила источник самых распространенных вспышек – так называемых дельта щеток у 10 здоровых недоношенных детей от 32 до 36 недель внутриутробного развития. Использовали сочетание двух методов: электроэнцефалограммы (ЭЭГ) – для выявления сигнала, и функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ, см. илл. выше), для определения локализации.

Электроэнцефалограмма не дает точной пространственной информации, поэтому исследователи сопоставили ее с результатами фМРТ, которая показывает локализацию всплесков путем измерения кровотока в головном мозге.

На головы младенцев надевали специально изготовленные шапочки, оснащенные электродами для записи ЭЭГ. фМРТ проводили во время сна недоношенных, аккуратно помещая их в томограф. До этого исследования одновременно ЭЭГ и фМРТ еще никогда не использовались в исследованиях на недоношенных детях. Это был смелый эксперимент, авторы были очень осторожны, чтобы не причинить детям дискомфорта во время испытаний.

Исследователи обнаружили, что источник вспышек — островковая доля, в которой наиболее высокая концентрация связей по сравнению с другими областями развивающейся коры. Результаты настоящего исследования совпадают с предыдущими в отношении того, что островок начинает активно развиваться в поздний фетальный период.

Ученые считают, что островковая доля, которая играет важную роль в развитии мозга, как главный источник случайных вспышек у недоношенных, требует дальнейших научных исследований на человеке и животных одновременно.

«У нас появились новые возможности, чтобы изучить развитие активности головного мозга у недоношенных младенцев и новое понимание того, как ранние нарушения могут в конце концов привести к инвалидности. Большинство исследований в области раннего развития мозга фокусируется на структуры, а не на функции. Мы надеемся, использовать эти методы в дальнейшем для расширения знаний о функции мозга до рождения», — сказал руководитель исследования, доктор Томоки Аричи (Королевский колледж Лондона).

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #409 : Сентябрь 19, 2017, 12:27:19 »
Чем больше забывчивость, тем выше интеллект?
http://neuronovosti.ru/forget-to-be-smarter/

Быстрое или точное запоминание, безусловно, играет в нашей жизни основную роль, когда необходимо «записать» в памяти имя нового начальника отдела или название фирмы целевого расходного материала. При этом также часто мы и забываем разные мелочи, что иногда нас сильно смущает и подводит. Учёные из Университета Торонто доказали, что это даже хорошо, ведь такое забывание делает нас  фактически «умнее». Об этом они рассказали в журнале Neuron.


Модель построения воспоминаний.
(A) Старые данные передают картину очень подробно (синие точки), но это не позволяет предсказать новые данные (зелёные точки). Мнемонический эквивалент сложной модели сохранит воспоминания о конкретных шаблонах каждого футбольного мяча, который мы когда-либо видели.

(B) Если строить модель, которая сможет не идеально описать старые данные, но будет лучше прогнозировать новые, то это позволит забыть большинство деталей относительно футбольных мячей, но вместо этого помнить, что они обычно состоят из пяти- и шестиугольников (нижнее изображение). Это лучше предскажет вид нового мяча, с которыми мы столкнёмся в будущем, и позволит нам его идентифицировать.

Традиционно считается, что человек, который помнит практически всё, очень умён. Но оказалось, что для мозга полезнее сохранение целостной картины, чем чётких деталей. Исследователи утверждают, что забывание повышает гибкость памяти, снижая влияние устаревшей информации на принятие основанных на воспоминаниях решений.

Помимо этого они выяснили, что такая функция мозга предотвращает переобучение, тем самым способствуя обобщению информации. Согласно этой точке зрения, цель памяти – не передача информации во времени, а оптимизация процесса принятия решений. И забывание так же важно, как и хранение данных.

Ученые сделали обзор наиболее актуальных работ по этой теме, обратив внимание как на запись и стабильное хранение информации в головном мозге, так и на её удаление, необходимое для устойчивых соединений между нейронами и накопления новой информации. Особая роль выделилась потенциалу LTP в гиппокампе, который, как считается, представляет собой важнейшую функцию запоминания данных. Не оставили в стороне и и работы, касающиеся взаимодействия нейрогенеза и памяти.

Казалось бы, мозг обладает достаточной ёмкостью для хранения огромного количества данных, ведь он состоит их 80-90 миллиардов нейронов. Если бы была возможность «зарезервировать» лишь десятую часть из них, то, согласно расчётам, можно бы было надёжно хранить примерно один миллиард индивидуальных воспоминаний. Авторы полагают, что этот эволюционный механизм компенсации выработался специально для условий быстро меняющегося мира в качестве адаптации. И в этой ситуации бережное хранение всего, что попадает в нашу голову, не только не всегда полезно, но и может принести вред, сделав поведение не таким гибким, как нужно.

Скорее, настойчивость полезна только тогда, когда она поддерживает те аспекты опыта, которые либо относительно стабильны, либо хорошо прогнозируют новый опыт. Таким образом, только благодаря взаимодействию сохранности и забывчивости память действительно служит своей истинной цели: использовать прошлое для разумного руководства процессом принятия решений.

Исходя из выводов, которые сделали ученые, мозг не просто решает, что необходимо запомнить, а фактически сохраняет новые воспоминания и перезаписывает старые. Но когда он «переполнен» неиспользуемыми или второстепенными воспоминаниями, это мешает эффективному принятию актуальных решений.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #410 : Сентябрь 22, 2017, 14:25:41 »
Зрительная кора головного мозга слепых людей занялась обработкой речи
https://nplus1.ru/news/2017/09/19/hear-with-your-eyes

Цитировать
Нейроны отделов мозга, отвечающих за зрение, могут участвовать в процессе понимания речи, но только у слепых людей. К такому выводу пришла группа европейских ученых, которая изучила процесс понимания речи слепыми людьми и людьми с нормальным зрением. Препринт статьи доступен на сайте bioRxiv.org.

Разные отделы человеческого мозга «настроены» на обработку определенных типов информации (зрительной, слуховой или сенсомоторной). При потере функционирования этих отделов, например в результате травмы или врожденных дефектов, мозг может подключать к процессу другие отделы. Например, детей, рожденных с нарушениями отделов мозга, отвечающих за производство и понимание речи, можно научить говорить и понимать собеседника. Такие исследования показывают, что способность к речи не зависит от функционирования только речевых центров и может опираться на совершенно разные нейронные структуры.

Авторы новой работы провели исследование функциональной реорганизации зрительной коры при помощи магнитоэнцефалографии (МЭГ) у слепых с рождения или раннего детства людей (17 человек) и людей с нормальным зрением (16 человек). Каждому участнику предложили прослушать 14 отрывков из популярных аудиокниг длительностью примерно в одну минуту в трех режимах:

•оригинальный отрывок;
•отрывок, в котором голос рассказчика изменен, но смысл различим;
•отрывок, в котором голос рассказчика изменен так, что смысл различить нельзя.

Эти режимы были избраны для того, чтобы разделить два процесса: обработки членораздельной речи и обработки нечленораздельного шума.

После прослушивания каждого отрывка участникам предлагалось принять или опровергнуть утверждение относительно его содержания — это было сделано с целью убедиться в том, что добровольцы внимательно слушают и различают смысл услышанного.

В итоге ученые выяснили, что во время эксперимента у слепых людей активировалась первичная зрительная кора — небольшой участок затылочной доли коры больших полушарий. Причем такая активация наблюдалась только для тех отрывков, смысл которых был различим, на основании чего ученые сделали вывод, что данная область мозга у слепых людей участвует в процессе обработки речи.


Активация первичной зрительной коры (отмечена цветом) среди слепых участников эксперимента в сравнении с участниками с нормальным зрением при прослушивании оригинальных отрывков (в сравнении с неразличимыми)

Ученые объясняют полученные результаты тем, что зрительная кора не перестает функционировать с потерей зрения и также участвует в обработке информации. Однако из-за того, что источник получения визуальной информации потерян, эта область начинает участвовать в обработке данных, полученных с помощью других источников — в данном случае при помощи слухового аппарата.

Звуки являются основным источником информации об окружающем мире для людей, утративших зрение. Например, в нашей заметке вы можете узнать о том, как слепые люди смогли определить примерный рост человека по его голосу, а здесь вы можете прочитать об изучении эхолокации, которую некоторые слепые люди используют для ориентации в пространстве подобно дельфинам и летучим мышам.

P.S. Две ссылки на заметки, о которых упоминается в статье...

Слепые определили сравнительный рост мужчин по звуку голоса
https://nplus1.ru/news/2016/04/21/Blind-size-up-by-hearing

Ученые создадут новое устройство для изучения эхолокации человека
https://nplus1.ru/blog/2017/09/07/Neurosci-25

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #411 : Сентябрь 22, 2017, 14:33:43 »
Разницу между осознанным и неосознанным восприятием обнаружили на нейронном уровне
https://nplus1.ru/news/2017/09/21/consciousperception
Цитировать

Установлено местонахождение нейронов, отвечающих как за осознанное, так и за неосознанное восприятие изображений человеком. Эти нейроны локализованы в медиальной височной доле, однако внутри самой зоны работают по-разному. Работа с результатами исследования немецких нейрофизиологов опубликована в Current Biology.

Сознание — это избирательный процесс, поскольку только часть сенсорной информации становится осознанной — в этом случае говорят об осознанном восприятии. Бóльшая часть стимулов, поступающих с сенсорным систем, остается на уровне шума. Это, однако, не значит, что мозг не реагирует на такие стимулы, но восприятие остается неосознанным.

На данный момент неясно, какие нейронные механизмы лежат в основе как осознанного, так и неосознанного восприятия. Известно, что существует связь между осознанным восприятием и активностью отдельных нейронов в передних областях вентрального пути у низших приматов или в медиальной височной доли у человека (medial temporal lobe), но более точными сведениями до недавнего времени ученые не располагали.

Авторы новой работы, желая узнать больше про нейрофизиологию восприятия, зарегистрировали активность 2735 нейронов у 21 пациента с эпилепсией в ответ на визуальные раздражители. Эпилептики были выбраны в качестве объекта исследования потому, что в их мозг для мониторинга его состояния были имплантированы электроды — это значительно облегчало проведение исследования.

В начале исследователи, основываясь на предварительном скрининге, выбрали два изображения — T1 и T2. На данные изображения у испытуемых были зафиксированы достоверные реакции по показателям ЭЭГ. Участники испытаний должны были сообщить, когда они замечают эти изображения среди 14 других, с большой скоростью сменяющих друг друга у них перед глазами.

Всего ученые провели 216 сеансов, разделенных на три «пробы» по 72 испытания в каждой. Между испытаниями была небольшая остановка. Последовательность изображений менялась после каждого испытания.
 


Дизайн эксперимента

После каждого испытания испытуемые должны были нажимать на кнопку, сообщая ученым, заметили ли они среди показанных им изображений Т2, которое постоянно транслировалась позже, чем Т1 (их могло разделять не более трех других изображений). Таким образом, исследователи обращали внимание на то, замечали испытуемые Т2 или нет («Т2 видимое» или «Т2 невидимое»). При этом у участников эксперимента регистрировалось ЭЭГ. Также исследователи во время смены изображений следили за проявлением «внимательного моргания» (attentional blink). Считается, что этот процесс необходим для переключения внимания с одного объекта на другой.

Хотя испытуемые знали, что изображение Т2 всегда следует за изображением Т1, они в некоторых пробах не нажимали на кнопку, иначе говоря, не замечали изображения Т2. Тем не менее, при каждой демонстрации этого изображения у них была зарегистрирована активность нейронов, то есть происходило неосознанное восприятие.

По возникавшим ответам нейронов на «Т2 видимое» или «Т2 невидимое» исследователи смогли понять, какие нейроны участвуют в формировании осознанного восприятия. Также ученые заметили разницу во времени восприятия и в локализации нейронов, отвечающих за осознанные и неосознанные раздражители. Как оказалось, нейроны в разных областях медиальной височной доли человека по-разному реагируют на видимые и невидимые раздражители. Реакция нейронов в задней части доли была одинакова, а ответы в средних и особенно передних областях медиальной височной доли происходили позже, были более продолжительными и слабыми.
 


Примеры ответов отдельных нейронов. Изображение в правом верхнем углу — стимул, который вызвал селективный отклик нейрона. Растровые графики показывают наблюдаемые времена ответов относительно начала стимула T1/T2. Цветное кодирование — это разные ответы: желтый — замечено T1, зеленый — замечено T2, красный: T2 — невидим. RPH — правая задняя часть гиппокампа; LA — левое миндалевидное тело; RPHC — кора правой части гиппокампа; LPHC — кора левой части гиппокампа.

Эти данные свидетельствуют о том, что для возникновения осознанного восприятия необходима синхронизация нейронных реакций во всей медиальной височной доле. Если синхронизации не происходит, восприятие остается на неосознанном уровне.

Ранее мы писали о том, что шведские нейрофизиологи обнаружили в мозге мыши нейроны, ответственные за внимание. А нейробиологи из Рокфеллеровского университета обнаружили, что ряд зон мозга у макак-резусов (Macaca mulatta), ответственных за восприятие и распознавание лиц, активизируются, только если изображение лица возникает вместе с изображением тела.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #412 : Сентябрь 22, 2017, 14:54:21 »
Продублирую ссылки (две лекции Вячеслава Дубынина). В прошлый раз упустил...
Слуховые центры головного мозга
Физиолог Вячеслав Дубынин о слуховых ядрах, системе эхолокаций и абсолютном слухе

Средний мозг
Физиолог Вячеслав Дубынин о сенсорных центрах среднего мозга, черепно-мозговых нервах и детекции лжи по поведению зрачка

Если по ссылкам (мои сообщения) пройти, то там и в текстовом варианте эти лекции имеются...

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #413 : Сентябрь 26, 2017, 12:56:07 »
Глаз и фоторецепторы
Физиолог Вячеслав Дубынин о строении глаза, мутациях кристаллина и пигментах палочек и колбочек


Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #414 : Сентябрь 26, 2017, 12:58:49 »
В текстовом варианте:
https://postnauka.ru/video/79564

Цитировать
Зрительная система — это важнейшая сенсорная система нашего организма. Львиную долю информации мы получаем именно через зрение. И для того, чтобы работать со зрительными сигналами, у нас есть центры в головном мозге и сложнейший орган чувств, который называется глаз. Внутри глаза есть сетчатка, а в сетчатке есть фоторецепторы — те самые чувствительные клетки, которые воспринимают зрительный сигнал.
 
Задача фоторецепторов непроста, потому что зрительный сигнал — это электромагнитные волны. И чтобы среагировать на эти специальные волны, нужны специальные механизмы, и эволюция долго и достаточно мучительно эти механизмы формирует. О строении глаза можно говорить очень много и долго. Это действительно очень сложная штука. Все знают о том, что есть хрусталик, есть зрачок, есть сетчатка, есть сосудистая оболочка, зрительный нерв. Про каждую из этих конструкций можно рассказывать много.

Меня больше всего восхищает, пожалуй, хрусталик. Для того чтобы наводить изображение на резкость, эволюция изобрела прозрачную эластичную линзу, и эта линза состоит из живых клеток. Такой как бы подвиг — создать прозрачные живые клетки. Чтобы это случилось, возник специальный белок, который называется кристаллин. У него совершенно потрясающая первичная, вторичная, третичная структура. В итоге возникает что-то вроде кристаллов, способных проводить электромагнитные волны без особой задержки.

Кристаллин в ходе эволюции формируется достаточно рано, а потом остается очень стабильным, консервативным, потому что эволюция довела его уже до такого идеала, что даже небольшие изменения ухудшают проведение света. Именно поэтому на основе кристаллина были в свое время построены первые филогенетические деревья млекопитающих. То есть мы берем кристаллин человека, макаки, крысы, сравниваем их между собой и видим, что различия в первичной структуре минимальны. То есть буквально две, три, пять мутаций. А поскольку мутация в кристаллине не портит его свойства, возникает достаточно редко — один раз в 3–4 миллиона лет, — то отличие человека от макаки в три мутации означает, что мы разошлись с нашими обезьяноподобными предками 10–12 миллионов лет назад. А от крысы отличие в восемь мутаций, значит, расхождение случилось 30 миллионов лет назад. В 90-е годы прошлого века это были новые и впечатляющие факты, которые позволили понять, что эволюция — это не только появление пятен на шкуре жирафа или удлинение его шеи, но это молекулярная эволюция, когда по изучению строения белка или, например, рибосомальной РНК вы можете увидеть, как одни организмы происходят от других.

Фоторецепторы внутри глаза человека делятся на две группы — палочки и колбочки. Сам термин достаточно старый, из XIX века, когда под микроскопом увидели форму этих клеток. Палочки — это цилиндрические клетки, а колбочки больше похожи на конус. И у палочки, и у колбочки есть центральная часть — зона, где находится ядро. Есть та часть, которая повернута в сторону хрусталика, и там располагается пресинаптическое окончание, которое контактирует с нейронами сетчатки. И есть часть, которая обернута в сторону сосудистой оболочки, и там располагаются светочувствительные пигменты.

Светочувствительные пигменты — это ключевая конструкция внутри фоторецептора, то есть это те самые молекулы, которые реагируют на электромагнитные волны. И для того, чтобы это делать, внутрь светочувствительных пигментов вставлена особая молекула, которая называется ретиналь. Ретиналь — это трансформированный ретинол, то есть витамин А. И все знают, что морковка ужасно полезна для зрения, потому что там есть что-то такое, от чего наши фоторецепторы работают лучше. В морковке находится оранжевый пигмент под названием каротин, и когда мы съедаем каротин, то он у нас в организме превращается в ретинол и встраивается внутрь палочек и колбочек.

Нужно понимать саму идею витамина. Это незаменимые вещества, которые нам необходимы, но которые мы сами делать не можем и должны откуда-то получать, — как правило, из растительных источников. Зачем растениям каротин? Он играет роль вспомогательного светочувствительного пигмента. Растения зеленые, и это значит, что их хлорофилл реагирует на красный диапазон спектра, на синий диапазон спектра, поглощает эту энергию. А зеленая часть диапазона теряется, отражается от листьев, поэтому мы видим листья зелеными. Выходит, что примерно третья часть энергии теряется. Поэтому возникает идея: а давайте мы сделаем пигмент, который бы все-таки ловил зеленые лучи и помогал хлорофиллу. Так появляется каротин — оранжевый, оранжево-красный, и это значит, что он поглощает синие и зеленые лучи. Поглощая зеленую часть спектра, он помогает хлорофиллу.

Что получается с витамином А? Наша эволюция, эволюция животных, не смогла изобрести молекулу, которая ловит электромагнитные волны. Поэтому для того, чтобы заработали наши фоторецепторы, мы должны съесть растение, извлечь каротин, превратить его в ретинол и вставить внутрь палочек-колбочек. И только тогда мы начинаем видеть. Мы, животные, настолько зависимы от растений, что даже зрение опирается на те молекулы, которые мы от них получаем. Это общая логика, она распространяется практически на все витамины. Все знают, что каротин полезен для здоровья и наш организм к нему очень трепетно относится. Ретинол запасается в печени и по мере необходимости идет на то, чтобы синтезировать дополнительные новые светочувствительные пигменты.
 
Пигмент палочек называется родопсин, а пигменты колбочек — йодопсин. И палочки все одинаковы, и родопсин одинаков. Один тип родопсина присутствует внутри нашего глаза. А что касается йодопсинов (английский вариант — конопсины), их три типа. Как известно, наши колбочки и наши йодопсины — это три класса, каждый из которых реагирует либо на красные лучи, красный диапазон спектра, либо на зеленый диапазон, либо на синий диапазон. Поэтому и о йодопсинах, и о колбочках говорят, что они делятся на красночувствительные, синечувствительные и зеленочувствительные.

Это один из интересных парадоксов нашей зрительной системы. На уровне сетчатки мы видим только красный, синий и зеленый диапазоны спектра. И все многообразие цветов, которое у нас в голове возникает, — это результат работы внутреннего фотошопа, который нашему сознанию предоставляет информацию о том, сколько объект отражает синих лучей и зеленых, красных лучей в виде интегральной штуковины под названием цвет. Нет лилового, нет оранжевого, нет салатового цвета, а есть пропорция между синими, красными и зелеными. Обычный человек над этим не задумывается, а физиологи очень давно задумываются, и существует большое количество теорий цветового зрения. Эти теории до сих пор не полностью объясняют все те эффекты, которые наблюдаются, когда человек работает с цветными картинками. Поэтому в данном месте физиологии зрения еще довольно большое белое пятно.

Догадываться о том, что есть отдельно синий, красный и зеленый чувствительные фоторецепторы начали еще на грани XVIII–XIX веков. Тогда английский физик Томас Юнг придумал следующий эксперимент. Если взять прозрачные стеклышки — синее, красное, зеленое — и сложить их вместе, то на перекрестье получится белое стекло. Получается, что равная пропорция красного, синего и зеленого субъективно воспринимается нами как белый цвет. К середине XIX века Герман Гельмгольц, немецкий физиолог, сформулировал эту идею как наличие фоторецепторов разного типа. Потом в течение XIX века стали возникать различные теории цветового зрения.

Теории и написанные книги, в частности, Гельмгольцем произвели большое впечатление на молодых французских художников, которые сказали: «О, как интересно! Наш глаз же видит чистые цвета. Зачем же мы смешиваем краски на палитре? Давайте будем рисовать чистыми цветами». И поэтому мы знаем, что одним из источников импрессионизма являются работы в области физиологии зрения. Скажем, Сёра и Синьяк читали работы Гельмгольца, и тот стиль импрессионизма, который называется пуантель, во многом базируется на такой физиологии зрения и на тогдашних знаниях о ней.

Эволюция зрительной системы и фоторецепторов начинается именно с колбочек. В этом смысле она отличается от того, что мы видим в человеческой технике. Потому что человек сначала изобрел черно-белый телевизор, а потом цветной. Эволюция шла другим путем, потому что придумать молекулу, которая реагирует на определенную часть спектра, проще, чем молекулу, которая реагирует на весь спектр — от красного до синего. Поэтому в ходе эволюции сначала появляется довольно много разных типов колбочек, и, если мы смотрим на сетчатку рыб, амфибий и рептилий, там порой этих колбочек семь, а то и десять типов. Еще внутрь колбочки порой вставлены такие жировые капли, играющие роль дополнительного светофильтра, который заужает частотный диапазон и позволяет еще более четко реагировать на тот или иной цвет. Цветовые сигналы очень значимы в поведении животных. Предупреждающая окраска или окраска, которая возникает при размножении, — в общем, цветовые сигналы — очень распространена в мире животных.
 
И в нашей линии эволюции, в линии эволюции позвоночных, и в линии эволюции моллюсков и членистоногих тоже очень сложный глаз. У головоногих моллюсков глаз работает по очень похожим принципам, а вот у членистоногих глаз состоит из множества маленьких глазок, и там несколько другая система. Глаз членистоногих видит картину скорее как сложную мозаику, и, судя по всему, такая интегральная картинка получается хуже, но зато эта система очень хорошо и здорово реагирует на любые изменения, смещения объекта в пространстве. В этом смысле членистоногие на движение нашей руки реагируют очень здорово и очень четко.

Фоторецептор реагирует в тот момент, когда на него падает световой сигнал. Эта реакция начинается с того, что распадается светочувствительный пигмент — родопсин или йодопсин. Дальше возникает цепочка химических реакций, которая приводит к появлению рецепторного потенциала, и, в отличие от обычных рецепторов, сигнал идет не вверх, не как деполяризация, а как гиперполяризация. Этот сигнал довольно медленно развивается, и в ответ даже на короткую световую вспышку рецепторный потенциал длится 50 миллисекунд, то есть одну двадцатую секунды. Это приводит к очень характерной зрительной иллюзии — иллюзии слияния отдельных световых вспышек в целостную картину. Эта иллюзия лежит в основе эффекта кино: если мы даем 20 кадров в секунду, а лучше 24 кадра, а лучше, конечно, 50 или 70 кадров в секунду, эти кадры начинают сливаться, и возникает непрерывная движущаяся картинка. Это из-за того, что наши фоторецепторы довольно медленно работают. То есть из всех рецепторов это самые медленно работающие клетки.

После того как сигнал воспринят фоторецепторами, он передается на нейроны сетчатки. Сетчатка состоит из фоторецепторов и четырех слоев нервных клеток. Это клетки горизонтальные, амакриновые, биполярные, ганглионарные, и они уже сразу внутри сетчатки начинают обработку зрительного сигнала, в частности подчеркивают контрасты тех или иных объектов, линий, границ. И выходными клетками сетчатки являются ганглионарные клетки. Именно их аксоны формируют зрительный нерв. Примерно миллион таких аксонов идет в наш головной мозг. Получается, что картинка, которую цифрует наша сетчатка, — это примерно один миллион пикселей, что само по себе удивительно, поскольку даже обычные фотоаппараты дают более детальную картинку. Но фокус в том, что детальная, очень точная оцифровка происходит только в центре нашей сетчатки, а периферия цифруется с гораздо меньшим разрешением. В итоге, для того чтобы четко видеть ту или иную картинку, мы должны смотреть прямо на нее центром нашей сетчатки — это то, что называется желтым пятном. И именно с этой области получается самое качественное изображение.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #415 : Сентябрь 26, 2017, 12:59:50 »
Зрительные центры головного мозга
Физиолог Вячеслав Дубынин о зрительных нервах, распознавании образов и функциях зрительной коры


Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #416 : Сентябрь 26, 2017, 13:01:49 »
В текстовом варианте:
https://postnauka.ru/video/80726

Цитировать
От наших глаз в головной мозг идут зрительные нервы. У нас два глаза и, соответственно, два зрительных нерва. Зрительные нервы — это вторые черепные нервы (первые — обонятельные). Перед мозгом зрительные нервы перекрещиваются, и возникает зрительная хиазма — перекрест зрительных нервов. Внутри этого перекреста зрительные нервы обмениваются своими аксонами, и в итоге в правое полушарие попадает информация от правых половин сетчаток каждого глаза, а в левое полушарие — от левых половин сетчаток. Это нужно для того, чтобы потом сравнивать изображения от правого и левого глаза и формировать объемную картинку.
 
Зрительный нерв входит в головной мозг на границе между таламусом и гипоталамусом, то есть он входит спереди в промежуточный мозг. Дальше аксоны зрительного нерва расходятся в нескольких направлениях, чтобы начать обработку зрительного сигнала. Мы знаем о существовании трех главных подкорковых зрительных центров. Высшие зрительные центры находятся в затылочной доле коры больших полушарий. Самый древний зрительный центр находится прямо в месте входа зрительного нерва в промежуточный мозг. Это так называемые супрахиазменные ядра гипоталамуса. Там расположены нервные клетки, которым все равно, что мы конкретно видим, — для них важен общий уровень освещенности. Это очень древняя конструкция, которая реагирует на количество света, попадающего на нас за некий интервал времени.

Внутри супрахиазменных ядер мы обнаруживаем нервные клетки, которые настраиваются на суточный ритм освещенности, и здесь же обнаруживаем нейроны, связанные с сезонными ритмами света. Суточные ритмы — это смена дня и ночи, то есть в супрахиазменных ядрах располагаются нервные клетки, отслеживающие смену времени суток. Те, что реагируют на день, связаны с центрами бодрствования и, например, помогают нам просыпаться по утрам, а те, что реагируют на наступление ночи, связаны с центрами сна и помогают нам ночью заснуть. Работа этих центров происходит весьма мягко, но когда резко меняем часовой пояс, то супрахиазменным необходимо несколько дней, чтобы перевести стрелки. Сезонные ритмы, как правило, связаны у животных с впадением в спячку или весенними/осенними перелетами у птиц, сезонами размножения. Это отдельная сфера, о которой можно долго и интересно рассказывать.

Средний мозг — это древний зрительный центр. Там находится зона, которая называется четверохолмие. Верхние, или передние, холмики четверохолмия — это древние зрительные центры, которые выполняют скромную, но очень важную функцию — реагируют на новые зрительные сигналы. Если что-то появляется в нашем поле зрения, что-то шевелится, то включаются нейроны четверохолмия (их еще называют нейронами-детекторами новизны), и дальше за счет работы среднего мозга запускается так называемый ориентировочный рефлекс, то есть поворот глаз, головы, а если нужно, то и всего тела в сторону нового сигнала. Это любопытство на самом древнем его уровне, и неудивительно, что именно в среднем мозге находятся центры, которые управляют движениями глаз. Это третий, четвертый и шестой черепные нервы — глазодвигательный, отводящий и блоковый. Там же находятся парасимпатические центры, управляющие диаметром зрачка и формой хрусталика. Это называется аккомодацией, и за счет изменения формы хрусталика мы можем четко видеть близкие объекты, дальние объекты — все это реакции среднего мозга.

Третий поток информации, основной, идет в таламус. В задней зоне таламуса находятся важнейшие зрительные центры. Это, во-первых, латеральное коленчатое тело и, во-вторых, так называемая подушка. Латеральное коленчатое тело (ЛКТ) — наиболее жесткий, четко скоординированный, поточечно размеченный вход от сетчатки на затылочную область коры больших полушарий. От сетчатки через зрительный нерв на латеральное коленчатое тело поточечно переносится вся та матрица, все то описание, которое предоставляют нам фоторецепторы. По сути, фоторецепторы — палочки и колбочки сетчатки — сообщают в головной мозг, сколько и какой яркости синих, красных, зеленых и серых точек мы видим. Эта картинка проходит через латеральное коленчатое тело, там нейроны образуют строгие слои. Основная функция латерального коленчатого тела — подготовить зрительную информацию для дальнейшей обработки в коре больших полушарий.

Самое главное, что делает латеральное коленчатое тело, — контрастирование зрительного сигнала, то есть повышение контраста. На пульте от телевизора, например, обычно есть кнопка для изменения яркости, а есть кнопка для изменения контраста. При контрастировании светлое становится светлее, темное — темнее, и в целом в зрительной картинке более четко можно выделить границы. Это очень важно, потому что равномерно закрашенные области для нашей зрительной системы неинтересны. Важно то, что где начинается, что где заканчивается, то есть важны именно границы, поэтому важно повысить именно контраст изображения. Это делает латеральное коленчатое тело, и дальше из него информация уходит в первичную зрительную кору. Зрительная кора занимает 20% в коре больших полушарий, и это не очень много. Например, у обезьян она занимает 50–60%.

Все дело в том, что у нас очень велики ассоциативные зоны — теменная кора и лобная кора. Зрительная кора, конечно, тоже очень обширна. В классификации полей коры больших полушарий по Бродману первичная зрительная кора — это поле № 17. Это самая задняя часть наших затылочных долей, и еще она в значительной мере подворачивается на внутреннюю, медиальную поверхность больших полушарий. Там мы наблюдаем, по сути, карту сетчатки, то есть информация с фоторецепторов сетчатки через сеть нейронов передается на ганглионарные клетки, а дальше аксоны ганглионарных клеток через латеральное коленчатое тело передают сигнал в первичную зрительную кору. Там возникает это поточечное отражение — ретинотопическая карта нашей сетчатки.

Первичная зрительная кора, так же как большинство зон новой коры, имеет шесть слоев. Слой, который принимает сигналы от сетчатки, — это четвертый слой, и там мы как раз обнаруживаем поточечное отражение сетчатки. А во всех остальных слоях — первом, втором, третьем, а также пятом и шестом — уже находятся нервные клетки, которые реагируют на зрительные образы. Наша зрительная система, зрительная кора должна в некой картинке увидеть объекты (зрительные образы), из отдельных точечек собрать эти образы и их опознать. Конечно, физиологов всегда интересовало, что узнается первым, какие образы раньше всего детектируются нашей зрительной корой. В 70-е годы прошлого века в экспериментах Хьюбела и Визела было показано, что таким образом является линия. То есть наша зрительная система первым делом реагирует на отрезки прямых линий разной ориентации, то есть расположенные под разными углами к горизонту. У Хьюбела и Визела есть прекрасная книга «Глаз, мозг, зрение» (всем, кто интересуется зрительной системой и вообще работой мозга, я очень рекомендую эту книгу почитать). В 1981 году они получили Нобелевскую премию за изучение первичной зрительной коры, и именно тогда стало понятно, насколько компьютерообразно может быть устроен наш мозг, потому что, когда мы смотрим на строение, архитектуру первичной зрительной коры, такое ощущение, что там сидел робот с паяльником, распаивал все эти контакты — настолько регулярно расположены там нейросети.

Сделано это как раз для того, чтобы детектировать прямые линии. Если мы начнем анализировать, что делают нейроны в зрительной коре во всех слоях, кроме четвертого, мы увидим, что детекция линий не хаотично рассеяна по первичной зрительной коре, а существуют небольшие локальные зоны, так называемые микроколонки, и в каждой микроколонке нейроны настроены на линию своей ориентации. Например, микроколонка, реагирующая на вертикальные линии, рядом с ней будет микроколонка, реагирующая на чуть сдвинутые линии, примерно на 12 градусов, потом будет микроколонка 24 градуса, 36, 48 и так далее. В итоге 15 микроколонок опишут все 180 градусов — получится функциональный блок первичной зрительной коры, который способен реагировать на линии всех ориентаций. Это называется макроколонкой.

Макроколонка — это вполне осязаемая конструкция, миллиметр-полтора нейросетей. Наша первичная зрительная кора, первичная зрительная кора обезьяны и кошки состоит из чередующихся макроколонок, и получается, что первый зрительный объект, который детектирует наша затылочная кора, — это линия. Именно поэтому существует такой стиль художественного изображения, как кубизм, потому что если изобразить натюрморт, или портрет, или пейзаж в виде прямых линий, то для первичной зрительной коры это будет очень значимо. Когда вы входите в зал Пушкинского музея, где висят картины кубистов — скажем, ранний Пикассо, — вам могут эти картины нравиться, не нравиться, но они в любом случае привлекают наше внимание, потому что первичная зрительная кора говорит: «О, сколько прямых линий! Я хочу это рассматривать». Возможно, именно поэтому мы в принципе очень любим прямые линии, и те интерьеры и та архитектура, которую создает человек, во многом основаны на прямых линиях. Это тот образ, который очень легко и в первую очередь детектируется нашим 17-м полем — первичной зрительной корой.
 
Дальше, вперед от 17-го поля, находится вторичная зрительная кора — зона, где опознаются уже более сложные зрительные образы, а на основе линий — больших, маленьких, под разным углом к горизонту — собираются зрительные образы, и какой-либо треугольник, квадрат опознается уже во вторичной зрительной коре — это поля 18 и 19 по Бродману. Надо сказать, что свойства первичной зрительной коры врожденные, то есть мы не обучаемся узнавать линии. Нейросети там сконфигурированы так, что сразу реагируют на отрезки прямых линий разной ориентации. А во вторичной зрительной коре важен элемент обучения, и наши родители и педагоги рассказывают нам: «Вот смотрите: это треугольник, это ромб, это трапеция». То есть этому мы, как правило, обучаемся, хотя во вторичной зрительной коре есть нейроны, реагирующие и на врожденно значимые зрительные образы — это, например, схема лица. Схему лица «носик-ротик» мы узнаем врожденно — это видоспецифичный сигнал. Более того, мы сейчас знаем, что узнается не просто схема лица, а основные мимические выражения: горе, страх, ярость, улыбка. Древнегреческие маски, трагедия и комедия, смайлик — это врожденно действует на нашу вторичную зрительную кору, это врожденно значимо. Именно поэтому это для нас так важно и напрямую связано еще и с центрами положительных и отрицательных эмоций.

Во вторичной зрительной коре много что происходит. Там, например, наконец-то объединяются системы цветового и черно-белого зрения. В первичной зрительной коре серые, красные, синие и зеленые линии детектируются отдельно, а вот уже во вторичной все это соединяется в единое целое, и, как правило, сигналы от палочек используются для того, чтобы определить контур объекта, а от колбочек — чтобы залить его цветом. Вторичная зрительная кора работает с так называемым бинокулярным зрением, и сравниваются сигналы от правого и левого полушария. Как я уже сказал, в правое полушарие попадают сигналы от правых половин сетчаток. И получается, что объем реально, конечно, существует, но каждая наша сетчатка — это ведь плоская матрица, то есть картинка получается плоская. Поэтому для того, чтобы увидеть объем, нужно произвести вычислительные операции: сравнить сигнал от правой и левой сетчатки и по степени различий рассчитать этот объем. Поэтому создать иллюзию объема довольно легко — достаточно показать правому и левому глазу две картинки, которые немножко различаются, и вы получите объемное изображение, например как 3D-кино.

И наконец, между вторичной корой и ассоциативной теменной корой находятся высшие зрительные зоны — их иногда называют третичной зрительной корой. Там происходит детекция самых сложных зрительных образов — это все, что связано с речью (чтение текстов, рукописей, иероглифов, логотипов), и такая сложнейшая функция, как опознавание лиц конкретных людей. Это наши высшие зрительные функции, которые характерны именно для человеческого мозга.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #417 : Октябрь 05, 2017, 19:52:29 »
«Общая валюта» уверенности в собственных суждениях
http://neuronovosti.ru/metacognition/

Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (École polytechnique fédérale de Lausanne) показали, что уверенность в собственном восприятии, скорее всего, регулируется одной общей системой вне зависимости от того, о каком органе чувств идёт речь. Исследование опубликовано в Journal of Neuroscience.

Метасознание – в общем, способность контролировать, оценивать, осознавать собственные когнитивные процессы. Например, думать о том, что думаешь. Знать о том, что знаешь. К этой же категории метакогнитивных процессов (мета – то есть, стоящих выше когнитивных, над ними) относится способность оценивать собственную адекватность восприятия окружающего мира.

В силу сложности концепта, именно это проявление метапознания изучается чаще всего. Обычно эксперименты строятся таким образом: на первом шаге участникам необходимо выполнить некоторое сложное перцептивное задание, а затем – оценить уверенность в правильности его выполнения.

То, как формируется отношение к восприятию, и является исследовательским вопросом. А именно, ученые интересуются тем, отвечает ли за оценку действий общая система, не зависящая от конкретного органа чувств, или существует набор метакогнитивных процессов, специфичных для типа сигнала о внешнем мире. Ранее это изучалось на примере слуха и зрения. Было показано, что, скорее, существует общая система оценки восприятия. Такой вывод был сделан на основе того, что результаты участия в экспериментах, задействовавших слух или зрение, коррелировали. То есть, люди, которые более точно оценивали правильность выполнения визуального перцептивного задания, были более успешны в этом и в случае, когда вместо зрения в эксперименте проверяли слух. Кроме того, для обоих типов заданий была обнаружена активация одних и тех же участков фронтальной коры, что тоже указывает на наличие общей системы метапознания.

В то же время, однако, другие исследования не подтвердили гипотезы об общей системе. Они не нашли значимых корреляций между результатами выполнения различных заданий, задействовавших слух, зрение и память. Исследователи Федеральной политехнической школы Лозанны в своей новой статье приводят ряд подтверждений, свидетельствующих о наличии общей метакогнтивной системы, которая отвечает за рефлексию насчёт восприятия. Учёные провели три серии экспериментов, где изучали не только слух и зрение, но и осязание, а также одновременное использование слуха и зрения.

В первой серии экспериментов участники должны были дискриминировать между стимулами. Это были либо картинки, либо звуки разной частоты, либо ощущения – вибрации прибора в руке. Прежде всего, проводилась калибровка, чтобы учесть особенности каждого участника. Затем он проходил задание по новой и при этом каждый раз оценивал свою уверенность в том, что на основе наблюдаемого стимула правильно выбрал один из двух вариантов. Эта серия экспериментов показала, что оценка успешности выполнения заданий коррелировала между доменами восприятия. Правильно оцениваешь свое зрение, значит, правильно оцениваешь и слух, и осязание.

Вторая серия экспериментов сравнивала использование одного чувства (зрения или слуха) и двух одновременно. Гипотеза об общей системе анализа восприятия была подтверждена на основе того, что унимодальные и бимодальные задания не отличались в успешности выполнения, а коррелировали между собой. Кроме того, моделирование позволило показать, что наличие общей метакогнитивной системы лучше объясняет полученные результаты. Так, имеет смысл говорить об общей системе метапознания, потому что анализ восприятия происходит отдельно от специфических чувств, на другом уровне.

Третья серия экспериментов была аналогична второй, но проводилась с использованием ЭЭГ. Были обнаружены сходства в активности мозга во время бимодальных и унимодальных заданий. Ученые изучили нейронную активность в момент, предшествующий принятию решения на первом шаге эксперимента (когда нужно различить два стимула). Исследователи пришли к выводу, что последующая повышенная уверенность в правильности ответа была связана с амплитудой событийных потенциалов и пониженной частотой альфа-волн. Это позволило им предположить, что в анализе восприятия важную роль играют поведенческие сигналы в момент принятия решения. Отсюда следует, что метапознание может производиться на более высоком, интегрированном уровне, не только потому что оценки уверенности совершаются отдельно от восприятия (как показал второй эксперимент), но и потому что эти оценки могут информироваться поведенческими сигналами, едиными для всех модальностей восприятия.

Данное исследование – важный шаг в изучении метапознания. Оно указывает на то, что анализ восприятия основан на общем нейронном механизме, который стоит выше отдельных чувств: слуха, зрения, осязания. Можно сказать, есть «общая валюта» уверенности в собственных суждениях – нейронный сигнал, отвечающий за неё, всегда одинаков, вне зависимости от того, через какой источник информация поступила первоначально.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #418 : Октябрь 07, 2017, 15:05:47 »
Канализация чертогов разума: лимфатические сосуды в мозге. Теперь и у человека
http://neuronovosti.ru/lymph/

Ученые из Национального института здоровья обнаружили в мозге лимфатические сосуды. Результаты исследования, опубликованные онлайн в издании eLife, также дают возможность предположить, что эти сосуды могут выступать в качестве «линии связи» между мозгом и иммунной системой.

Сканируя мозг у здоровых добровольцев, исследователи из Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS) Национальных институтов здоровья (NIH) увидели первое доказательство того, что очень давно искали: наш мозг может сбрасывать отходы через лимфатические сосуды, канализационную систему организма.

«Мы буквально наблюдали, как мозг людей сливает жидкость в эти сосуды», – сказал Дэниел С. Рейч, доктор медицинских наук, старший научный сотрудник NIH и главный автор исследования. «Мы надеемся, что наши результаты проложат путь для новых открытий в области различных неврологических расстройств».

Лимфатические сосуды являются частью системы кровообращения и переносят лимфу –бесцветную жидкость, содержащую иммунные клетки и отходы – в лимфатические узлы. В основном, в теле они проходят рядом с кровеносными сосудами. Кровеносные сосуды доставляют белые клетки крови органам, а лимфатическая система удаляет клетки и рециркулирует их через организм. Этот процесс помогает иммунной системе обнаруживать, что орган подвергается воздействию бактерий или вирусов, или был поврежден.

В 1816 году итальянский анатом сообщил об обнаружении лимфатических сосудов на поверхности мозга, но на два века это было забыто. До самого недавнего времен        и исследователи не обнаруживали признаков наличия лимфатической системы в мозге, в результате чего многие недоумевали, как же мозг сбрасывает отходы. Предполагали, что мозг в этом отношении – уникальный орган. Затем в 2015 году в двух исследованиях на мышах были обнаружены данные о лимфатической системе мозга в твердой мозговой оболочке. В этом же году доктор Рейч увидел презентацию Джонатана Кипниса, PhD, профессора в Университете Вирджинии и автора одного из этих исследований.

«Я был полностью обескуражен. В медицинской школе нас учили, что мозг не имеет лимфатической системы, – сказал доктор Рейч.  – После выступления доктора Кипниса, я подумал, может быть, мы могли бы найти её и в мозгу человека?»

С помощью данных МРТ, доктор Рейч и его команда исследуют рассеянный склероз и другие неврологические расстройства, которые, как считается, связаны с иммунной системой. Совместно с исследователями из Национального института рака, команда взялась за обнаружение лимфатических сосудов в твердой мозговой оболочке, покрывающей головной мозг.

Чтобы найти сосуды, команда доктора Рейча дважды сканировала мозг здоровых добровольцев, используя контрастное средство. В первой серии молекулы контраста были достаточно малы, чтобы просачиваться наружу из кровеносных сосудов в твердой мозговой оболочке, но слишком велики, чтобы пройти через гематоэнцефалический барьер и войти в другие части мозга. Результаты показали, что контраст просочился из кровеносных сосудов и протек через твердую мозговую оболочку в соседние лимфатические сосуды. Во второй серии молекулы были крупнее и не могли просачиваться наружу из сосудов. Независимо от настроек сканера, исследователи видели кровеносные сосуды в твердой мозговой оболочке, но не лимфатические сосуды, что подтвердило их подозрения.

Также ученые обнаружили доказательства наличия кровеносных и лимфатических сосудов в препаратах твердой мозговой ткани человека, взятой при посмертном вскрытии. Более того, то же показали и их исследования мозга и препаратов посмертного вскрытия мозга у нечеловекообразных приматов. Это свидетельствует о том, что лимфатическая система является общей чертой мозга млекопитающих.

«Эти результаты могут кардинально изменить наши представления о том, как взаимосвязаны мозг и иммунная система», – говорит Уолтер Дж. Корошец, доктор медицинских наук, директор NINDS.

Команда доктора Рейча планирует исследовать, отличается ли работа лимфатической системы у пациентов с рассеянным склерозом и другими нейровоспалительными расстройствами.

«В течение многих лет мы знали только как жидкость поступает в мозг. Теперь мы можем, наконец, увидеть, что, как и другие органы в организме, мозговая жидкость может выходить через лимфатическую систему», – сказал доктор Рейч.

Оффлайн ArefievPV

  • Участник форума
  • Сообщений: 4968
    • Просмотр профиля
Re: Особенности человеческого мозга.
« Ответ #419 : Октябрь 08, 2017, 12:31:57 »
Двигайся в такт: как движение помогает слуховому восприятию
http://neuronovosti.ru/bumbox/

Почти каждого из нас «заводит» и заставляет двигаться в такт та или иная музыка, будь то зажигательные ритмы латины или битбокс. Исследование, проведённое в Университете Макгилла, показывает, что двигательные сигналы в мозге фактически усиливают восприятие звука, и этот эффект возрастает, когда мы двигаемся в ритме со звуком.

Двигательная система довольно тесно общается с сенсорными областями мозга. Она контролирует многую сочетанную мышечную активность, чтобы мы могли взаимодействовать со средой вокруг, в том числе и распознавать звуки. Только до сих пор было непонятно, как воплощается это распознавание.

В Монреальском неврологическом институте Университета Макгилла, решили проверить гипотезу о том, что сигналы, поступающие из сенсомоторной коры, могут подготавливать слуховую кору для обработки звуков и тем самым улучшать её способность расшифровывать комплексные звуковые потоки типа речи и музыки.

На протяжении эксперимента группа из 21 добровольца слушала сложные тональные последовательности и указывала, оказывалась ли целевая мелодия в среднем выше или ниже по сравнению с неким оригиналом. Исследователи также включали переплетённую отвлекающую мелодию, чтобы измерять способность участников сосредоточиться на целевой музыке.

Упражнение проводилось в два этапа: в первом участники сидели полностью неподвижно, а во втором им разрешалось постучать по тачпаду в одном ритме с мелодией. В этот момент активность их мозга регистрировалась с помощью магнитной энцефалографии (МЭГ).

Миллисекундная МЭГ-визуализация показала, что всплески быстрых нейронных колебаний, поступающих из левой сенсомоторной коры, направлялись в слуховые области мозга. Эти колебания предвосхищали появление следующего тона, который соответствовал мелодии. Открытие показало, что двигательная система таким образом может помочь заранее предсказать мозгу, когда появится звук, и отправить эту информацию в слуховые области, чтобы они могли подготовиться к его интерпретации.

Интересно, что предвосхищающая сигнализация моторной коры предсказывала мелодию даже тогда, когда участники оставались полностью неподвижными. А движение ещё делало характеристики ещё более точными.

Понимание связи между движением и слуховой обработкой может пригодиться при лечении людей с проблемами слуха или речи.

«Это имеет значение для клинических исследований и стратегий реабилитации, особенно у детей с дислексией и у людей с нарушениями слуха. При их обучении лучше полагаться на моторную систему, для начала даже открыто двигаясь синхронно с темпом говорящего. Это должно помочь им лучше понимать разговор», — говорит первый автор работы Бенджамин Морильон (Benjamin Morillon).